Kaum eine IT-Innovation hat in den vergangenen Monaten mehr Gesprächsstoff geliefert als die Blockchain. Dank der raffinierten Kombination bewährter Technologien und Verschlüsselungsmechanismen soll die Technologie manipulationssicher sein. Darüber hinaus soll sie ihre Nutzer unabhängig machen von monolithischen Systemen und den damit verbundenen Risiken. Und: Blockchain soll die Basis für völlig neue Geschäftsmodelle bilden.
Die bis dato bekannteste Blockchain-Anwendung ist Bitcoin - ein weltweit verwendbares, dezentrales Zahlungssystem mit digitaler Währung, an dessen Beispiel sich gut veranschaulichen lässt, wie das Prinzip der Blockchain funktioniert.
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So funktioniert die Bitcoin Blockchain
Wie alle Blockchains ist auch die Bitcoin Blockchain eine dezentral organisierte Datenbank, die von mehreren Parteien betrieben wird. In ihr sind alle bisherigen Transaktionen in "verketteten" Blöcken dokumentiert. Neue Transaktionen werden in neuen Blöcken hinzugefügt. In der Sprache der Buchhalter wäre die Blockchain das Hauptbuch in einem gigantischen Buchhaltungssystem. Allerdings sind die Informationen im Fall der Blockchain eben nicht zentral abgelegt, sondern werden redundant auf allen Knoten der Kette gehalten.
Die Netzwerk-Teilnehmer verwalten die dezentrale Bitcoin-Datenbank anhand des zugehörigen Protokolls und tätigen Bitcoin-Transaktionen. Als Sender und Empfänger sind sie Teilnehmer des Netzwerks und können jederzeit nachvollziehen, wie viele Bitcoins von wo nach wo transferiert wurden - die hinter den Adressen stehenden Personen allerdings bleiben anonym.
Die so genannten Miner betreiben und sichern das Bitcoin-Netzwerk, indem sie mehrere Transaktionen zusammenfassen und validieren. Neue Transaktionen werden in einem neuen Block dokumentiert und an das Ende der Kette angehängt. Mit jedem neuen Block aktualisiert sich die Kette auf jedem Knoten im Blockchain-Netz. Damit verfügt jeder Teilnehmer des Netzwerks über die gleichen Informationen und Voraussetzungen, um am System teilzunehmen und neue Informationen hinzuzufügen. Miner kann grundsätzlich jeder sein, der die quelloffene Bitcoin Software herunterlädt und seine Rechnerkapazität zur Verfügung stellt.
Das ist die Bitcoin Wallet
Bitcoin-Konten können mit Hilfe einer virtuellen Wallet (englisch "Geldbörse") verwaltet werden. Die Wallet generiert ein Schlüsselpaar, bestehend aus einem privaten und einem öffentlichen Schlüssel. Der öffentliche Schlüssel (Public Key) wird in eine öffentliche Adresse umgewandelt - die für jeden sichtbare "Kontonummer". Der private Schlüssel (Private Key) wird nicht offenbart. Er ist Teil einer digitalen Unterschrift, mit der jede Transaktion zu signieren ist. Die nahezu unendlich große Anzahl möglicher Schlüssel macht es beinahe unmöglich, einen solchen zu "erraten".
Eine Bitcoin-Transaktion erfordert:
die öffentliche Adresse des Empfänger-Kontos
den Überweisungsbetrag
die öffentliche Adresse des Sender-Kontos
den Private Key zu dieser öffentlichen Adresse, um Transaktionen ausgehend von diesem Konto zu signieren
Informationen wie Kartennummern, Namen oder Adressen sind nicht erforderlich. Die Teilnehmer wickeln ihre Transaktionen zudem ohne Intermediär ab.
- Ethereum
Eine weitere Kryptowährung, die auf dem Blockchain-Prinzip basiert. Bietet eine Plattform für programmierbare Smart Contracts. Die "Ether" werden von Fans als legitime Nachfolger der Bitcoins angesehen (siehe auch obiges Bild). - Cryptlet
Von Microsoft für die Azure-Cloud entwickelter Service, mit dessen Hilfe Anwender externe Daten in eine Blockchain einpflegen können, ohne ihre Sicherheit und Integrität zu zerstören. Cryptlets können als indvidualisierte Middleware auch von Azure-Anwendern selbst entwickelt werden - in jeder beliebigen Programmiersprache - und sollen die Brücke von der Blockchain hin zu neuen Business-Services in der Cloud schlagen. - Kryptowährung
Digitales Geld, ohne Münzen und Scheine. Mithilfe von Kryptografie wird ein verteiltes, sicheres und dezentralisiertes Zahlungssystem aufgebaut. Benötigt keine Banken, sondern Rechenpower und technische Hilfsmittel wie die Blockchain. - Blockchain
Eine Blockchain ist eine dezentrale Datenbank, die eine stetig wachsende Liste von Transaktionsdatensätzen vorhält. Die Datenbank wird chronologisch linear erweitert, vergleichbar einer Kette, der am unteren Ende ständig neue Elemente hinzugefügt werden (daher auch der Begriff "Blockchain" = "Blockkette"). Ist ein Block vollständig, wird der nächste erzeugt. Jeder Block enthält eine Prüfsumme des vorhergehenden Blocks. <br /><br /> Entwickelt wurde das technische Modell der Blockchain im Rahmen der Kryptowährung Bitcoin - als webbasiertes, dezentralisiertes, öffentliches Buchhaltungssystem aller Bitcoin-Transaktionen, die jemals getätigt wurden. - Bitcoin Core
Die Open-Source-Software validiert die gesamte Blockchain und wurde Anfang 2009 von einem gewissen <a href="http://www.computerwoche.de/a/neue-hinweise-auf-moeglichen-urheber-von-digitalwaehrung-bitcoin,3220391" target="_blank">"Satoshi Nakamoto"</a> unter dem Namen "Bitcoin" veröffentlicht. Bitcoin Core war in C++ zuächst vor allem für Windows-Systeme programmiert worden. Wenig später folgte die Portierung auf GNU/Linux. Weil die Entwickler sich zerstritten, existieren mittlerweile einige Derivate der Bitcoin-Software, unter anderem Bitcoin XT, Bitcoin Unlimited oder Bitcoin Classic. - BigchainDB
Die "skalierbale Blockchain-Datenbank" kann bis zu einer Millionen Schreibvorgänge pro Sekunde verwalten, Petabytes an Daten speichern und wartet trotzdem mit einer Latenzzeit von unter einer Sekunde auf - das alles dezentralisiert verwaltet und bei höchster Datenintegrität. Technische Grundlage ist die Blockchain-Technologie. - Distributed Ledger
Finanz-Fachbegriff für "verteilte Kontoführung". Bitcoin ist ein komplett neuer technischer Ansatz, um Informationen über bestimmte Zuordnungen zu verteilen. Es gibt hier kein klassisches Konto mehr, das zentral bei einer Bank geführt wird, sondern die "Kontoführung" basiert auf einem Netzwerk von kommunizierenden Systemen. - Smart Contract
Ein Computerprotokoll, das Verträge abbilden oder überprüfen oder die Verhandlung eines Vertrags technisch unterstützten kann. Könnte künftig den schriftlichen Vertragsabschluss ersetzen. - R3CEV
Das Startup R3 CEV baut die blockchainbasierte "Global Fabric for Finance". Mit rund 50 Finanzpartnern soll die größte Blockchain der Welt entwickelt werden - ein erster Testlauf mit elf Großbanken, darunter Barclays, Credit Suisse, HSBC, UBS und UniCredit wurde bereits erfolgreich absolviert. R3CEV ist eine strategische Partnerschaft mit Microsoft eingegangen, um Blockchain-Infrastruktur und -Technologie in der Azure Cloud entwickeln zu können. - Ripple
Ein Open-Source-Protokoll für ein Zahlungsnetzwerk - derzeit noch in der Entwicklung. P2P-Zahlverfahren und Devisenmarkt in einem, basiert auf der Kryptowährung "XRP". Ripple-Nutzer sind jedoch nicht auf diese eine Währung festgelegt, sondern können jede beliebige Währung verwenden - also beispielsweise auch Euro, Dollar oder Yen.
Wie Bitcoin Mining abläuft
Neu angestoßene Transaktionen werden mit Hilfe der Miner an die Blockchain angehängt. Hierzu fassen die Miner Transaktionen eines bestimmten Zeitraums zusammen und versuchen, einen neuen Block zu erzeugen. Dieser neue Block wird über ein spezielles Konsensverfahren geschaffen. Im Falle der Bitcoin Blockchain muss für die Erzeugung des neuen Blocks eine kryptografische Aufgabe gelöst werden. Dazu wenden die Miner unter anderem die Hash-Funktion SHA-256 an.
Für die Aufgabe dienen die folgenden drei Größen als Input:
der Previous Hash (256 Bit): aktuellster Block der Blockchain als Anknüpfungspunkt.
die Merkle Root: ein Wert, der durch paarweises "Hashen" der einzuwebenden Transaktionen mithilfe eines Hash-Baums / Merkle Trees erzeugt wird. Beim letzten Hashwert handelt es sich um den Root Hash / Merkle Root.
die Nonce: frei wählbarer Wert, um sicherzustellen, dass eine Lösung gefunden werden kann (Variable, nach welcher die Aufgabe aufgelöst werden muss).
Output muss laut Bitcoin-Protokoll ein neuer Hash sein, bei dem die ersten 17 Bits mit Nullen belegt sind. Dieser neue Hash ist nur zu finden, indem die Miner-Rechner so lange herumprobieren und immer wieder die Nonce austauschen, bis die Aufgabe gelöst ist. Dieses ausgesprochen rechenintensive Konsensverfahren wird "Proof-of-Work" (PoW) genannt.
Der Miner, der zuerst den neuen Hash errechnet, veröffentlicht den Block im Netzwerk. In diesem Moment prüfen die an der Blockchain beteiligten Knoten, ob der neu erzeugte Block valide ist. Das ist dann der Fall, wenn die verwendeten Input-Größen ("Previous Hash" und eingewebte Transaktionen) gemeinsam mit der gewählten Nonce den neuen Hashwert mit x führenden Nullen ergeben. Die Prüfung dieser Tatsache - das heißt das Nachrechnen der gelösten Aufgabe - dauert lediglich den Bruchteil einer Sekunde, wohingegen das Finden einer Lösung mehrere Minuten in Anspruch nehmen kann.
Miner werden für den Erhalt des Netzes durch Bereitstellung von Rechenleistung und Erzeugung neuer Blöcke belohnt. Derjenige Miner, der zuerst den nächsten Block erzeugt, erhält unter anderem eine protokollarisch festgelegte Belohnung von derzeit 12,5 Bitcoin.