Blockchain Technologie: Die Grundlagen einfach erklärt

Seit mehr als 10 Jahren wächst die Bedeutung und Verbreitung der Blockchain Technologie im rasanten Tempo. Besonders im Banken- und Investmentsektor wird viel über Blockchain-basierte Kryptowährungen gesprochen, doch selten geht es dabei um die eigentliche Technologie und wie sie funktioniert. Daher setzen viele Menschen Blockchain und Kryptowährungen fälschlich gleich. In Wirklichkeit kann die Technologie hinter den Kryptowährungen weit mehr als das. Was eine Blockchain ist, wie sie funktioniert und welches Potential in ihr steckt, gibt es im nachfolgenden Artikel zu lesen.

Was bedeutet Blockchain?

Ganz allgemein handelt es sich bei einer Blockchain um ein dezentralisiertes Netzwerk. Sie erlaubt es einzelnen Menschen, Gruppen oder auch Unternehmen Daten untereinander und unmittelbar, also ohne eine zentralisierten Mittelsmann, zu verwahren oder übertragen. Bei diesen Daten kann es sich um Informationen jeglicher Art oder auch Währungen, auch bekannt als Kryptowährungen, handeln.

Der Begriff setzt sich aus den zwei Wörter Block und Kette (Chain) zusammen. Denn die Daten werden dabei in Informationsblöcken gespeichert. Der erstellte Block wird dann dauerhaft an eine Kette von anderen Blöcken angehängt und miteinander verknüpft. Sobald ein neuer Block an diese Kette angefügt wird, erschwert sich automatisch auch die Manipulation eines vorherigen Blocks. So nimmt die Sicherheit der gespeicherten Daten in der Blockchain im Laufe der Zeit immer weiter zu.

Die Grundelemente und Bestandteile in aufsteigender Reihenfolge sind:

• Datensatz : Dabei kann es sich um jede Art von Information handeln.
• Block: Eine Zusammenfassung einer Gruppe von Datensätzen, die zu einem Paket (Block) zusammengefasst werden.
• Kette : Alle miteinander verbunden Blöcke bilden eine Kette

Wie entwickelte sich die Technologie

Die grundlegende Idee hinter der Blockchain Technologie ist wesentlich älter als viele glauben. Denn erstmals befassten sich die Forscher Stuart Haber und W. Scott Stornetta im Jahre 1991 mit einem der Grundkonzepte der dezentralen Technologie. In ihren Whitepaper schlugen die beiden Forscher vor, eine kontinuierliche Kette von Zeitstempeln zu verwenden, um Informationen sicher aufzuzeichnen.

Bis zur tatsächlichen Anwendung und Umsetzung ihrer Idee vergingen noch einige Jahre. Im Jahr 2009 veröffentliche schließlich eine unbekannte Person oder Gruppe unter den Namen Satoshi Nakamoto den Bitcoin, die erste dezentrale Währung. Die Idee dahinter war eine Form des Geldes zu erschaffen, dass nicht von einer Regierung kontrolliert wurde oder von Banken abhängig war.

Für diese Unabhängigkeit brauchte es jedoch ein dezentrales System, das zuverlässig und leistungsfähig ist. Außerdem musste es eine uneingeschränkte Vertrauensbasis für die Nutzer gewährleisten können. Dafür sorgte die Decentralized Ledger Technologie (DLT) und im spezifischen Fall von Bitcoin die Blockchain Technologie. Da Satoshi Nakamoto die Technologie hinter Bitcoin als Open Source Projekt entwickelt hat, stand sie auch anderen zur freien Nutzung offen. So entstanden schon bald zahlreiche weitere Projekte, Kryptowährungen und Altcoins.

Die wichtigsten Eigenschaften der Blockchain

Die Merkmale, die eine Blockchain so attraktiv machen und ihren Einsatz in vielen sensiblen Anwendungsbereichen rechtfertigen sind:

• Akkurat: Jede Aktion wird auf der Blockchain aufgezeichnet unabhängig ihrer Größe oder Bedeutung. Sobald eine Aktivität oder Transaktion, im Fall von Kryptowährungen, abgeschlossen und aufgezeichnet wurde, wird er in einem Informationsblock gespeichert und mit einem Zeitstempel versehen. Jeder enthaltene Block und damit auch die gesamte Blockchain sind jederzeit über das dezentrale Netzwerk abrufbar und somit transparent für alle Nutzer des Netzwerks.
• Dezentral: Im Gegensatz zu zentralisierten Konzepten ist die Blockchain dezentralisiert. Das bedeutet, dass sie sich nicht auf einem einzelnen Hauptcomputer oder den Servern eines Unternehmens, einer Bank oder Organisation befindet und kontrolliert wird. Vielmehr verteilen sich die Datensätze über viele Computer, die zu einem Netzwerk zusammengeschlossen sind.
• Dauerhaft: Alle Blöcke innerhalb der Blockchain können bis zum Genesis-Block, also dem aller ersten Transaktionsblock, zurückverfolgt werden. Allen Nutzern stehen diese Informationen in Echtzeit zur Verfügung.
• Sicher: Die zuvor genannten Eigenschaften der Blockchain begründen schließlich zusammengenommen auch die Sicherheit und Unveränderlichkeit der Informationen innerhalb der Blockkette. Denn die mit einem Zeitstempel versehenen Blöcke, die dezentrale Speicherung und das Anhängen weiterer Blöcke, die alle miteinander verbunden sind, macht es beinahe unmöglich Daten nachträglich zu manipulieren.

Wie funktioniert eine Transaktion auf der Blockchain?

Grob betrachtet verlaufen die Schritte bei einer Transaktion sehr ähnlich. Um es einfach zu halten, wird hier nachfolgenden nicht näher auf Konsens-Modelle zur Verifikation, die genutzten Algorithmen und ähnliches eingegangen. Diese können sich je nach Blockchain unterscheiden. Denn, obwohl häufig von der Blockchain gesprochen wird, gibt es mehr als eine Kette. Entsprechend können sich dementsprechend Blockgrößen, Verifikationsmechanismen und andere Parameter unterscheiden.

Die Hauptschritte einer Transaktion sind:

1. Ein Nutzer oder ein Knotenpunkt leitet eine Transaktion ein, indem er sie mit seinem Private Key signiert. Diese Signatur ist ein eindeutig und stellt sicher, dass kein anderer die Daten der Transaktion ändern kann. Würde jemand versuchen nachträglich zum Beispiel den Betrag der Transaktion zu ändern, würde sich auch die digitale Signatur verändern. Das würde schließlich zur Ablehnung der Transaktion führen.
2. Die Transaktion wird an die Verifizierungsknoten gesendet. Grundsätzlich kann die Blockchain-Plattform hier verschiedene Methoden verwenden, um zu überprüfen, ob die Transaktion gültig ist oder nicht.
3. Wenn die Transaktion verifiziert und als legitim anerkannt wurde, wird sie mit anderen gültigen Transaktionen zu einem Block (Datensatz) zusammengefasst und dem Ledger (Hauptbuch) angehängt. Sie erhält dabei einen Zeitstempel und eine eindeutige ID, um sie vor nachträglichen, unzulässigen Änderungen zu schützen.
4. Der neue Block wird dann mit dem vorherigen Block verbunden. Mit nachfolgenden Transaktionen entstehen nach und nach weitere Blöcke und die Kette wächst.

Einsatzgebiete für die Blockchain Technologie

Viele kennen die Technologie nur in Zusammenhang mit Kryptowährungen und dem Finanzsektor. Dort hat sie viele Vorteile und Möglichkeiten gewährt. Doch tatsächlich kann Blockchain wesentlich mehr und erhält auch in zahlreichen anderen Bereichen zunehmend Beachtung und kann von großem Nutzen sein. Dazu gehören unter anderem:

• Gesundheitswesen und medizinische Aufzeichnungen
• Eigentumsrechte für Immobilien, Kunstwerken oder Wertsachen
• Urheberrechte und Schutz geistigen Eigentums
• Datenaustausch
• Intelligente Verträge (Smart Contracts), die eine Vielzahl von Geschäften und Angelegenheiten zuverlässig für alle beteiligten Parteien vermitteln können
• DeFi (Decentralized Finance) – dezentrale Finanzsoftware und Instrumente, die auf einer Blockchain basieren.
• Spiele und Unterhaltungssektor
• Supply-Chain-Management
• Lebensmittelsicherheit
• Wahlen
• Treueprogramme für den Einzelhandel
• Digitale IDs
• Steuern und Compliance
• Verwaltung von Internet-of-Things-Netzwerken
• Energiewirtschaft
• Verkehr und Mobilität
• Internet
• Soziale Medien und Kommunikation

Die Liste könnte noch beliebig weitergeführt werden und wächst stetig weiter.

Fazit zur Blockchain Technologie

Bei der Blockchain handelt es sich um eine spezielle Art von Datenbank. Sie unterscheidet sich von der traditionellen Datenbank durch die Art der Datenspeicherung. Eine Blockchain speichert Daten in Blöcken ab, die miteinander in chronologischer Reihenfolge verkettet werden. Diese Ketten werden in vielfacher Ausführung auf verschiedenen Knoten (Computern) innerhalb eines Netzwerks abgespeichert. Dezentrale Blockchains und auch dezentrale Apps (DApps) sind unveränderlich, was bedeutet, dass die eingegebenen Daten irreversibel sind. Für Bitcoin bedeutet dies, dass Transaktionen dauerhaft aufgezeichnet und für jeden einsehbar sind.

Die Blockchain begann ursprünglich mit Bitcoin und wurde entwickelt, um eine Alternative zum Fiatgeld zu bieten. Inzwischen haben sich die Eigenschaften der Blockchains und ihrer technologischen Weiterentwicklung auch in vielen anderen Bereichen als nützlich erwiesen und kommen zunehmend zum Einsatz. Von großen Unternehmen, über gemeinnützigen Organisationen bis hin zum einzelnen Verbraucher können alle von der dezentralen Datenspeicherung und dem Austausch profitieren. Bis dato gibt es 3 Evolutionssprünge innerhalb dieser neuen Technologie:

1. Bitcoin im Jahr 2009
2. Smart Contracts im Jahr 2015
3. Internet Computer im Jahr 2021