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Blockchain. Technologien, Innovationen und Anwendungen

Was verbirgt sich hinter der Blockchain-Technologie und was sind ihre Implikationen für die Effizienz und den Aufbau der Gesellschaft?

AutorTobias Zepf
VerlagGRIN Verlag
Erscheinungsjahr2016
Seitenanzahl55 Seiten
ISBN9783668201347
FormatPDF/ePUB
Kopierschutzkein Kopierschutz/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis19,99 EUR
Bachelorarbeit aus dem Jahr 2016 im Fachbereich Informatik - Wirtschaftsinformatik, Note: 94,17%, Frankfurt School of Finance & Management, Sprache: Deutsch, Abstract: Milton Friedman wurde 1999 einmal in einem Fernsehinterview nach seiner Einschätzung zu den Möglichkeiten des Internets gefragt, worauf dieser antwortete: 'The one thing that's missing but that will soon be developed is a reliable e-cash. A method whereby on the Internet you can transfer funds from A to B without A knowing B or B knowing A. The way in which I can take a twenty-dollar bill and hand it over to you and there's no record of where it came from. And you may get that without knowing who I am. That kind of thing will develop on the Internet.' Inzwischen ist seine Vision mit der virtuellen Kryptowährung Bitcoin längst Realität geworden. Sie ist in aller Munde und höchst kontrovers. Die dahinterstehende Technologie mit Namen 'Blockchain' kennt man dagegen bisher hauptsächlich in Finanzkreisen. Dabei besitzt sie erstaunliches Innovationspotenzial in den unterschiedlichsten Anwendungsfeldern, von denen virtuelle Währungen nur eines von vielen darstellt. Ganze Wirtschafts- und Gesellschaftsbereiche sind im Begriff, durch die Blockchain revolutioniert zu werden. Es erscheint daher umso wichtiger, die Technologie genau zu verstehen, um positive wie negative Folgen besser abschätzen zu können. Nach einer anwendungsorientierten Erläuterung der Blockchain-Technologie will diese Arbeit untersuchen, welche Gesellschaftsbereiche am meisten durch eine Blockchain bereits verändert werden oder in Zukunft noch beeinflusst werden könnten.

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Leseprobe

3 Anwendungen der Blockchain


3.1 Einführung


Was das Einsatzgebiet der Blockchain betrifft, war bisher stets nur die Rede von Kryptowährungen und deren Transaktionen. Ursprünglich war dies bei Bitcoin bzw. Blockchain 1.0 auch so geplant, nämlich als Dezentralisierung von Geld und Zahlungen. Seit etwa Mitte 2014 ist jedoch noch eine neue Tendenz hinzugekommen, die auf die Dezentralisierung von Märkten allgemein abzielt und oft als „Blockchain 2.0“ bezeichnet wird. Möglich ist dies dadurch geworden, dass Bitcoin-Transaktionen eine Notiz angeheftet werden kann, die dann ebenfalls in die Blockchain gespeichert wird. So kann die Kryptowährung also auch lediglich als Transportwährung für andere Güter genutzt werden.[46] Wo solche Ansätze somit noch sehr nah an Bitcoin sind, gibt es daneben auch Entwicklungen, denen eine gänzlich andere Funktionsweise zugrunde liegt, wie z.B. Ripple. Diesbezüglich ist der Begriff der Blockchain 2.0 ergo nicht sehr trennscharf.

Vergleichbar ist die Blockchain-Technologie zur Veranschaulichung auch mit der Internetarchitektur selbst: So entspräche Blockchain 1.0/Bitcoin der TCP/IP-Transportschicht. Blockchain 2.0 und andere Blockchain-Ableger wären auf Stufe der Applikationsschicht, also dort, wo sich im Internet Protokolle wie HTTP, SMTP oder FTP befinden. Einige der Blockchain 2.0-Anwendungen greifen dabei auf die Bitcoin-Blockchain zurück, viele arbeiten jedoch mit ihrer eigenen Blockchain.[47]

Bei der folgenden Klassifizierung der Anwendungen hält sich diese Arbeit weitgehend an den Vorschlag der Euro Banking Association, lässt aber reine „Currency“-Anwendungen außen vor.[48] Abbildung 7 bietet hierbei einen zeitlichen Überblick der Kategorien und deren Vertreter, Abbildung 8 eine Übersicht der Inhalte ausgewählter Projekte.

Abbildung 7: Zeitliche Übersicht der Vertreter der Anwendungskategorien (Quelle: Euro Banking Association, „Cryptotechnologies“, S. 5)

Abbildung 8: Übersicht ausgewählter Projekte, deren Inhalte und technische Eigenschaften (Quelle: Swan, Blockchain: Blueprint for a New Economy, S. 18)

3.2 Anwendungskategorien


3.2.1 Asset Registry


Als „Asset Registry“ bezeichnet man Anwendungen, die in einer öffentlichen Blockchain Güter „registrieren“. Als Mittel hierfür dienen Transaktionen von Kleinstbeträgen der Kryptowährung, in deren angehängte Notiz eine das entsprechende Gut eindeutig identifizierende Referenz eingetragen wird. Diese Güter können z.B. Aktien, Fahrzeuge, Immobilien oder Internet-Domänen etc. sein. Wer den privaten Schlüssel zu den eingetragenen Währungseinheiten besitzt, ist dann auch der Besitzer des registrierten Gutes. Der große Vorteil dieser Vorgehensweise liegt darin, dass sich so Eigentumsregistrierungen dezentral und kostengünstig ausführen lassen und das Auditing vereinfacht wird.[49] Viele Asset-Registry-Anwendungen könnte man auch als weniger komplexe Smart-Property-Anwendung verstehen (siehe hierzu Abschnitt 3.3.3.2).

Die größten Vertreter dieser Kategorie sind Mastercoin[50], Colored Coins[51] (siehe auch Abschnitt 4.3.2.2), Namecoin[52] (das erste und erfolgreichste dezentrale Domain Name System auf einer eigenen Blockchain), Counterparty, CoinSpark[53], Everledger[54] (für Diamanten, Schmuck und Bilder) und ProofOfExistence.com (Dokumentenregistrierung). Das bereits erwähnte Factom geht über die simple einmalige Eintragung eines Dokumentenbeweises wie bei ProofOfExistence.com hinaus und bietet zudem auch die Möglichkeit, diesen zu aktualisieren. Bei dieser Form der Anwendung wird meist jedoch seitens der Entwickler (insbesondere bei Bitcoin) das sich daraus ergebende Problem des „Data Bloat“ moniert, d.h. dass die Blockchain durch die vielen Kleinstbeträge und Güterregistrierungen mit Daten überschwemmt und an der Skalierung gehindert würde (siehe Abschnitt 5.2). Factom versucht auch, dieses Problem aufzugreifen, indem die Daten schon vor der Eintragung kryptographisch vor-verarbeitet werden, um die Datengröße zu minimieren.[55]

Da viele Asset-Registry-Anwendungen allerdings kein eigenes Blockchain-Protokoll verwenden, entsteht ein Problem im Validierungsprozess: Es kann nicht nativ verhindert werden, dass fehlerhafte Transaktionen in die Blockchain eingetragen werden, da der Validierungsprozess der zugrundeliegenden Blockchain von der Güterregistrierung unabhängig ist. Daher müssen hierzu bisher zusätzlich zentrale Server eingesetzt werden.[56]

3.2.2 Asset-Centric


Wo sich per Bitcoin und Co. ausschließlich digital vorhandene Werte handeln ließen, sind bei Asset-Centric-Anwendungen diese Werte durch real existierende Güter gedeckt. Der Kern jeder Asset-Centric-Anwendung besteht also darin, dass Kryptowährungen Güter wie Währungen, Anleihen, Rohstoffe oder Aktien lediglich repräsentieren und deren Handel vereinfachen. Einige der Teilnehmer arbeiten dann als Schnittstelle oder Market Maker und verpflichten sich zum Umtausch der Kryptowährung in das entsprechende Gut.[57]

Der bekannteste Vertreter einer Asset-Centric-Anwendung ist Ripple (siehe auch Abschnitt 2.2.3). Ripple’s Chef-Kryptograph fasst dessen Ziel so zusammen: “Payment systems today are where email was in the early ‘80s. Every provider built their own system for their customers and if people used different systems they couldn’t easily interact with each other. Ripple is designed to connect different payment systems together.”[58]

Ripple zielt dabei nicht auf einen Umsturz des bisherigen Finanzsystems ab, sondern auf Effizienz- und Liquiditätssteigerungen im existierenden Ökosystem sowie Interoperabilität auf der Settlement-Ebene.[59]

Börsen, wie Bitcoin.de oder Bitstamp, wo Bitcoin mit Fiat-Währungen getauscht wird, sind bisher zentralisiert. Ripple geht hier einen neuen Weg und möchte nicht nur die Währung, sondern auch die Handelsplattform weitestgehend dezentral gestalten. So sollen sowohl Finanztransaktionen als auch allgemeine Börsengeschäfte netzwerkübergreifend und bilateral möglich sein.[60] Ein Praxisbeispiel könnte so aussehen, dass der Sender einer Überweisung in Euro bezahlt, aber der Empfänger sich entscheiden kann, ob er den Betrag lieber in USD, Ripple’s Brückenwährung XRP, Bitcoin o.ä. erhalten möchte, alles ohne zusätzliche teure Intermediäre. Der Ledger wird bei Ripple in einem Konsensprozess ca. alle 2-5 Sekunden aktualisiert, womit XRP zu den schnellsten Kryptowährungen gehört und mit zentralen Dienstleistern wie Paypal mithalten kann.[61]

Abbildung 9: Die Ripple-Architektur (Quelle: https://ripple.com/technology/, Stand: 9.2.2016, 12 Uhr)

Asset-Centric Anwendungen sind zudem die bisher schon am weitesten entwickelten. Andere Vertreter dieser Kategorie sind Hyperledger, das auf effiziente Settlement-Lösungen im Finanzsektor spezialisiert ist, und Stellar.

3.2.3 Application Stacks


Application-Stacks-Anwendungen sind Plattformen für die Entwicklung und Ausführung von vollständigen dezentral arbeitenden Programmen. In gewisser Weise bieten diese Plattformen also dezentralisierte Cloud-Services an.[62] Das bekannteste Beispiel dieser Kategorie ist das Projekt Ethereum, auf das im folgenden Kapitel genauer eingegangen wird. Ripple Labs hat mit Codius[63] auch eine eigene Smart-Contract-Plattform und Programmiersprache angeboten, das Projekt jedoch nach einem Jahr wieder eingestellt.[64] Weiterhin gehören Projekte wie Eris[65] und Nxt[66] in dieselbe Anwendungsklasse.

3.3 Anwendungsbeispiel: Ethereum


3.3.1 Allgemein


Das Projekt Ethereum[67] entstand 2013 durch den jungen russisch-kanadischen Programmierer Vitalik Buterin, der eine im Vergleich zu Bitcoin deutlich einfachere, vielseitigere und leistungsfähigere Blockchain kreieren wollte. Gestartet wurde es erst 2015 als eine eigene Plattform für dezentrale Blockchain-Anwendungen, spezialisiert auf Smart Contracts (siehe Abschnitt 3.3.3.1). Folgende Bestandteile werden dort u.a. verschlüsselt unterstützt: Nutzer-Authentifizierung, Zahlungen, P2P-Cloud-Speicher, Instant Messaging und Reputationsratings. So soll insgesamt ein neuartiges dezentrales Web möglich werden.[68] Aufgrund seiner Eigenschaften könnte man Ethereum auch als großen, dezentralen Computer oder als eine Virtuelle Maschine bezeichnen.[69]

Ethereum ist eines der größten und vielversprechendsten Blockchain-Projekte, in das größere Mengen an Geld aus Silicon Valley fließen. Der bekannte Paypal-Milliardär Peter Thiel beispielsweise investierte schon als Erster über 100.000 USD. Das Projekt konnte zudem mit der Summe von 18 Millionen USD einen Crowdfunding-Weltrekord aufstellen. Zahlreiche Großkonzerne wie Microsoft, IBM und Samsung oder Banken wie die UBS haben bereits Interesse an Ethereum angemeldet bzw. arbeiten an Implementierungs-möglichkeiten.[70]

3.3.2 Konzept und Technologie


3.3.2.1 Ausgangspunkt: Schwächen des Bitcoin-Protokolls

Das Bitcoin-Protokoll hat folgende Schwächen, die das Ethereum-Projekt zu verbessern versucht:[71]

  • Fehlen der Turing-Vollständigkeit: (Endlose) Schleifen sind hier beispielsweise aus Sicherheitsgründen nicht programmierbar, was andererseits die Möglichkeiten stark einschränkt.
  • Wert-Blindheit: Der Wert der bei Bitcoin verwendeten Variablen UTXO (Unspent Transaction Outputs)[72] lässt sich durch ein Script nicht an andere Bedingungen binden und entsprechend anpassen, sondern...
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