•    Alle Transaktionen werden auf jedem Rechner im Netzwerk aufgezeichnet und wie in einem Buchungsjournal mitgeführt;
•    Massentransaktionen sind aufgrund der großen Datenmengen im Peer-to-Peer-Netzwerk der Blockchain nicht realistisch;
•    schwer zu verwaltende Berechtigungen;
•    schwierige Integration mit bestehender Legacy im Unternehmen.

IBM und Microsoft sind Anbieter, die ihren Kunden einen Cloud-basierten Blockchain-Service anbieten. Allerdings beschäftigen sich so gut wie alle großen IT-Konzerne mit der Blockchain. Ebenso experimentieren Finanzdienstleister, Energieversorger und Logistiker intensiv mit der Blockchain-Technologie, um Prozesse zu vereinfachen und neue Geschäftsmodelle rund um die dezentrale Datenbank zu entwickeln.

Blockchain

Eine Blockchain ist eine dezentrale Datenbank, die in einem Peer-to-Peer-Netzwerk verteilt ist. Alle Transaktionen werden an vielen verschiedenen Orten gleichzeitig gespeichert. Die Integrität der Daten ist durch die Speicherung von Hash-Werten des jeweils vorangegangenen Datensatzes gesichert. Entstanden ist die Blockchain als technische Grundlage für Kryptowährungen wie Bitcoin. Inzwischen existieren zahlreiche Weiterentwicklungen. Sie ermöglichen zahlreiche Anwendungen im Bereich Lizenz-Management, Versicherungswirtschaft, Logistik oder ID-Management.

Dezentrales System

Die Grundlage der Blockchain ist ein auf alle Nodes (Netzwerkknoten) verteiltes Transaktionsregister (Distributed Ledger). Alle Daten einer Transaktion werden zwischen den Teilnehmern des Peer-to-Peer-Netzwerkes geteilt. Alle haben die gleichen Rechte und die gleichen Informationen - und somit die gleichen Voraussetzungen, um an dem System teilzunehmen und neue Informationen hinzuzufügen. Jeder Knoten speichert hierzu den gesamten Informationsbestand. Diese vollständige Redundanz schützt das sich selbst verwaltende System gegen einseitige Macht, Ausfall und Manipulation.

Konsensverfahren

Das Konsensverfahren ist der entscheidende Baustein, um die Blockchain vor Manipulationen zu schützen. Es verhindert, dass ein Teilnehmer einen Wert mehrfach nutzt - also beispielsweise einen Betrag mehrfach transferiert, obwohl er nur einmal vorhanden ist. Das Konsensverfahren löst dieses "Double-Spending-Problem": Erst wenn die Mehrheit der angeschlossenen Nodes sich über die Schaffung eines bestimmten neuen Blocks einig ist, wird dieser validiert und an die zuvor erstellten Blöcke angehängt.

Mining

Alle Transaktionen sind in Blöcken hinterlegt, die sich aneinander ketten - wie ein stetig wachsender, aber miteinander verbundener Stapel Post-its. Die Miner, also die Teilnehmer des Netzwerks, erschaffen neue Blöcke, indem sie in rechenintensiven Arbeitsschritten mehrere Transaktionen zusammenfassen und validieren. Bei diesem sogenannten Mining wird jeder neue Block mit einem Hash-Wert, also einer Art Fingerabdruck des vorherigen Blocks, versehen und dann an diesen angehängt. Die Blöcke enthalten auch einen Zeitstempel und eine Nonce, eine zufällig gewählte Zeichenkette. Um für den nächsten Block den Hash-Wert des aktuellen Blocks zu bilden, nutzen Blockchain-Systeme beispielsweise rechenintensive Proof-of-Work-Verfahren. Da jeder neu geschaffene Block mittels Hash-Wert des vorherigen Blocks an diesen angehängt ist, entsteht eine lineare, chronologische Verkettung.

Nodes

Jeder Rechner kann zu einem Node (engl. Knoten) und damit zu einem vollwertigen Teil eines Blockchain-Netzwerks werden. Denn die Datenbank selbst, also die Blockchain, ist verteilt auf viele sogenannte Nodes (oder Clients), von denen jeder die gesamte Blockchain speichert. Die Nodes empfangen und prüfen mit der entsprechenden Software jede Transaktion und senden sie weiter. Die Software kontaktiert dazu andere Nodes, um eine Info abzuholen oder einzureichen und ist selbst ein Baustein des Netzwerkes. Jeder kann einen Node betreiben, denn die verschiedenen Nodes müssen sich untereinander nicht vertrauen, um konsistente Daten zu gewährleisten.

Proof of Work

Anstatt einer zentralen Instanz mit einem Server zu vertrauen, wird innerhalb der Blockchain beispielsweise ein Proof of Work verlangt. In diesem Prozess entstehen neue Blocks in rechenintensiven Arbeitsschritten, deren Korrektheit von den übrigen Teilnehmern leicht zu überprüfen ist. Dabei ist Geschwindigkeit entscheidend: Wer als erster einen neuen Block berechnet hat, erhält eine Belohnung. Der neue Block wird vom übrigen Netzwerk nur akzeptiert, wenn die Mehrheit der Rechenleistung im Netzwerk das Ergebnis bestätigt. Das ist zugleich ein Vertrauensmechanismus, denn im Netzwerk rechnet kein Einzelner schneller als das gesamte Netzwerk. Ein betrügerischer Teilnehmer müsste schneller sein als alle anderen zusammen und dafür mehr als 50 Prozent der Rechenleistung kontrollieren, was unmöglich ist, da die einzelnen Teilnehmer oder Nodes sich nicht grundsätzlich und gegenseitig vertrauen. Neben dem Proof-of-Work-Verfahren existieren weitere Verfahren wie etwa Proof-of-Stake oder Proof-of-Burn.

Smart Contracts

Mit der Blockchain lassen sich neben einfachen Transaktionen auch "intelligente Verträge", sogenannte Smart Contracts erschaffen. Ein Smart Contract ist ein Programm, das einen Vertrag abbildet oder die Abwicklung eines Vertrags technisch unterstützt. Smart Contracts sind nicht wirklich intelligent, können aber bestimmte Aktionen bei Eintritt vordefinierter Bedingungen automatisiert durchführen. So können Vertragspartner beispielsweise im Vorhinein festlegen, dass bei Regen an einem bestimmten Tag und Ort eine bestimmte Geldsumme ausgezahlt wird - dies wäre etwa eine Anwendung in Form einer Schlechtwetterversicherung für Dreharbeiten. Die erforderlichen Wetterdaten kann der Smart Contract beispielsweise von einer Internet-fähigen Wetterstation ohne menschliches Zutun erhalten, und die Auszahlung der Versicherungssumme erfolgt über eine Blockchain-basierte Kryptowährung wie Bitcoin - so kommt die Vertragsabwicklung gänzlich ohne vertrauensbildende zentrale Instanz aus.

Intelligente Verträge dienen auch als Basis für komplexere Anwendungen, die kein menschliches Eingreifen mehr benötigen. So entstehen Decentralized Autonomous Organizations (DAO), also auf der Blockchain basierende, autonom handelnde und völlig digitale Unternehmen. Aktionen werden dabei auch ganz ohne menschliches Urteilsvermögen, sondern rein aufgrund von Algorithmen überwacht und durchgeführt. Solche Anwendungen lassen sich beispielsweise mit der Plattform Ethereum entwerfen. Diese Blockchain mit integrierter Programmiersprache stellt Entwicklern in einer offenen Plattform die Werkzeuge zur Verfügung, um selbst intelligente Verträge zu entwickeln und in einer Blockchain zu verwenden.