Blockchain-Technologie - ein Leitfaden für Einsteiger

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Blockchain-Technologie - ein Leitfaden für Einsteiger
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Was ist eine Blockchain?

Eine Blockchain ist eine spezielle Art von Datenbank, in der Daten nur hinzugefügt (und nicht entfernt oder geändert) werden können. Getreu ihrem Namen ähnelt eine Blockchain einer Kette von Blöcken, den so genannten Informationsblöcken, die der Datenbank hinzugefügt werden. Jeder Block verweist zurück auf den vorherigen Block und enthält im Allgemeinen eine Kombination aus Transaktionsinformationen, Zeitstempeln und anderen Metadaten, um seine Gültigkeit zu bestätigen.

Da sie auf diese Weise verknüpft sind, können Einträge nicht bearbeitet, gelöscht oder in irgendeiner Weise geändert werden, da dies alle nachfolgenden Blöcke ungültig machen würde.


Wie funktioniert eine Blockchain?

Eine Blockchain mag an dieser Stelle insgesamt etwas unbedeutend erscheinen und Sie fragen sich vielleicht, welche Art von Vorteil dieses System gegenüber einer normalen Tabellenkalkulation bietet. Blockchains sind vor allem deshalb erfolgreich, weil sie es den Benutzern ermöglichen, sich um eine gemeinsame Quelle der Wahrheitsfindung zu koordinieren, ohne sich gegenseitig zu vertrauen. In einem verteilten Netzwerk ist es nicht möglich, dass eine einzelne Partei eine gut strukturierte Blockchain kontrolliert.

Um eine Blockchain zu betreiben und den Zustand unabhängig zu überprüfen, muss ein Benutzer eine bestimmte Software herunterladen. Sobald diese Software auf dem Computer des Benutzers installiert und ausgeführt wird, kann sie mit Instanzen auf anderen Maschinen verbunden werden, um Informationen (wie Transaktionen oder Blöcke) hoch- und herunterzuladen. Ein neuer Benutzer lädt einen Block herunter, überprüft, ob er innerhalb der Regeln des Systems erstellt wurde, und gibt diese Informationen an andere weiter.

Was wir jetzt haben, ist ein Ökosystem, das aus Hunderten, Tausenden oder Zehntausenden von Einheiten bestehen kann, die alle eine identische Kopie der Datenbank ausführen und synchronisieren (wir nennen sie Nodes). Dadurch ist es hochgradig redundant und rund um die Uhr verfügbar.


Wie werden Informationen zu einer Blockchain hinzugefügt?

Die Integrität einer Blockchain wird untergraben, wenn falsche Finanzinformationen erfasst werden können. Gleichzeitig gibt es im verteilten System keinen Administrator oder Leiter, der das Ledger verwaltet – wie können wir also sicherstellen, dass die Teilnehmer ehrlich handeln?

Satoshi schlug ein Proof-of-Work System vor, das es jedem erlaubte, einen Block im Netzwerk vorzuschlagen. Um einen Block vorzuschlagen, müssen sie die Rechenleistung aufbringen, um eine im Protokoll festgelegte Lösung zu erraten (dies erforderte wiederholtes Hashing von Daten, um eine Zahl zu erzeugen, die unter einen bestimmten Wert fällt).

Wir nennen diesen Prozess Mining. Wenn der Miner die Lösung richtig errät, würde der von ihm konstruierte Block (bestehend aus unbestätigten Transaktionen, die ihm von anderen Peers geschickt wurden) die Chain verlängern. Als Ergebnis erhalten sie eine Belohnung, die in dem nativen Token der Blockchain ausgezahlt wird.

Das Hashing mit einer Einwegfunktion bedeutet, dass wenn man die Ausgabe erhält, ist es praktisch unmöglich, die Eingabe zu erraten. Aber wenn man die Eingabe erhält, ist es trivial, die Ausgabe zu verifizieren. Auf diese Weise kann jeder Teilnehmer überprüfen, ob der Miner einen ‘korrekten’ Block erzeugt hat, und ungültige ablehnen. In diesem Fall erhält der Miner keine Belohnung und hat Kapital verschwendet, um einen ungültigen Block zu fälschen.

In Kryptowährungssystemen stellt die Abhängigkeit von der Kryptographie mit öffentlichen/privaten Schlüsseln auch sicher, dass Parteien keine Mittel ausgeben können, die sie nicht besitzen. Coins sind an private Schlüssel gebunden (nur dem Besitzer bekannt), und nur eine gültige Signatur, die ihre Transaktion bestätigt, ermöglicht es, sie auszugeben.

Proof-of-Work ist das bewährteste System zur Konsensfindung unter den Nutzern, aber es ist keineswegs das einzige. Alternativen wie Proof-of-Stake werden zunehmend untersucht, obwohl sie noch nicht die richtige Umsetzung in ihrer wahren Form gesehen haben (obwohl es seit einiger Zeit hybride Konsensmechanismen gibt).


Wer hat die Blockchain erfunden?

Die Grundidee einer unveränderlichen Datenkette geht bis in die frühen 90er Jahre zurück. Die Forscher W. Scott Stornetta und Stuart Haber veröffentlichten ein Papier mit dem Titel How to Time-Stamp a Digital Document, in dem effiziente Verfahren für die Zeitstempelung von Dateien diskutiert wurden, so dass sie nicht bearbeitet oder anderweitig manipuliert werden konnten.

Der Ansatz von Stornetta und Haber war jedoch unvollkommen und erforderte für die Umsetzung immer noch Vertrauen in Dritte. Die Blockchain-Technologie integriert Innovationen anderer Informatiker, und Satoshi Nakamoto wird als Vater des Systems anerkannt, das wir in früheren Systemen beschrieben haben.

Sind Sie daran interessiert, mehr über die Geschichte der Blockchain zu erfahren? Lesen Sie unseren Artikel über die Geschichte der Blockchain.


Was macht eine Blockchain?

Kryptowährungen waren nur die Spitze des Eisbergs. Viele sahen das Potenzial für dezentrales Computing nach dem Aufkommen von dezentralisiertem Geld. So wie Blockchains der ersten Generation wie Bitcoin eine gemeinsame Datenbank mit Transaktionen eingeführt haben, so haben Angebote der zweiten Generation wie Ethereum Smart Contracts hervorgebracht. Dies sind Programme, die auf Blockchains laufen, um die bedingte Übertragung von Token zu verwalten.

Bei Smart Contracts führt kein zentraler Server den Code aus, so dass der zentrale Fehlerpunkt auf Hosting-Ebene disintermediiert wird. Benutzer können die Software (aufgrund ihrer öffentlichen Verfügbarkeit) überprüfen, und Entwickler können Verträge so gestalten, dass sie nicht gestoppt oder geändert werden können.

Einige Anwendungen für Blockchains können Folgendes beinhalten:

  • Kryptowährungen – digitale Währungen sind ein enorm leistungsfähiges Medium für den Vermögenstransfer ohne Single Point of Failure, ohne Torwächter und ohne Zwischenhändler. Benutzer können innerhalb eines Bruchteils der Zeit (und oft zu einem Bruchteil der Kosten), die für eine Banküberweisung erforderlich wäre, Gelder an andere Peers auf der ganzen Welt senden und empfangen. Coins können nicht beschlagnahmt werden, und Transaktionen können nicht rückgängig gemacht oder eingefroren werden.
  • Bedingte Zahlungen – Alice und Bob vertrauen sich nicht, aber sie wollen eine Wette auf das Ergebnis eines Sportspiels abschließen. Beide senden 10 ETH an einen Smart Contract, der über ein Orakel mit Daten versorgt wird. Am Ende des Spiels beurteilt der Vertrag, welches Team gewonnen hat, und zahlt die 20 ETH an das Team des Gewinners aus.
  • Verteilte Daten – Blockchains haben einige Skalierbarkeitsprobleme, aber sie können mit verteilten Speichermedien für die Dateiverwaltung integriert werden. Zugriffskontrollen können über einen Smart Contract verwaltet werden, während die Daten selbst in einem Off-Chain-Container gehostet werden.
  • Securities – obwohl sie ein gewisses Gegenparteirisiko mit sich bringen, gelten Blockchain-basierte Security-Token als eine dringend benötigte Verbesserung für den Finanzsektor. Sie bringen neue Liquidität und Portabilität in den heutigen Security Space und ermöglichen die Tokenisierung von Assets (z.B. Immobilien oder Aktien).


Wofür wird eine Blockchain verwendet?

Die Blockchain-Technologie bietet eine breite Palette von Anwendungsfällen. Nachfolgend finden Sie weitere Informationen auf Binance Academy:

  • Lieferketten: Effiziente Lieferketten sind das Herzstück vieler erfolgreicher Unternehmen und beschäftigen sich mit dem Warenumschlag vom Lieferanten bis zum Verbraucher. Die Koordination mehrerer Interessengruppen in einer bestimmten Branche hat sich jedoch traditionell als schwierig erwiesen. Mit Hilfe der Blockchain-Technologie könnte ein interoperables Ökosystem, das sich um eine unveränderliche Datenbank dreht, unzähligen Branchen ein neues Maß an Transparenz bringen.
  • Spiele: Spieler sind von den Unternehmen abhängig, die die Server kontrollieren. Es gibt kein echtes Eigentum, soweit es den Endverbraucher betrifft, und In-Game-Assets existieren ausschließlich innerhalb der Parameter eines bestimmten Titels. Durch die Wahl eines Blockchain-basierten Ansatzes würden die Nutzer ihre Assets (in Form von fungiblen/nicht fungiblen Token) besitzen und die Möglichkeit erhalten, sie zwischen Spielen oder Märkten zu transferieren.
  • Gesundheitswesen: Die Transparenz und Sicherheit der Blockchain-Technologie macht sie zu einer idealen Plattform für die Aufbewahrung von Krankenakten. Die Gesundheitsbranche (bestehend aus Krankenhäusern, Kliniken und anderen Gesundheitseinrichtungen) ist unglaublich fragmentiert, und die Abhängigkeit von zentralen Servern bringt sensible Informationen in eine gefährdete Position. Bei der kryptographischen Sicherung ihrer Aufzeichnungen auf einer Blockchain behalten die Patienten ihre Privatsphäre, während sie die Informationen auf einfache Weise mit jeder Institution teilen können, die eine globale Datenbank abruft.
  • Rücküberweisung: Geld international zu senden ist ein Problem mit dem traditionellen Bankwesen. Gebühren und Abwicklungszeiten machen es für dringende Transaktionen sowohl teuer als auch unzuverlässig, was vor allem auf ein weit verzweigtes Netz von Mittelsmännern zurückzuführen ist. Kryptowährungen und Blockchains beseitigen dieses Ökosystem der Mittelsmänner, und eine Reihe von Projekten nutzen derzeit die Technologie, um billige, schnelle Transfers zu ermöglichen.
  • Digitale Identitäten: Die Welt braucht dringend eine Identitätslösung für das digitale Zeitalter. Physische Identitäten sind anfällig für Fälschungen und für viele Personen nicht verfügbar. Eine so genannte ‘selbstsouveräne Identität’ würde in einem Blockchain-Ledger verankert und an ihren Eigentümer gebunden, der selektiv Informationen über sich selbst an Dritte weitergeben könnte, ohne seine Privatsphäre zu beeinträchtigen.
  • Das Internet der Dinge: Einige spekulieren, dass die wachsende Liste der mit dem Internet verbundenen physischen Geräte durch die Blockchain-Technologie erheblich erweitert werden könnte, sowohl im privaten als auch im industriellen Bereich. Es wird angenommen, dass die Verbreitung dieser Geräte eine neue Wirtschaft von ‘Machine-to-Machine’ (oder M2M) Zahlungen erfordert, die ein System mit hohem Durchsatz für Micropayments erfordert.
  • Governance: Da verteilte Netzwerke ihre eigene Form der Regulierung implementieren, ist es nicht verwunderlich, dass sie Anwendungen haben, um Governance-Prozesse auf lokaler, nationaler oder sogar internationaler Ebene zu disintermittieren. Blockchain Governance stellt sicher, dass alle Beteiligten in die Entscheidungsfindung einbezogen werden können und gibt einen transparenten Überblick darüber, welche Richtlinien umgesetzt werden.
  • Wohltätigkeit: Wohltätigkeitsorganisationen werden oft durch Einschränkungen bei der Annahme von Geldern behindert. ‘Krypto-Philanthropie’ beschäftigt sich mit dem Einsatz von Blockchain-Technologie, um diese Einschränkungen zu umgehen. Das aufstrebende Feld verlässt sich auf die technischen Eigenschaften, um mehr Transparenz, globale Beteiligung und geringere Kosten zu gewährleisten, und versucht, die Wirkung von Wohltätigkeitsorganisationen zu maximieren.


Fazit

Öffentliche Blockchains sind genehmigungsfreie Systeme, was bedeutet, dass es kein Authentifizierungsverfahren gibt, das durchlaufen werden muss, bevor Sie Teilnehmer werden können. Bei Bitcoin und anderen Kryptowährungen muss der Benutzer nur Open-Source-Software herunterladen, um dem Netzwerk beizutreten.

Angesichts der Zugänglichkeit dieser Ledger ist es unglaublich schwierig, die Teilnahme zu verbieten, und fast unmöglich, das gesamte Netzwerk offline zu nehmen. Diese Zugänglichkeit macht sie zu einem attraktiven Werkzeug für Nutzer aller Art. 

Während ihre beliebtesten Anwendungen im Finanzbereich liegen, gibt es viele andere Branchen, in denen ihr Einsatz in Zukunft von Vorteil sein kann.

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