Definition: Blockchain

Blockchain im Datencenter: Kryptoverkettung von IoT

| Autor / Redakteur: Filipe Martins und Anna Kobylinska* / Ulrike Ostler

Blockchain gehört definitiv zu den disruptiven Konzepten der IT und der Geschäftswelt. Das reicht von neuer Hardware bis komplett neue Ideen für das kryptographierte Transaktions-Business.
Blockchain gehört definitiv zu den disruptiven Konzepten der IT und der Geschäftswelt. Das reicht von neuer Hardware bis komplett neue Ideen für das kryptographierte Transaktions-Business. (Bild: Ulrike Ostler/ Vogel IT-Medien GmbH)

Die branchenübergreifende Disruption durch Blockchain-Technologie konvergiert im Datacenter, der Krypto-Engine des verteilten Ledgers.

„In meiner 35-jährigen Karriere als Wissenschaftler hier bei IBM habe ich noch nie erlebt, dass sich eine Technologie aus finsterer Bedeutungslosigkeit derart in den Mainstream katapultiert hätte [wie es die Blockchain geschafft hat]“, sagt John Cohn, Fellow and Chief Scientist for Internet of Things bei IBM.

Cohn dürfte wissen, wovon er redet: Auf der „InterConnect“-Konferenz in Las Vegas im März dieses Jahres stellte der Blaue Riese die IBM Blockchain vor, einen Dienst der Enterprise-Klasse auf der Basis von Hyperledger, eines quelloffenen DLT-Standards der Linux Foundation, und machte die DLT-Technologie auf einmal hoffähig.

Die globale IoT-Zentrale von IBM in München ließ sich der Blaue Riese 200 Millionen Dollar kosten. In der Abbildung: Harriet Green, Global Head of Watson IoT (links) und Ilse Aigner, Bayerische Staatsministerin für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie, „fahren“ gemeinsam das neue globale Zentrum von IBM für Watson IoT in München „hoch“.
Die globale IoT-Zentrale von IBM in München ließ sich der Blaue Riese 200 Millionen Dollar kosten. In der Abbildung: Harriet Green, Global Head of Watson IoT (links) und Ilse Aigner, Bayerische Staatsministerin für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie, „fahren“ gemeinsam das neue globale Zentrum von IBM für Watson IoT in München „hoch“. (Bild: IBM)

Doch damit nicht genug: Das neue Watson IoT Center, die globale Forschungszentrale für IoT und die Blockchain am Standort in München — die erste ihrer Art außerhalb der USA — ließ sich der Blaue Riese satte 200 Millionen US-Dollar kosten. Mit rund 6.000 Clients und Partnern wie BMW, Visa, Bosch, Indiegogo, Arrow, Ricoh, KONE, Schaeffler, SNCF, Avnet, BNP Paribas, Capgemini und Tech Mahindra sollen hier unter anderem Lösungen zur Integration (privater) Blockchains mit IoT-Endgeräten für neue Anwendungen in der vernetzten Wirtschaft entwickelt werden.

Blockchain-gestützte Automatisierung: Vom Vertragsabschluss zur Transaktionsabwicklung im Rechenzentrum

Die Blockchain erblickte das Licht der Welt erstmals im Zusammenhang als ein Verfahren zum Protokollieren von Transaktionen durch Computersysteme und die daraus resultierende kryptografisch beglaubigte verteilte Datenbank (Distributed Ledger) der Kryptowährung „Bitcoin“. Inzwischen sind zahlreiche andere Nutzungsszenarien entstanden. Hier einige Beispiele für Blockchain-Anwendungen:

  • P2P-Marktplätze wie die Transactive Grid-Plattform für Stromerzeuger und -Verbraucher (Beispiel: transactivegrid.net),
  • private Währungen wie die „USC“ von der Deutschen Bank, UBS und anderen Finanzinstituten,
  • Blockchain-basierte Betriebssysteme für die digitale Wirtschaft wie „Vault OS“,
  • Online-Dienste zum Verwalten von geistigem Eigentum (Beispiel: „ascribe.io“ der Berliner BigchainDB GmbH),
  • automatisierte Zahlungssysteme für IoT-Nanopayments, die dafür sorgen, dass IoT-Geräte für bestimmte Vorgänge selbst „bezahlen“ (Beispiel: „CryptoTec Pay“ von der CryptoTec AGaus Köln),
  • das Aufzeichnen behördlicher Vorgänge (Pilotprojekte laufen bereits unter anderem in Schweden und in der Republik Georgien)
  • Eigentumsnachweis von Kunstwerken, Lizenzierung von Musik, Software und mehr,
  • RFID-gestützte Verfolgung von Gütern im Verlauf der Versorgungskette (von IBM im Auftrag von Maersk bereits erfolgreich umgesetzt),
  • Verzahnung digitaler Versorgungsketten zur Automatisierung von Geschäftsabläufen zwischen Lieferanten und Abnehmern.

Die Blockchain ersetzt Vermittler durch Computer-Systeme, welche einzelne Transaktionen ohne eine intermediäre Instanz mit Hilfe von einer verteilten Software kryptografisch beglaubigen.

Im Auftrag von Maersk möchte IBM die weltweite Versorgungskette auf der Basis der Blockchain-Technologie digitalisieren, um die Nachverfolgung von mehreren Dutzend Millionen von Fracht-Containern zu ermöglichen.
Im Auftrag von Maersk möchte IBM die weltweite Versorgungskette auf der Basis der Blockchain-Technologie digitalisieren, um die Nachverfolgung von mehreren Dutzend Millionen von Fracht-Containern zu ermöglichen. (Bild: Maersk)

Eine Blockchain kann neben Transaktionsdaten auch ausführbaren Softwarecode beinhalten, um so genannte „smarte Verträge“ zu ermöglichen. Smarte Verträge automatisieren Geschäftsabläufe zwischen Transaktionspartnern gemäß einer vorab getroffenen Vereinbarung — transparent und weitgehend manipulationssicher.

Die Blockchain-Technologie reduziert hierbei die Transaktionskosten, vereinfacht das Auditing und mindert das Geschäftsrisiko für die beteiligten Parteien. Ein Ereignis in der realen Welt wie die Warenanlieferung, der sich per IoT-Sensorik durch Computersysteme erfassen lässt, löst dann ganz automatisch gewisse Vertragsklauseln — beispielsweise einen Zahlungslauf — aus, um die Erfüllung von Vertragsverpflichtungen zu erwirken. Eine der ersten „Vertragsmaschinen“ für smarte Verträge entsteht unter dem Namen Burrow im Rahmen von Hyperledger der Linux Foundation.

Slock.it, ein Startup aus dem sächsischen Mittweida und einer der Pioniere von smarten Verträgen (auf der Basis der Ethereum-Blockchain), wurde durch das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur mit dem Deutschen Mobilitätspreis ausgezeichnet.

Berechnete Ausgaben der Finanzbranche in Millionen Dollar im Zeitraum von 2014 bis 2019
Berechnete Ausgaben der Finanzbranche in Millionen Dollar im Zeitraum von 2014 bis 2019 (Bild: Aite Group)

Investmentbanken wenden schätzungsweise zwei Drittel ihrer IT-Budgets in die Altlasten-Infrastruktur auf, schreibt Accenture in einem aktuellen Bericht. Investitionen in diverse Initiativen zur Kostensenkung verschlingen Milliarden oben drauf. Ein Blockchain-basiertes Datenbanksystem könne die Kosten zentraler Finanzberichterstattung im Finanzwesen um bis zu 70 Prozent senken, glaubt Accenture.

Die zahlreichen Anwendungsszenarien für Blockchain-Technologie erfordern allerdings Investitionen in IoT und massive verteilte Rechenleistung. Datencenter bekommen als erste die Auswirkungen der Blockchain-Revolution zu spüren.

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Krypto-getriebene Transaktionsverarbeitung in der Praxis

Die verteilte Blockchain-Software bündelt Transaktionen in Datenblöcke und zeichnet diese chronologisch nacheinander auf. Der Vorgang nennt sich Mining (auf Deutsch: Schürfen). Jeder Block in der resultierenden verteilten Blockchain-Datenbank enthält Verweise auf den vorhergehenden Block und die gesamte Blockkette in Form von kryptografisch errechneten Prüfsummen.

Die verteilte Natur der Blockchain-Datenbank und ausgefeilte Kryptografie sollen die Manipulationssicherheit im Vergleich zu konventionellen Systemen erhöhen. Da es keine zentrale Vermittlungsstelle gibt, müssen sich die Miner auf eine Version der Blockchain einigen. Hierzu gibt es verschiedene Verfahren wie Proof-of-work (wie bei der Kryptowährung Bitcoin) oder Konsensbildung (wie im Falle der Ripple-Blockchain).

Transaktionsverarbeitung: Schematische Darstellung der Unterschiede zwischen einer öffentlichen und einer privaten Blockchain.
Transaktionsverarbeitung: Schematische Darstellung der Unterschiede zwischen einer öffentlichen und einer privaten Blockchain. (Bild: Constellation Research Inc.)

Die Blockchain-Transaktionsabwicklung läuft in Datencentern auf spezieller, autorisierter Hardware unter Verwendung von spezialisierten ASIC-Chips (Application-Specific Integrated Circuits) ab und auch direkt auf IoT-Endgeräten (so genanntes Embedded-Mining). IoT-Endgeräte können somit, wie ein virtueller Buchhalter direkt am Ort des Geschehens, neue Transaktionen aufzeichnen, indem sie zum Beispiel mittels eingebauter Sensorik relevante Ereignisse automatisch erfassen.

Einer der Asics-Hersteller und Datacenter-Betreiber ist das 2013 gegründete Unternehmen Canaan Creative. Hier ist einer der jüngsten Rechner zu sehen, die im Blockchain-Mining eingesetzt werden. Gründer ist N.G. Zhang.
Einer der Asics-Hersteller und Datacenter-Betreiber ist das 2013 gegründete Unternehmen Canaan Creative. Hier ist einer der jüngsten Rechner zu sehen, die im Blockchain-Mining eingesetzt werden. Gründer ist N.G. Zhang. (Bild: Ulrike Ostler/ Vogel IT-Medien GmbH)

Die verteilte Software nutzt fortgeschrittene Kryptografie-Techniken, um die Transaktionen — wie beim Notar — zu bezeugen und zu bekunden; dann werden sie in neue Datenblöcke gebündelt, an die Blockchain-Transaktionskette angehängt und via Netzwerk repliziert. Einmal bestätigte Transaktionen sind von unerlaubten Änderungen ausgeschlossen. Die Software, welche die Blockchain verwaltet, kann — in Anlehnung an einen Rechnungsprüfer — die Gültigkeit aufgezeichneter Vorgänge dann auch automatisch überprüfen.

Blockchain-Dienste auf dem Weg in das Rechenzentrum

Blockchain Mining-Unternehmen profilieren sich zunehmend als Anbieter der Blockchain-Transaktionsverarbeitung, gerne auch für Anwendungen jenseits der Finanzbranche wie das Internet der Dinge und die digitale Versorgungskette. Die größten Herausforderungen bestehen dabei im Gewährleisten der Skalierbarkeit und Cyber-Sicherheit.

BMs globales Watson/IoT-Hauptquartier in München ist der intelligenten Anbindung von IoT-Endgeräten etwa mittels der Blockchain an IBMs Watson-AI-Engine gewidmet; der Blaue Riese ließ sich das Projekt satte 200 Millionen Dollar kosten.
BMs globales Watson/IoT-Hauptquartier in München ist der intelligenten Anbindung von IoT-Endgeräten etwa mittels der Blockchain an IBMs Watson-AI-Engine gewidmet; der Blaue Riese ließ sich das Projekt satte 200 Millionen Dollar kosten. (Bild: IBM)

Nicht nur Fintech-Startups, sondern auch etablierte Branchengrößen der IT-Industrie möchten die Blockchain-Revolution mitgestalten; viele haben inzwischen ihr ganzes Gewicht dahinter geworfen. Die Liste der Gründungsmitglieder der Hyperledger-Initiative der Linux Foundation, einem Projekt zur Entwicklung von Blockchain-Standards, beinhaltet neben Accenture und der Deutsche Börse Group unter anderem Cisco, Fujitsu Limited, Hitachi, Intel, IBM, Red Hat und VMware. IBM, Microsoft (BaaS) und Amazon (AWS) haben auch bereits eigene Software- und Service-Ökosysteme rund um die Blockchain-Technologie aus dem Boden gestampft. Auch SAP, HPE und andere Anbieter haben die Blockchain-Technologie ins Visier genommen und evaluieren eigenen Aussagen zufolge die Möglichkeiten, Lösungen auf der Basis der DLT zu entwickeln.

Ursprünglich avisierte Microsoft den Einsatz der Blockchain im Bereich des Identitäts-Managements und der Verschlüsselung (Project Bletchley). Im Januar 2017 stellte das Unternehmen „Project Manifest“ vor, eine Lösung für die digitale Versorgungskette. Microsofts Innovationen fokussieren derzeit laserscharf auf Azure.

IBM Blockchain ist ein verwalteter Dienst für Hyperledger Fabric auf IBM Blumix Services. Für die Umsetzung von Blockchain-Lösungen im Datencenter hat der Blaue Riese passende Hardware im Köcher.

Die Blockchain-Maschine: Mit Blockchain-Lösungen und Watson möchte IBM den Mainframes, wie hier dem „z13“, neues Leben einhauchen.
Die Blockchain-Maschine: Mit Blockchain-Lösungen und Watson möchte IBM den Mainframes, wie hier dem „z13“, neues Leben einhauchen. (Bild: IBM)

Verteilte Blockchain-Applikationen haben IBMs eigenen Mainframes — „zSystem“ und „IBM LinuxONE“ — ein neues Leben eingehaucht. IBM positioniert die Hardware als eine Alternative zum Fog-Computing-Modell für die Verarbeitung von Blockchain-Transaktionen. Fog-Computing bildet ein Rückgrat für latenzsensible IoT-fähige Endgeräte und erweitert die Unternehmens-IT um Fähigkeiten der intelligenten Automatisierung von industriellen Betriebsabläufen auf DLT-Basis.

IBM möchte diese Vorgänge mit Hilfe von Blockchain-Applikationen auf Mainframes aufzeichnen und steuern. Neun der Top 10 der globalen Lebens- und Krankenversicherungsanbieter und 96 von 100 der größten Banken der Welt verarbeiten bereits Transaktionen mit hohem Volumen auf IBMs zSystems-Mainframes. Auch die Deutsche Post und Allianz zählen zu Mainframe-Anwendern.

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Das vorläufige Fazit der Autoren

*Das Autoren-Duo

Filipe Pereira Martins und Anna Kobylinska arbeiten für die Soft1T S.a r.l. Beratungsgesellschaft mbH, McKinley Denali Inc. (USA).

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