Blockchain – die Technik hinter Bitcoin, NFT & Co. - ingenieur.de - ingenieur.de - Jobbörse und Nachrichtenportal für Ingenieure

Der Bitcoin macht gigantische Kurssprünge und NFT-Kunstwerke werden Millionen bezahlt: Kryptowährungen erleben einen Hype. Die Technik dahinter, die Blockchain, ist nicht weniger spektakulär und bietet darüber hinaus großes Potenzial.

Die Blockchain bietet Chancen - und Risiken.

Foto: panthermedia.net/AndrewLozovyi

Am Anfang war das Geld: Im Oktober 2008, im Zeichen der Finanzkrise und schwindendem Vertrauen in die Institution Bank , stellte ein gewisser Satoshi Nakamoto die Kryptowährung Bitcoin vor. Diese sollte unabhängig von Zentralbanken sein und auch Probleme bereits vorher vorgestellter Kryptowährungen beheben. Beispielsweise das, dass eine Kryptomünze mehrfach ausgegeben wird. Und hier kommt die Blockchain ins Spiel.

Zahlungsvorgänge mit den Bitcoins sollten verteilt in Netzwerken durchgeführt werden: Eine Anzahl von Transaktionen wird zu Datenblöcken zusammengefasst und von den Teilnehmern des Netzwerks durch komplizierte Rechenverfahren verifiziert. Jeder Block enthält dabei verschlüsselte Informationen des Vorgängerblocks und einen Zeitstempel. Außerdem wird die gesamte so entstehende Kette voneinander abhängiger Blocks auf allen im Netzwerk verbundenen Rechnern gespeichert. Daher der Name Blockchain für die Technologie.

Blockchain schützt vor Manipulationen

Es liegt auf der Hand, dass solcherart gespeicherte Informationen weitgehend sicher vor nachträglichen Veränderungen sind. Denn Modifikationen in einem bereits gespeicherten Block würden die verschlüsselte Referenz im Folgeblock ungültig machen. Es müssten also für eine erfolgreiche Manipulationen alle Folgeblöcke auf allen Netzwerkknoten ebenfalls geändert werden, was extrem rechenaufwändig und damit unwahrscheinlich ist.

»Blockchain ist eine Technologie zur gesicherten Verarbeitung und Prüfung von Datentransaktionen auf Basis eines verteilten Peer-To-Peer-Netzwerks. Blockchain ist Teil der Distributed Ledger Technologie-Familie. Sie nutzt kryptographische Verfahren, Konsensalgorithmen und rückwärtsverlinkte Blöcke, um Transaktionen praktisch unveränderbar zu machen.« Bitkom-Studie „Blockchain in Deutschland“

Die erste Transaktion mit Bitcoins fand am 3. Januar 2009 statt, als der erste Block „geschürft“ wurde – er erzeugte 50 Bitcoins für Nakamoto. Neue Bitcoins werden „geschürft“ (im englischen: mining), indem ein neuer Block in der Kette verifiziert wird. Die dafür erforderliche Rechenleistung ist hoch und verändert sich regelmäßig, auch die Zahl der so zu schürfenden Coins wird regelmäßig neu festgelegt.

Mehr als 69 Millionen Dollar zahlte ein Käufer für dieses digitale Bild: Es war die erste NFT-Auktion bei Christie`s.

Foto: Christie´s/Beeple

Blockchain-Erfinder ist ein Phantom

Kurioses Detail am Rande: Wer sich hinter dem Pseudonym Sakoshi Nakamoto verbirgt, ist bis heute unbekannt. Auf seinem Bitcoin-Konto schlummern Berichten zufolge über 1 Million Bitcoins, die wohl schon recht kurz nach der Einführung der Währung erzeugt wurden. Mit zunehmender Popularität der Bitcoins in zwielichtigen Kreisen und im Darknet zog sich Nakamoto irgendwann aus dem Netzwerk zurück.

NFT-Datei ist 69 Millionen Dollar wert

Nach einigen Jahren fand die Blockchain-Technologie auch Interesse außerhalb der Finanzbranche. 2015 gründete das Fraunhofer Institut für angewandte Informationstechnik (FIT) in Sankt Augustin bei Bonn das nach eigenen Angaben erste deutsch Blockchain-Labor und veröffentlichte in der Folge ein erstes Whitepaper zu Grundlagen, Chancen und Risiken der Technik. Große IT-Konzerne wie IBM, Oracle oder SAP sprangen weltweit auf den Blockchain-Zug auf und es kam zu einem ersten Hype um die neue Technik.

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Von Kryptowährungen zu Smart Contracts

Mit Aufkommen weiterer Blockchains wie zum Beispiel Etherum oder Hyperledger wurde die Technik auch aus der Open-Source-Szene heraus erweitert: Jetzt geht es nicht mehr nur um die sichere, dezentrale Weitergabe von Werten. Es wurden auch digitale Verträge (Smart Contracts) möglich, indem statt Währungseinheiten Algorithmen in die Blöcke integriert werden, die Aktionen auslösen. Das erweiterte die potenziellen Anwendungsfelder der Blockchain: Von der Automatisierung öffentlicher Verwaltungsvorgänge, über Vertragsabschlüsse bis hin zum Management von Zertifikaten beim Rohstoffhandel.

Parallel dazu erlebte der Bitcoin Höhen und Tiefen und zunehmend Kritik. Der Mining-Prozess – also das Verifizieren neuer Blöcke und Neuschürfen von Bitcoins erfordert aufgrund komplexer Algorithmen immer mehr Energie. Laut Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index liegt der Bedarf derzeit bei jährlich rund 120 TWh, das entspricht ungefähr dem Stromverbrauch der Vereinigten Arabischen Emirate oder Norwegens.

Bitcoin-Mining: Muss der Energieverbrauch reguliert werden? 

Neben dem Energieverbrauch gab und gibt es weitere Kritik an der Blockchain-Technik. So hat es bereits mehrfach Diebstähle bei Kryptowährungen gegeben. Denn: So sicher das Prinzip der Blockchain gegen Manipulationen der einmal aufgenommenen Blöcke ist, so problematisch können Sicherheitslücken in der Software sein, mit der z.B. Bitcoins verwaltet werden beziehungsweise der Zugang zur Blockchain erfolgt.

Blockchain im Visier der Datenschützer

Auch kritisieren Datenschützer, dass das verteilte Speichern der Blockchain auf allen teilnehmenden Rechnern Probleme bereiten kann, wenn es z.B. um medizinische Daten oder andere personenbezogenen, sensiblen Informationen geht. Ganz generell äußerten in Zeiten des größten Hypes um die Blockchain einige Kritiker, dass es eine tolle Lösung sei, die jetzt nach Problemen suche.

Blockchain legt Herkunft von Rohstoffen frei

Mit wachsender Erfahrung entwickelte sich eine Vielzahl von Blockchain-Modellen, die sich in verschiedenen Details unterscheiden. So gibt es Blockchains, zu denen nur geschlossene, genau definierte Benutzergruppen Zugang haben. Auch gibt es mittlerweile – abhängig vom Vertrauen unter den Benutzern – andere, weniger aufwändige Verifzierungsverfahren, die das Energieproblem des Urvaters Bitcoin erfolgreich adressieren.

Bundesregierung formuliert Blockchain-Strategie

Trotzdem geht es mit den Anwendungen nur langsam voran. Laut einer Bitkom-Studie aus dem Jahr 2019 setzten in Deutschland zum damaligen Zeitpunkt 13 Prozent der Automobilhersteller Blockchain-Technologien ein, 9 Prozent der Energieversorger und 6 Prozent der Banken und Versicherungen. Auch die Politik reagierte auf die sich lebhaft entwickelnden Debatten um die Technik: Im September 2019 verabschiedete die Bundesregierung ihre Blockchain-Strategie, um den Einsatz hierzulande voranzubringen.

Diese Innovationen werden die Zukunft prägen 

Die Strategie formuliert Maßnahmen in fünf Aktionsfeldern:

• Sie will Stabilität sichern und Innovationen vor allem im Finanzsektor stimulieren.
• Sie will durch Förderung von Projekten und Reallaboren Innovationen reifen lassen und sie will mit klaren, verlässlichen Rahmenbedingungen Investitionen stimulieren.
• Darüber hinaus will die Bundesregierung die Technologie anwenden und künftig verstärkt digitale Verwaltungsdienstleistungen anbieten sowie Vernetzung und Zusammenarbeit fördern, um das Wissen um die Blockchain zu verbreitern.

Über 50 Projekte in der öffentlichen Verwaltung

Das hat gefruchtet: Das Beratungsunternehmen BearingPoint hat alleine in der öffentlichen Verwaltung Mitte 2020 über 50 Blockchain-Projekte identifiziert. Darunter das Bundesamt für Migration und Flüchtlinge, das den Einsatz der Blockchain im Asylverfahren vorantreibt. Oder das Bundesverwaltungsamt das die Berater in der Beihilfe und der Digitalisierung der Krankenkassen unterstützen. Natürlich ist auch die Industrie nicht untätig, so propagiert IBM seine Blockchain u.a. in dem Projekt Food-Trust, dass eine effiziente, rückverfolgbare Lieferkette in der Lebensmittelproduktion vom Erzeuger bis zum Endkunden etablieren will. Andere Projekte gibt es im Bereich Logistik um die Reederei Maersk oder im Stromhandel.

Bitcoin und Co.: Warum machen Sie es nicht wie Elon Musk?

In einer Analyse des weltweiten Blockchain Marktes hat das Marktforschungsunternehmen IDC Mitte 2020 die verschiedenen Anbieter hinsichtlich ihres Leistungsspektrums verglichen. In ihrer generellen Bewertung des Marktumfeldes kommen die Auguren zu dem Schluss, dass die Technik nach wie vor hohes Potenzial habe, Prozesse effizienter zu machen und neue Geschäftsfelder zu erschließen. Sie identifizieren aber auch weiße Flecken hinsichtlich der verwendeten Protokolle und Fragen der Governance. Anbieter in Sachen Blockchain seien gut beraten, den wirtschaftlichen Nutzen in den Vordergrund zu stellen und nicht Technologie um der Technologie willen zu betreiben. Es gebe nach wie vor großen Beratungsbedarf in den potenziellen Anwenderindustrien.

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