Kryptoketten - interessante Aspekte, aber kein Allheilmittel Was ist die Blockchain?

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Blockchain ist nicht gleich Blockchain. Und in manchen Ausprägungen der Technologie ist wenig von den Grundprinzipien übriggeblieben.

„Am Anfang war die anarchische Freiheit“, könnte man fast biblisch die Urzeit von Distributed-Ledger-Technologien (DTL) und der „Blockchain“ als ihrer wohl bekanntesten technischen Ausprägung beschreiben. Bekannt wurde letztere vor allem dadurch, dass dieses öffentlich zugängliche und dezentrale Netzwerk als Basis für Bitcoin-Transaktionen verwendet wurde und wird.

Durch das Aneinanderreihen von Transaktionsblöcken, deren Inhalte kryptografisch so miteinander verkettet sind, dass jeder sie einsehen, aber keiner sie ändern kann, wird (zumindest theoretisch) eine Basis des Vertrauens auch zwischen Personen geschaffen, die sich untereinander nicht unbedingt vertrauen.

Im Gegensatz zu traditionellen Datenbanken ist keine übergeordnete Instanz (Regierung, Zentralbank etc.) notwendig, die die Vertraulichkeit der Prozesse garantiert. Die Teilnehmer kontrollieren sich wechselseitig, die Datenbank ist quasi ein offenes Buch. Und die Teilnahme benötigt kein strenges Aufnahmeverfahren. Jede und jeder mit einem Computer und einem Internetzugang kann mitmachen, stellt dabei einen Teil seiner Rechenleistung zur Verfügung und validiert dadurch gleichzeitig die Transaktionen. Oder anders: jede und jeder ist gleichzeitig Kontrolleur und Kontrollierter.

Die verschiedenen Blockchain-Typen

Blockchain-Technologie reduziert hierbei die Transaktionskosten, vereinfacht das Auditing und mindert das Geschäftsrisiko für die beteiligten Parteien. Mehr noch: ein Ereignis in der physischen Welt wie die Warenanlieferung, das sich per Sensorik an den einschlägigen Maschinen erfassen lässt, kann über ein Rechnersystem automatisch die Erstellung von geeigneten Verträgen, beispielsweise einen Zahlungslauf, auslösen. Und natürlich wird auch die Erfüllung der vertraglichen Pflichten innerhalb der Blockchain geprüft und entsprechend gespeichert.

Auf die Generierung solcher Vertragssoftware („Smart contracts“) ist beispielsweise eine Community-betriebene Technologie wie Ethereum spezialisiert, die nebenbei auch noch die Kryptowährung Ether verwaltet.

Eine quelloffene Vertragsmaschine auf Linux-Basis ist Hyperledger. Auf dieser ursprünglich von der Linux Foundation initiierten Open Source-Blockchain basieren mittlerweile Software-Rahmen für private Blockchains wie Hyperledger Fabric von IBM oder Hyperledger Sawtooth von Intel. Private Blockchains heißen im Jargon auch „permissioned blockchains“ und das bedeutet schlicht, dass vieles, was weiter oben flaspsig als „anarchisch“ charakterisiert worden ist, für diese Art von Blockchain-Datenbanken nicht gilt.

Was ist Blockchain?

Blockchain im Datencenter: Kryptoverkettung von IoT

Bei „permissioned blockchains“ kann beispielsweise nicht jeder mitmachen, sondern man muss sich registrieren und kann Änderungen in geschriebenen Datensätzen vornehmen, wenn diese beispielsweise durch regulatorische Anforderungen notwendig sind. Da solche Änderungen von den registrierten Teilnehmerinnen eingesehen werden können, kann man sagen, dass bestimmte dezentrale Prinzipien auch bei privaten Blockchain erhalten bleiben. Das ändert aber nichts am tendenziell zentralisierenden Charakter von privaten Blockchains.

Ein Mittelding zwischen einer privaten und einer öffentlichen Blockchain ist die hybride Blockchain, auch konsortiale Blockchain genannt. Hier werden Transaktionen von einer zentralen Stelle kontrolliert und validiert, gleichzeitig kann auf die Daten lesend nicht nur von innen, sondern auch von außen zugegriffen werden.

Denkbare Anwendungsszenarien

Inwieweit solche mehr oder weniger restriktiven Varianten des ursprünglich „basisdemokratisch“ angelegten Modells Blockchain noch viel mit der Ursprungs-Idee zu tun haben, muss jeder für sich entscheiden. Der Verfasser vermutet, dass die derzeit ohnehin wenigen Blockchain-Anwendungen, die produktiv in Wirtschaft und Industrie betrieben werden, letztlich eher einem traditionellen Transaktions- und Datenbank-System ähneln als dem Ursprungskonzept. Das hat vor allem Sicherheitsgründe und ist noch öfter gesetzlichen und regulatorischen Vorgaben geschuldet, die nur eine stark regulierte Blockchain zulassen.

Man darf eines nicht vergessen: die oben so genannte basisdemokratische Variante ist nicht nur potenziell unsicher, sondern auch energieintensiv und langsam. Um noch einmal einen Vergleich aus der gesellschaftlichen Sphäre zu bemühen: Basisdemokratie erfordert viel Geduld, es hat ja seinen Grund, warum entwickelte demokratische Gesellschaften sich für die repräsentative Demokratie entschieden haben und nicht für das „Modell Appenzell“, wo die Gesamtpopulation auf einem größeren Dorfplatz diskutieren und abstimmen kann.

Gleichwohl kann man sich in der Welt des Internets der Dinge (IoT) interessante Lösungen vorstellen, bei denen die Vorteile des Blockchain-Konzepts zum Tragen kommen, beispielsweise bei einer weitgehend menschenleeren Maschine-Maschine-Vernetzung. Anwendungsbeispiele lassen sich in praktisch allen Bereichen unserer Lebens- und Arbeitswelt denken.

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Beispiel Produktion: wenn eine Maschinenleistung auf eine Vielzahl von Abnehmern verteilt wird, gehen die Stillstandszeiten gegen Null, die Maschine wird optimal ausgelastet. Der Eigentümer der Maschine maximiert seinen Gewinn. Und für die Abnehmer entfallen viele Fixkosten (Räumlichkeiten, Maschinen, Personal etc.), so dass auch niedrige Stückzahlen kostengünstig gefertigt werden können. Außerdem kann sehr flexibel auf die Nachfragesituation eines Produkts oder eines bestimmten Produktteils reagiert werden.

Auch von Seiten einer ökonomisch-ökologischen Gesamtbilanz ergibt sich eine deutlich bessere Gesamtauslastung der Maschinen in der Fertigungslinie und somit deutliche Ressourcen-Einsparungen (Energie, Material etc.). Wenn intelligente Produktionsanlagen zum Einsatz kommen, lassen sich die anfallenden Steuerungs-, Signierungs- und Abrechnungsvorgänge für jeden der genannten Teilnehmer „datensouverän“ (transparent und betrugssicher) über eine Blockchain gestalten.

Für logistische und finanztechnische Abläufe sind die eben gemachten Überlegungen noch weit eingängiger. So ist es sicher kein Zufall, dass DB Systel, der informationstechnische Thinktank der Deutschen Bahn, schon seit einiger Zeit sowohl im Fracht- als auch im Personenbeförderungsbereich mit Blockchain-Lösungen experimentiert.

Blockchain und digitale Verwaltung

Schutz der persönlichen Daten, Anonymität und Datensouveränität sind speziell im gesellschaftlichen Kontext hohe Rechtsgüter. Deshalb liegt es nahe, gerade auch bei der Digitalisierung der politischen Teilhabe und der öffentlichen Verwaltung die Blockchain-Technologie ins Spiel zu bringen.

In diesem sensiblen Bereich müssen aber die höchsten Sicherheitsstandards überhaupt gelten. Insofern ist die Einschätzung durch das Bundesamt für die Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) sehr ernst zu nehmen, wenn es in der BSI-Veröffentlichung „Blockchain sicher gestalten“ heißt, dass für DLT/Blockchain bereits verschiedene, nicht unkritische Angriffsszenarien publiziert wurden.

So wurden beispielsweise von Experten des Chaos Computer Clubs Schwachstellen identifiziert, über die personenbezogene Daten an unverifizierte Adressaten weitergegeben werden können. Darüber hinaus stellt das BSI im Kontext selbstsouveräner digitaler Identitäten heraus, dass die Distributed-Ledger-Technologie aktuell noch nicht ausreichend standardisiert ist und belastbare Aussagen zur Informationssicherheit daher noch nicht ausreichend möglich sind.

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Immerhin liegt aber mit der DIN TS 31648 seit 2021 ein erster von einem interdisziplinären Expertenteam unter Beteiligung des BSI entwickelter Standard zur Nutzung von Blockchain-Technologie für nachweispflichtige Transaktionen vor, die einen hohen Sicherheitsstandard beanspruchen.

Vieles hängt jetzt von der Arbeit in Brüssel ab, denn letztlich „spielt dort die Blockchain-Musik“. Angesichts der neuen Verordnung über elektronische Identifizierung und Vertrauensdienste für elektronische Transaktionen im Binnenmarkt (eIDAS-Verordnung 2.0) sollte begleitend in Forschungs- und Entwicklungsprojekten die neue Technologie vor allem hinsichtlich Informationssicherheit und Nachweisfähigkeit der Transaktionen und Daten weiterentwickelt werden. Darüber hinaus müssen die europäischen Standards geschaffen werden, die die eIDAS 2.0 umsetzen.

Die Blockchain-Realität in Deutschland

Derzeit (Stand November 2023) ist der Einsatz von Blockchain-Technologie in Deutschland eher verhalten. Laut einer aktuellen BITKOM-Umfrage haben gerade einmal fünf Prozent der befragten Unternehmen Blockchain-Technologie im Einsatz. Sieben Prozent sind in einer Implementierungs- und Testphase, neun Prozent in der Analyse- und Informationsphase und zehn Prozent sind am Diskutieren, ob man der Blockchain-Technologie nähertreten sollte.

Das größte Potenzial sehen die „Blockchain-affinen“ Unternehmen in der Nachvollziehbarkeit der Aktivitäten aller Partner in der Wertschöpfungskette. Dahinter folgen die Themen Sicherheit (Ausstellung von Zertifikaten und Beglaubigungen), IoT-Transaktionen, Verbriefung von realen Gütern und Finanztiteln sowie ganz allgemein die Blockchain als Instrument zur Abwicklung von Vermittler-freien digitalen Marktplätzen.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Marktteilnehmer in Deutschland ein durchaus realistisches Bild von den Möglichkeiten und Grenzen der Blockchain-Technologie haben. Im Prinzip kann man (fast) alles, was man mit der Blockchain machen kann, auch mit anderen Software-Technologien machen. Wenn man beispielsweise viel Expertise in eine sichere PKI-Infrastruktur gesteckt hat, ist nicht unbedingt einzusehen, warum man auf eine (private) Blockchain umsteigen sollte.

Im Sektor „politische Teilhabe“ und öffentliche Verwaltung ist die Blockchain-Technologie wegen ihrer Vorteile in puncto Datensouveränität zweifellos besonders attraktiv, hier müssen aber noch gewaltige Anstrengungen gemacht werden, damit die Verwendung rechtssicher wird und die regulatorischen Anforderungen, wie zum Beispiel lange Aufbewahrungspflichten, erfüllt werden können.

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