18.07.2023, 12:45 Uhr | Lesezeit: 8 Minuten
Manche Leute halten sie für die größte technologische Innovation seit der Erfindung des Internets. Andere glauben, sie sei eine ernste Bedrohung der monetären Weltordnung. Wieder andere betrachten sie als vorübergehende Mode. Oft gehen die Meinungen weit auseinander, wenn es zum Thema Blockchain kommt. TECHBOOK erklärt die Grundlagen.
In der Kryptowelt finden sich verschiedene Begriffe: von Bitcoin, über Ethereum, Coin und Token, Kryptowährung bis hin zur Blockchain. Letztere ist viel mehr als eine Datenbank, die sich auf finanzielle Transaktionen beschränkt. Doch was genau verbirgt sich hinter einer Blockchain? TECHBOOK erklärt den Begriff.
Übersicht
Was ist die Blockchain?
Einfach erklärt, handelt es sich dabei um ein öffentlich einsehbares, digitales Register, in das man etwas eintragen, aber nichts löschen kann. Die Technologie gibt es bereits seit den frühen 90er-Jahren. Zunächst einmal ist es gar nicht DIE Blockchain, denn es gibt viele davon. Inzwischen sind es Hunderte von Blockchains, die auf verschiedene Weise arbeiten. Wöchentlich werden es mehr. Eines haben sie alle gemeinsam: Sie registrieren Transaktionen, wie zum Beispiel den Eingang und den Ausgang digitaler Tokens. Solche Tokens sind im Prinzip Wertmarken, die sich selbst oder etwas anderes repräsentieren. Sie können mithilfe elektronischer Adressen gesendet und empfangen werden.
Wir kennen solche Wertmarken aus unserem analogen Alltagsleben, beispielsweise als Pfandmarken für Biergläser auf einem Volksfest. So eine Marke repräsentiert einerseits das Glas und andererseits die Summe, die man bezahlt hat und die man wiederbekommt, wenn man das Glas zurückbringt. Im Prinzip könnte man also auch mit diesen Marken handeln, da sie etwas wert sind. Oder man könnte sie bemalen und als Kunstwerke verkaufen und noch vieles weitere mehr. Denkt man nicht an eine Pfand-, sondern an eine Garderobenmarke, dann wird klar, wie schwer der wirkliche Wert bestimmbar sein kann. So ist es auch mit Tokens auf der Blockchain.
Hat der Token eine eigene Blockchain, nennt man ihn Coin. Jeder kennt wohl die digitale Währung Bitcoin. Hat der Token keine eigene Infrastruktur, sondern läuft auf einer anderen Blockchain, dann ist es eben „nur“ ein Token. Die Metaverse-Währungen SAND und MANA beispielsweise benutzen die Ethereum-Blockchain, also handelt es sich um Tokens und nicht um Coins.
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Warum braucht man eine Blockchain?
Blockchains haben viele Anwendungsmöglichkeiten – und ständig kommen neue hinzu. Die meisten Menschen kennen die Verwendung für Transaktionen von Kryptowährungen. Wenige wissen, dass Blockchains viel mehr können als das. Im Bereich der digitalen Identität spielen sie eine Rolle, wenn es darum geht, per Internet nachzuweisen, wer man ist. Persönliche Daten, etwa Patientendaten, können auf der Blockchain eigenständig verwaltet werden. Es gibt sogar Chains, die sich auf den Bereich Medizin spezialisiert haben. Ebenso spielen Blockchains eine Rolle beim digitalen Management von Lieferketten. Dadurch ist es zum Beispiel möglich, die Herkunft und Verarbeitung von Bioprodukten Schritt für Schritt nachzuverfolgen. Manche Blockchains belohnen sogar die Reduktion von CO₂-Emissionen durch Tokens und tragen so zum Kampf gegen den Klimawandel bei. Viele weitere Anwendungen sind bereits verfügbar oder in Planung
Was ist der Unterschied zwischen Blockchain und Bitcoin?
Bitcoin und Blockchain klingen für manche wie Synonyme. Das ist jedoch falsch. Die Bitcoin-Blockchain ist nur eine von vielen. Allerdings ist sie die bedeutendste der verfügbaren Blockchains. Bitcoin-Transaktionen werden in Blöcken zusammengefasst, die aneinandergereiht das komplette Hauptbuch – wie bei einer Bank – abbilden. Anders als bei der Bank gibt es aber keine Kontrollinstanz, die sicherstellen kann, welche Transaktionen tatsächlich stattgefunden haben. Die Blockchain hat daher einen integrierten Mechanismus, der garantiert, dass nur valide Blöcke in die Kette aufgenommen werden.
Das Proof-of-Work-Verfahren
Die Bitcoin-Blockchain arbeitet nach einem Verfahren, das sich Proof-of-Work (PoW) nennt. Jeder Block enthält einen kryptografischen Hash-Wert, der auf den vorherigen Block verweist. Ein dezentrales Netzwerk von Rechnern arbeitet weltweit daran, diesen Wert zu finden und den neuen Block der Kette hinzuzufügen. Die Belohnung dafür ist ein festgelegter Bitcoin-Betrag – weshalb das Ganze auch als „Bitcoin Mining“ bekannt ist. Der Nachteil des Verfahrens ist der immense Verbrauch von Energie, weshalb viele Kommunen und sogar ganze Länder Mining verbieten.
Das Proof-of-Stake-Verfahren
Das wichtigste Konkurrenzverfahren heißt Proof-of-Stake (PoS). Hier werden Blöcke nicht „geschürft“, sondern es wird durch einen Konsensmechanismus bestimmt, wer den nächsten Block an die Kette anhängen darf – und mit Coins belohnt wird. Anders als bei Proof-of-Work ist kein Nachweis der geleisteten Arbeit – in Form rechenintensiver Rateaufgaben – nötig. Stattdessen müssen die Mitglieder des Blockchain-Netzwerks bereits in die jeweilige Kryptowährung investiert sein, um neue Blöcke validieren zu können – also einen Anteil (Stake) nachweisen. Dadurch ist sichergestellt, dass bösartige Akteure nicht einfach die Validierung der Blockchain übernehmen können. Für dieses Verfahren benötigt man nur einen winzigen Bruchteil der Energie von PoW. Die Methode ist also umweltfreundlicher, zudem besser skalierbar, besser handhabbar, preiswerter und schneller – es gibt fast nur Vorteile. Lediglich in Sachen Sicherheit gilt PoS als etwas anfälliger.
Die meisten neueren Blockchains arbeiten nach dem PoS-Verfahren. Manche Chains sind inzwischen CO₂-neutral und einige formal sogar Carbon-negativ. Es gibt daneben weitere Verfahren, die allerdings weniger verbreitet sind. Dazu gehören beispielsweise Proof-of-Capacity oder Proof-of-Authority. Insgesamt ist die Mathematik, die in Blockchains steckt, viel komplexer, als sich die meisten Menschen vorstellen können. Dafür bekommt man aber auch eine Menge technologischer Möglichkeiten und Sicherheit.
Was macht Blockchains so sicher?
Es gibt mehrere Faktoren, die Blockchains sicherer machen als andere digitale Technologien. Zum einen gilt: Sie hat keinen Ort, sie ist überall und nirgendwo. Ein dezentrales Netzwerk global miteinander verbundener Rechner erzeugt die Blockchain. Deshalb kann ein ausgebranntes Rechenzentrum oder der Diebstahl von Festplatten einer Blockchain nichts anhaben. Das ist der Sicherheitsfaktor der Dezentralität. Zum anderen gilt: Ausgeklügelte mathematische Sicherheitsverfahren machen den unberechtigten Zugriff auf Daten praktisch unmöglich. Nur menschliches Versagen, ausgelöst durch Leichtsinn, Manipulation, Phishing oder Social Engineering, kann etwas an der Sicherheit ändern. Das ist der Sicherheitsfaktor der Kryptografie.
Risiken entstehen eher in den Randbereichen als auf der Blockchain selbst. So wurden beispielsweise mehrfach sogenannte Bridges erfolgreich von Hackern angegriffen. Das sind Software-Brücken, über die man Tokens von einer zur anderen Blockchain bringen kann. Außerdem gibt es ein weiteres, bedeutendes Risiko: Will oder muss ich aus Bequemlichkeit oder aus Unkenntnis einer dritten Partei vertrauen, wie etwa einer zentralen Verwahrung oder einem Krypto-Service, weil ich die digitalen Schlüssel nicht selbst verwalten möchte, entstehen sogenannte Third-Party-Risiken. Ist der Betreiber einer Krypto-Börse kriminell, dann sind meine digitalen Schlüssel dort in schlechten Händen. Das gilt prinzipiell jedoch für viele sensible Bereiche. Man erinnere sich nur an diverse Bank-Skandale. Eine vertretbare Lösung, um Third-Party-Risiken zu minimieren, ist die Nutzung BaFin-lizenzierter Krypto-Börsen, die es inzwischen gibt.
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Wie werden wir zukünftig Blockchains nutzen?
Der Nachweis von Transaktionen auf einer Blockchain kann von jedem eingesehen, aber von niemandem geändert werden. Diese Besonderheit macht sie für viele Anforderungen der Gegenwart und der Zukunft attraktiv. Immer öfter werden AI-Anwendungen Thema des innovativen Diskurses innerhalb der Blockchain-Szene. Durch Künstliche Intelligenz (KI) bekommt die Blockchain neue Möglichkeiten.
Mit Blick auf die nähere Zukunft kann sich daraus zum Beispiel auch eine Anwendung für den Journalismus ergeben. Eine Blockchain könnte mithilfe künstlicher Intelligenz Fake-Fotos, Fake-Videos und Fake-Audios von echten Ereignissen unterscheiden und nur echte News digital erfassen. Wäre ein Ereignis nicht in der Blockchain registriert, hätte es nicht stattgefunden. Jedes Foto, jedes Video, jeder Audiomitschnitt wäre öffentlich verifizierbar. Das ist nur ein Beispiel für viele Ideen, die rund um das Thema Blockchain und AI entstehen werden. Sie ist also mehr als nur Bitcoin, denn Blockchains bieten das Potenzial für die technologische Lösung verschiedener gesellschaftlicher Probleme.