Was ist Blockchain?

In seiner reinsten Form ist Blockchain nichts anderes als eine Datenbank, deren Struktur von den gängigen Systemen dahingehend abweicht, dass sie neue Informationen anders verarbeitet. Es gibt nicht nur eine Blockchain, sondern viele Varianten, und diese können ganz unterschiedlich eingesetzt werden. Sie können beispielsweise genutzt werden um eine Reihe von Kontobewegungen (Cash transactions, wie bei Bitcoin) zu protokollieren und zu dokumentieren, um dezentrale Ressourcen zu verwalten und zu verteilen (Speicherplatz, Rechenleistung…) oder um Eigentumsrechte an jeglicher Art von (materiellen oder immateriellen) Vermögensgegenständen (z.B. Aktien, Immobilien…) zu erfassen.  Die Technologie ist besonders dazu geeignet um zu jeglichem Zeitpunkt den Systemzustand zu erfassen und festzuhalten sowie um die Veränderungen zwischen unterschiedlichen Systemzuständen, verursacht von aufeinanderfolgenden Transaktionen, mitzuverfolgen. Dies geschieht durch die Aneinanderreihung von Blocks (abgegrenzte Zahlenreihen), wobei jeder Block die neuen Informationen seit der letzten Statusaufnahme beinhaltet, welche rekursiv bis zum Ursprung der Blockchain zurückverfolgt werden könnte.

Diagramm der Zustandsänderung (state changes)

Durch das kontinuierliche Anfügen neuer Transaktionen (erfasst in den Blocks) wächst die Kette (Blockchain) mit der Zeit. Im Falle von Bitcoin z.B. enthält jeder Block eine endliche, vordefinierte Anzahl an Transaktionen, die noch in keinem vorherigen Block erfasst wurden. Das System macht es möglich, die gesamte Historie eines bestimmten Kontos zu verfolgen indem die Kette rückwärts vom letzten zum ersten validierten Block (state zero oder genesis Block genannt) aufgeschlüsselt wird. Ist die Kette unverschlüsselt (unencrypted) und dezentral bzw. verteilt (was bei den meisten der Fall ist), sind alle Transaktions- und Systemteilnehmerinformationen öffentlich einsehbar.

Bedeutung und Schwächen des Systems

Wie oben beschrieben ist die Technologie an sich keine großartige Neuheit und ist tatsächlich bereits seit geraumer Zeit bekannt (weit vor der Einführung von Bitcoin 2009). Ihr wahres Potenzial entfaltete sie mit Einführung des Internets und dezentraler Datenbanken (peer-to-peer), die den Weg zu ganzen dezentralen Netzwerken bereiteten. In diesen Strukturen stehen die Informationen jedem zur Verfügung und jeder ist gleichermaßen für deren Richtigkeit verantwortlich. Die Datenbank wird in allen Knoten, die daran beteiligt sind, sie instandzuhalten (durch die Berechnung und Validierung neuer Blöcke), repliziert. Das Ergebnis in einem dezentralen System kann dann beispielsweise der direkte Austausch von Zahlungsströmen ohne eine Bank als Mittelsmann sein.

Problem der Blockchainerstellung

Diese Struktur ist natürlich nicht frei von komplexen, neuen Problemen, die überwunden werden müssen, um ein hohes Maß an Vertrauen und Sicherheit zu gewährleisten. Eine erstes zu lösendes Problem ist, wie die Daten zwischen den ggf. tausenden Teilnehmern im Netzwerk korrekt synchronisiert werden können. Hierbei stellt sich besonders die Frage, wo ein neu ins Netzwerk eintretender Knoten zuverlässig erfahren kann, was der korrekte, aktuelle Zustand des Systems (also die derzeitige Zahlenreihe der Blockchain) ist, damit er diesen auf der eigenen Datenbank replizieren kann. Der neue Knoten würde den Status voraussichtlich von einem bereits bestehenden Knoten erfragen, aber in einem riesigen Netzwerk muss davon ausgegangen werden, dass ein Teil dieser sich bereits im Netz befindlichen Knoten möglicherweise verfälschte Daten melden (unbeabsichtigt oder vorsätzlich, da korrumpiert). Wie soll ein „neuer“ Knoten nun den richtigen „alten“ Knoten, dem er vertrauen kann, auswählen oder jemals sicher sein, dass die Zustandsmeldung nicht vom eigentlichen Status abgeändert wurde? Eine weitere Problemstellung betrifft die Blockerstellung: Wie einigen sich Knoten darüber, welche Transaktionen in einem neuen Block berücksichtigt werden sollen, und wie erfolgt anschließend dessen Validierung? Das ursprüngliche von Satoshi Nakamoto 2009 veröffentlichte Informationsblatt beschreibt eine innovative Methode zum Lösen beider Probleme gleichzeitig: durch Einführung von Mining (Schürfen) und dem Proof-of-Work Konzept (Arbeitsnachweis). Darauf wird in den nächsten Teilen eingegangen.

Problem bei der Auswahl des neuen Blocks der Blockchain

 

 

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