Blockchain Grundlagen

Eine Einführung in die elementaren Konzepte in 25 Schritten

Daniel Drescher

Übersetzung aus dem Englischen von Guido Lenz

Teil V: Verwenden der Blockchain, Zusammenfassung und Ausblick

Dieser Teil bildet die letzte Etappe der gedanklichen Entdeckungsreise durch die Blockchain. Er konzentriert sich auf echte Anwendungsfälle, generische Anwendungsfälle und eine Möglichkeit zur Analyse bestehender Blockchain-Anwendungen. In diesem Teil werden auch aktive Forschungsgebiete und Bereiche für die weitere Entwicklung aufgezeigt. Am Ende werden Sie über ein fundiertes Verständnis von den wichtigsten Anwendungsfällen der Blockchain, den größten Fortschritten auf diesem Gebiet sowie möglichen langfristigen Erfolgen und Nachteilen verfügen.

In diesem Teil:

Teil IV: Beschränkungen und wie man sie überwindet

Dieser Teil befasst sich mit den wichtigsten Beschränkungen der Blockchain, den Gründen und den Möglichkeiten, sie zu überwinden. Am Ende werden Sie verstehen, warum die ursprüngliche Idee der Blockchain, wie sie in den vorherigen Schritten erläutert wurde, möglicherweise nicht für kommerzielle Anwendungen im großen Maßstab​ geeignet ist und welche Änderungen vorgeschlagen wurden, um diese Beschränkungen und ihre Auswirkungen abzufedern. Außerdem lernen Sie in diesem Teil die Fachbegriffe kennen, die in Verbindung mit den wichtigsten Varianten der Blockchain benutzt werden.

In diesem Teil:

Teil III: Wie die Blockchain funktioniert

Dieser Teil stellt den Hauptteil dieses Buchs dar, denn hier wird die innere Funktionsweise der Blockchain erklärt. Die 14 Lernschritte in diesem Teil führen Sie durch sämtliche Konzepte der Blockchain und deren zugrunde liegenden Technologien. Am Ende werden Sie ein fundiertes Verständnis von allen wesentlichen Konzepten der Blockchain erlangt haben und wissen, wie diese für sich genommen funktionieren und wie sie miteinander die große Maschinerie namens Blockchain bilden.

In diesem Teil:

Teil II: Warum die Blockchain benötigt wird

Dieser Teil erläutert die Problemstellung, die durch die Blockchain gelöst werden soll, und erklärt, warum es wichtig ist, sie zu lösen. Darüber hinaus werden Sie auf den folgenden Seiten auch eine eingehendere Kenntnis der Problemdomäne gewinnen, in der sich die Blockchain befindet – also der Umgebung, in der sie den größten Wert hat. Außerdem wird das Geflecht aus Blockchain, Vertrauen, Integrität und Verwaltung von Eigentum betrachtet. Am Ende dieses Buchteils werden Sie ein tieferes Verständnis vom Zweck der Blockchain sowie ein differenziertes Verständnis von dem Begriff Blockchain selbst erlangt haben.

In diesem Teil:

Teil I: Fachbegriffe und technische Grundlagen

In diesem Teil des Buchs werden die wichtigsten Konzepte der Softwareentwicklung erläutert. Er legt den Rahmen fest, in dem wir unsere Kommunikation über die Technologie im Allgemeinen organisieren und standardisieren. Darüber hinaus erhalten Sie auch eine Einführung in die Konzepte der Softwarearchitektur​ und der Integrität​ und erfahren, was diese mit der Blockchain zu tun haben. Am Ende dieses Teils werden Sie den Zweck der Blockchain und ihr Potenzial verstehen.

In diesem Teil:

Impressum

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek

Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über <http://dnb.d-nb.de> abrufbar.

ISBN 978-3-95845-655-6

1. Auflage 2017

www.mitp.de

E-Mail: mitp-verlag@sigloch.de

Telefon: +49 7953 / 7189 - 079

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© 2017 mitp Verlags GmbH & Co. KG

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Authorized German translation from the English language edition, entitled
BLOCKCHAIN BASICS: A Non-Technical Introduction in 25 Steps, Daniel Drescher
ISBN 978-1-4842-2604-9
Original English language edition published by Apress, Inc. USA.
Copyright © 2017 by Apress.
German language edition copyright © 2017 by mitp Verlags GmbH & Co. KG.
All rights reserved.

Lektorat: Sabine Schulz

Sprachkorrektorat: Maren Feilen

Coverbild: © Liu zishan / shutterstock.com

electronic publication: III-satz, Husby, www.drei-satz.de

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Schritt 25: Zusammenfassung und Zukunftsausblick

Weiterentwicklungen, Alternativen und die Zukunft der Blockchain

Dieser Schritt beendet unsere gedankliche Entdeckungsreise durch das Blockchain-Universum. Nach der Betrachtung einiger Bereiche für weitere Entwicklungen und Forschungen werden hier auch mögliche Erfolge der Blockchain in unserer Gesellschaft erörtert. Außerdem kommen zum Abschluss noch mögliche Nachteile sowie ein paar Ideen zu potenziellen künftigen Trends für den Einsatz der Blockchain zur Sprache.

Die Metapher

Es war 1994, als ein Informatiker und Erfinder ein Softwaresystem, das er zu entwickeln im Begriff war, mit folgenden Eigenschaften beschrieb:[1]

Diese Liste liest sich wie eine Kurzbeschreibung der Blockchain. Doch 1994 gab es die Blockchain noch gar nicht! Tatsächlich handelt es sich bei dem hier beschriebenen System um das Internet​ – oder vielmehr die Vision, die Tim Berners-Lee vom Internet hatte.

Im Zuge des technischen Fortschritts, des Aufkommens des Internethandels und des Aufstiegs der heutigen Internetgiganten hat das Internet​ vielleicht nicht mehr viel mit seiner Vision aus dem Jahr 1994 zu tun. Die Tatsache, dass sich Technologie weiterentwickelt und somit nicht immer den Weg einschlägt, den ihre Erfinder sich ursprünglich einmal vorgestellt hatten, muss auch berücksichtigt werden, wenn wir über die Zukunft der Blockchain sprechen. Vielleicht stellt die Entwicklung des Internets eine Blaupause für die künftige Entwicklung der Blockchain dar.

Weiterentwicklungen und Alternativen

Die Blockchain ist kein statisches Gebilde, das nach seiner Entwicklung für alle Ewigkeit (oder für den Rest seiner Existenz) unverändert weiterbesteht. Die in diesem Buch vorgestellte und behandelte Blockchain ist lediglich eine Basis, die als Ausgangspunkt für Forschungen, Verbesserungen und Weiterentwicklungen dient – nicht nur in der Zukunft, sondern bereits heute.[2] Bei einigen davon geht es nur um kleinere technische Verbesserungen, andere dagegen sind konzeptioneller Natur oder verkörpern sogar revolutionäre Fortschritte, aus denen sich möglicherweise ganz andere und konkurrierende Ansätze ergeben. Im Folgenden werden drei Bereiche detaillierter betrachtet:

Kleinere technische Verbesserungen und Variationen

Die Blockchain nutzt eine Vielzahl von Konzepten und Grundlagen aus der Softwareentwicklung und Informatik​, darunter Hashfunktionen​, Hashreferenzen, Datenstrukturen, Datenspeicher, Kryptographie​, Netzarchitekturen, Computer-zu-Computer-Kommunikation und Berechnungsaufgaben (auch Arbeitsnachweise oder Proof-of-Work genannt). Jedes dieser Konzepte und jede dieser Technologien ist weiterhin ein Bereich der aktiven Forschung. Es gibt zum Beispiel verschiedene Hashfunktionen, Datenstrukturen, kryptographische Verfahren, Kommunikationsprotokolle und Berechnungsaufgaben, die in einer Blockchain zum Einsatz kommen können – wir erhalten also allein durch die Nutzung verschiedener Hashfunktionen, kryptographischer Verfahren zum Erzeugen von Schlüsseln oder Berechnungsaufgaben für den Arbeitsnachweis unterschiedliche Blockchain-Versionen. Allerdings haben diese Variationen nur geringe Auswirkungen auf das Grundkonzept der Blockchain selbst, denn sie ändern nichts an der grundlegenden Funktionsweise, sondern beeinflussen lediglich einige Details der Implementierung.

Verbesserung der Skalierbarkeit

Die primären Forschungsfelder hinsichtlich der Skalierbarkeit​ der Blockchain sind Netzeffizienz, Speicher, Datennutzung und der Konsensalgorithmus.[3] Dabei gelten der Lightning-Channel[4] (zu Deutsch etwa »Blitz-Kanal«) und Zahlungskanäle [5] (vom Englischen Payment Channels) als vielversprechend, da sie kommerziell annehmbare Transaktionsgeschwindigkeiten und -volumina ermöglichen.

Konzeptionelle Weiterentwicklungen

Konzeptionelle Weiterentwicklungen sind echte Fortschritte hinsichtlich der Funktionsweise der Blockchain, den darüber angebotenen Dienstleistungen und der Interaktion der Anwender mit der Blockchain. Die wichtigsten Bereiche für konzeptionelle Weiterentwicklungen der Blockchain sind die folgenden:

  • Zugriffsrechte

  • Vertraulichkeit

  • Konsens

  • Transaktionen

  • Bestandsdaten

  • Datenstruktur

Zugriffsrechte

​Das Beschränken der Lese- und Schreibzugriffe auf die Blockchain-Datenstruktur hat zur Entwicklung unterschiedlicher Versionen der Blockchain geführt.[6] Wie Sie in Schritt 23 gesehen haben, entstehen aus Beschränkungen der Leserechte für Daten private und öffentliche Blockchains​, Beschränkungen der Schreibrechte dagegen führen zu genehmigungsfreien und genehmigungspflichtigen Blockchains. Das Aufkommen dieser vier verschiedenen Blockchain-Varianten kann als konzeptioneller Fortschritt betrachtet werden, weil wesentliche Merkmale der Blockchain davon betroffen sind, darunter ihr Zweck, die verteilte Natur und ihre Architektur.

Vertraulichkeit

Die Transparenz öffentlicher Blockchains ist ein viel beachtetes Thema in der öffentlichen Diskussion und der Weiterentwicklung, denn sie steht im Widerspruch zu der in einigen Einsatzbereichen zwingend erforderlichen Vertraulichkeit und dem gesetzlichen Datenschutz​. Private Blockchains beschränken den Lesezugriff, sodass sie nicht länger von jedermann zum Abklären von Eigentum anhand der Transaktionsdatenhistorie genutzt werden können. Alternative Ansätze zum Schutz persönlicher Daten sind Datenschutz-Overlays für vorhandene Blockchains[7] sowie verteilte Systeme, bei deren Entwurf und Aufbau bereits der besondere Schutz der Daten im Mittelpunkt steht. [8] Ein anderer Ansatz sind Zero-Knowledge-Proofs (kenntnislose Nachweise), mit denen die Korrektheit einer Aussage (zum Beispiel über den derzeitigen Eigentümer eines digitalen Guts) bewiesen werden kann, ohne dass ein freier Zugriff auf alle Daten besteht, aus denen der Nachweis erzeugt wird. [9] Im Hinblick auf die Blockchain könnte es diese Technologie jedem erlauben, ganz ohne den Lesezugriff auf sämtliche Details der Transaktionsdaten Aussagen über den Nachweis von Eigentum zu treffen.[10]

Konsens

Ein Kernelement der Blockchain ist die Auswahl einer Version der Transaktionshistorie in einer kontinuierlichen Abstimmung unter allen Knoten. Der Arbeitsnachweis, der Rechenaufwand verursacht, dient als Basis des Auswahlkriteriums und zur Behebung von Konflikten zwischen konkurrierenden Versionen der Transaktionshistorie. Allerdings weisen viele Wissenschaftler darauf hin, dass die Auswahl einer Transaktionshistorie auf Basis der darin eingeflossenen Rechenleistung immer noch Möglichkeiten zur Manipulation bietet: Eine einzelne Organisation, die über sehr große Rechenkapazitäten verfügt, könnte den Konsens​ im eigenen Ermessen beeinflussen.

Deshalb wurden andere Kriterien und Algorithmen für die Konsensfindung in verteilten Systemen entwickelt und untersucht. Proof of Stake[11] (zu Deutsch etwa »Nachweis des Vermögensanteils«) und Proof of Stake Velocity[12] (zu Deutsch etwa »Nachweis der Vermögensaktivität«) sind Konsenskriterien, die sich vermutlich gut für Kryptowährungen eignen, da sie das Stimmrecht an das Vermögen bzw. den Umsatz des von diesem Konsens betroffenen Guts binden. Gänzlich andere Algorithmen für die Konsensentscheidung sind Paxos​[13] und Raft​.[14] Sie wurden schon lange vor dem Entstehen der Blockchain entwickelt. Allerdings würde eine zufriedenstellende Erklärung von Raft oder Paxos den Umfang dieses Buchs bei weitem sprengen. Eine große Herausforderung der alternativen Konsensmechanismen besteht darin, dass sie häufig konzeptionell komplexer und somit schwieriger formal zu beweisen sind. Für den Fall, dass sie einen spieltheoretischen Mangel aufwiesen, könnte dadurch jede Blockchain, die auf diese Mechanismen setzt, korrumpiert werden, was wiederum den vollständigen Vertrauensverlust für diese Blockchain zur Folge hätte.

Transaktionen

Transaktionen​ sind ein Mittel zur Eigentumsübertragung zwischen Konten und dienen außerdem zur Beschreibung und Überprüfung von Eigentum. Tatsächlich sind Transaktionen winzige, in sich geschlossene Verträge. Sie enthalten alle erforderlichen Informationen, um eine Eigentumsübertragung auszuführen. Diese Einsicht führte zur Entwicklung von Smart Contracts​ (intelligente oder selbstausführende Verträge), die in der Blockchain ausgeführt werden. Ähnlich den Transaktionsdaten handelt es sich bei Smart Contracts um maschinenlesbare Beschreibungen, mit denen der Wille der Beteiligten ausgedrückt wird. Aber anders als einfache Transaktionsdaten sind Smart Contracts sehr viel flexibler im Hinblick auf die Objekte, Themen, Handlungen und Bedingungen, mit denen die gewünschte Eigentumsübertragung beschrieben wird. Aus technischer Sicht sind Smart Contracts in sich geschlossene Computerprogramme, die in einer speziellen Programmiersprache für die jeweilige Blockchain geschrieben werden. Um Smart Contracts zu implementieren, wurde die Blockchain-Technologie um Möglichkeiten zur Ausführung von Programmcode erweitert. Diese Erweiterung hat die Blockchain verwandelt: Aus einem verteilten System zum Speichern von Transaktionsdaten ist ein verteiltes System mit virtuellen Maschinen zur Ausführung von Smart Contracts geworden.[15]

Die Möglichkeit, Programmcode auszuführen, hat den Weg für neue Anwendungsentwicklungen in der Blockchain freigemacht – und damit ist viel mehr als das Aufzeichnen reiner Transaktionsdaten machbar. Wenn von Smart Contracts​ die Rede ist, müssen Sie allerdings auf den Kontext achten: Ursprünglich bezeichnete der Begriff einen Vertrag zwischen zwei Gegenparteien, doch mittlerweile ist damit eine Codesequenz gemeint, die in einer entsprechenden Blockchain verwaltet und ausgeführt wird. Allerdings gibt es im juristischen Bereich Bestrebungen, Smart Contacts zu entwickeln, die der ursprünglichen Idee der Ricardianischen Verträge näherkommt.[16]

Aufgrund ihrer Flexibilität eignen sich Smart Contracts​ dazu, eine breite Palette an realen Verträgen zu beschreiben, zum Beispiel die regelmäßige Zahlung einer Miete, die Aufnahme eines Kredits, die Rückzahlung eines Kredits, das Setzen und Begleichen komplexer Wetten oder das Auszahlen von Versicherungsleistungen nach dem Eintritt von Schäden oder komplexen Ereignissen. Man kann behaupten, dass Smart Contracts die wichtigste und interessanteste Weiterentwicklung der Blockchain in den letzten Jahren darstellen.

Bestandsdaten

Die in den vorhergehenden Schritten behandelte ursprüngliche Blockchain befasst sich mit dem Erhalten von Integrität in einem unveränderlichen Nur-Hinzufüge-Datenspeicher, der unter anderem zum Führen der gesamten Transaktionsdatenhistorie verwendet werden kann. Allerdings haben wir in Schritt 9 gesehen, dass sich Eigentum sowohl auf der Grundlage von Transaktionsdaten als auch von ​Bestandsdaten regeln lässt. Der erste Ansatz erscheint geeignet, wenn es um einfache Daten geht. Der zweite dagegen eignet sich für Smart Contracts​, bei denen das Gesamtsystem häufig als Ansammlung von Zuständen betrachtet wird, die beliebige Angaben enthalten können, beispielsweise zu Kontoständen, Wetten, Versicherungsverträgen, Reputation oder Daten, die Objekte in der physischen Welt repräsentieren.[17] Daher wird der Zustand des Gesamtsystems in Form von Bestandsdaten gespeichert, die wiederum durch die Ausführung von Smart Contracts transformiert werden. Die Speicherung der Bestandsdaten und der Smart Contracts erfolgt typischerweise in separaten unveränderlichen Nur-Hinzufüge-Datenspeichern.

Datenstruktur

Die Blockchain-Datenstruktur ist keine geradlinige Kette aus Blöcken. Vielmehr handelt es sich um eine baumförmige Datenstruktur​, deren Äste und Verzweigungen die konkurrierenden Versionen der Transaktionsdatenhistorie darstellen. Die wesentliche Herausforderung beim Blockchain-Algorithmus besteht in der konsistenten Entscheidung der Knoten des verteilten Systems für einen der Äste als maßgebliche Blockchain​. Eine alternative Herangehensweise zum Speichern von Transaktionsdaten stellt die Nutzung eines gerichteten azyklischen Graphs anstelle der baumförmigen Datenstruktur dar​​. Einen gerichteten azyklischen Graphen kann man sich vereinfacht wie eine baumförmige Blockchain-Datenstruktur vorstellen, deren Verzweigungen (Äste) sich im weiteren Verlauf wieder verbinden. Die Verwendung eines azyklischen Graphen zum Speichern der Transaktionshistorie hat weitreichende Folgen für die Geschwindigkeit, das Abklären von Eigentum und die Konsensfindung unter den Peers. [18]

Errungenschaften der Blockchain

Es ist gilt als allgemein bekannt, dass Menschen dazu tendieren, die kurzfristigen Auswirkungen einer Technologie zu überschätzen und die langfristigen Auswirkungen zu unterschätzen. Die Entwicklung des Internets mit seinen Folgen für unsere Gesellschaft bestätigt diese Erkenntnis und zeigt gleichzeitig, wie schwierig es ist, überhaupt Voraussagen über die langfristigen Effekte technischer Innovationen zu machen. Allerdings sind die folgenden Aspekte vielversprechende Kandidaten dafür, sich als langfristige Erfolge der Blockchain zu erweisen:

Disintermediation

Die Blockchain zerstört nicht etwa die Rolle der vermittelnden Instanz oder des Vermittlers, sondern löst diesen »nur« ab, sozusagen als digitale und streng regeltreue Variante dieser Rolle. Der Austausch einer Vermittlungsinstanz durch eine andere mag nicht als große Sache erscheinen, aber der Wechsel von einer menschlichen Organisation, die auf das Vertrauen ihrer Kunden angewiesen ist, zu einem Softwaresystem, das Vertrauen in Form von Code erzeugt, ist eine riesige Errungenschaft. Wenn darüber hinaus eine ganze Industrie von vermittelnden Instanzen durch ein einziges System ersetzt wird, das die direkten Interaktionen der Peers auf sichere Weise dirigiert, ist dies ein gewaltiger Erfolg. Somit ist die Disintermediation​​, also der Verzicht auf Vermittler​, ein Erfolg der Blockchain, der uns vermutlich erhalten bleibt.

Automatisierung

Um ihre Rolle als digitale Vermittlungsinstanz zu erfüllen, baut die Blockchain auf Automatisierung​​. Je stärker die Blockchain genutzt wird, desto umfassender ersetzt sie manuelle Aufgaben der etablierten Vermittler​ durch automatisierte Interaktionen zwischen den Peers. Insofern kann das Potenzial der Blockchain zur Förderung der Automatisierung als weiterer Erfolg gezählt werden.

Standardisierung

Die durch die Blockchain ermöglichte automatisierte Verarbeitung von Transaktionen beruht auf der Existenz von Regeln und Standards. Je stärker die Blockchain genutzt wird, desto mehr Transaktionen und Interaktionen zwischen den Vertragsparteien müssen standardisiert werden – die Förderung der Standardisierung​​ von Interaktionen zwischen Peers könnte sich also langfristig als weiterer Erfolg der Blockchain erweisen.

Prozessoptimierungen

Eine Folge von Standardisierung und Automatisierung sind transparentere und optimierte Geschäftsabläufe. Viele Organisationen haben ihre Prozesse ​​im Rahmen von Machbarkeitsstudien zum Einsatz der Blockchain quasi als Nebeneffekt überprüft und analysiert. Die Überprüfung bestehender Geschäftsabläufe sowie deren Neuaufstellung und Optimierung könnte ein weiterer anhaltender Erfolg der Blockchain sein.

Erhöhte Verarbeitungsgeschwindigkeit

Disintermediation, Standardisierung, Prozessoptimierungen und Automatisierung führen zu einer wesentlichen​ Beschleunigung der Abläufe. Man kann zu Recht erwarten, dass mit einer stärkeren Nutzung der Blockchain Transaktionen und Interaktionen zwischen den Vertragsparteien schneller bzw. pünktlicher ausgeführt werden. Die Beschleunigung der zuvor zeitaufwendig manuell durchgeführten Aufgaben dürfte ein weiterer langfristiger Erfolg der Blockchain sein.

Kostensenkung

Die wirtschaftliche Folge von Automatisierung, Disintermediation und Standardisierung sind häufig sinkende Kosten. Die Geschichte hat gezeigt, dass die kostensenkenden Auswirkungen der Automatisierung viele Branchen vorangebracht und neu geformt haben, wodurch zahlreiche Waren für viel mehr Menschen erschwinglich geworden sind. Allerdings senkt die Automatisierung nicht nur die Kosten bei der Fertigung von Fahrzeugen, Fernsehgeräten, Mobiltelefonen und Kleidung. Die Kostensenkung​​ bei der Anbahnung und Durchführung von Transaktionen könnte sich aus wirtschaftlicher Sicht als nachhaltigster Beitrag der Blockchain erweisen.

Wechsel zu Vertrauen in Protokolle und Technologie

Die Blockchain ersetzt das Vertrauen​ in Menschen oder menschliche Organisationen durch das Vertrauen in Protokolle, die unfehlbare Logik computerbasierter Überprüfungen und die Macht des Konsenses. Dadurch könnte unser Verständnis von Vertrauen und Zuverlässigkeit auf individueller Ebene ebenso wie auf gesellschaftlicher Ebene verändert werden. Der Wechsel zu einem Vertrauen in Sicherheitsprotokolle​ und rechnergestützte Konsensentscheidungen könnte aus sozialwissenschaftlicher Sicht als einer der wichtigsten Langzeiteffekte der Blockchain gelten.

Vertrauen als Massenware

Automatisierung und Standardisierung haben nicht nur die Fertigungszeiten und die Kosten in vielen Branchen gesenkt, sondern auch zahlreiche zuvor teure Verbrauchsgüter für eine Vielzahl von Menschen erschwinglich gemacht. Erinnern Sie sich noch daran, was ein Taschenrechner​, ein PC oder ein Mobiltelefon vor 30 Jahren gekostet haben? Heute gibt es Taschenrechner als Werbegeschenke. Computer, die über ein Vielfaches der Rechenleistung der in den ersten NASA-Weltraumprogrammen genutzten Rechnern verfügen, kann sich heute praktisch jeder leisten. Der Grund liegt vor allem in der Automatisierung und Standardisierung bei der Herstellung von Computerchips und Halbleitern. Es ist zu erwarten, dass​ Vertrauen​ und eine sichere Anbahnung, Ausführung und Abwicklung von geschäftlichen Interaktionen so günstig und allgegenwärtig werden, wie es Taschenrechner und Mobiltelefone heute sind. Die durch die Blockchain eingeführte Automatisierung und Standardisierung werden die Grundlage für diese Veränderung darstellen. Das könnte für alle, die im Arbeitsalltag geschäftliche Interaktionen anbahnen, durchführen und abwickeln der vorrangigste Aspekt der Blockchain sein.

Erhöhtes Technologiebewusstsein

Die Blockchain ist ein hochkomplexes technisches Gebilde, das ein sehr technisches Problem löst, nämlich das Erreichen von Integrität in einem verteilten Peer-to-Peer-System unter Verwendung unveränderlicher Datenstrukturen und eines Konsensalgorithmus. Das scheint für die Geschäftswelt kein wichtiges Thema zu sein, allerdings hat die Blockchain von vielen Seiten große Aufmerksamkeit erfahren und erfährt diese auch weiterhin. Das gesteigerte Interesse an technologischen Fortschritten und ein höheres Bewusstsein für die Rolle der Technologie im Alltag können als Nebeneffekte der Blockchain betrachtet werden. Ganz gewiss handelt es sich dabei um eine positive Entwicklung, denn der Erfolg vieler Branchen und der Wohlstand unserer Gesellschaft hängen in hohem Maße davon ab, ob und wie wir technologische Hürden überwinden.

Mögliche Nachteile

Neben den positiven Auswirkungen und Erfolgen kann die Blockchain aber auch ungewollte Nebeneffekte oder sogar negative Resultate mit sich bringen. Die wichtigsten davon dürften diese hier sein:

Fehlender Datenschutz

​Daten sind in öffentlichen Blockchains nicht verborgen – vielmehr kann jeder die gesamte Transaktionshistorie einsehen. Dieses Maß an Transparenz ist für alle, die auf Datenschutz bedacht sind, beängstigend. Und ihre Bedenken sind verständlich, berücksichtigt man dabei, in welch gewaltigem Umfang persönliche Daten bereits von großen Unternehmen, Behörden und Geheimdiensten gesammelt und ausgewertet werden. Andererseits kann diese Kritik der Entwicklung und Verbreitung privater Blockchains oder der Verwendung fortschrittlicher Sicherheitsprotokolle Vorschub leisten. Außerdem könnte sie dazu führen, dass Nutzer sich der Wichtigkeit und er ökonomischen Bedeutung ihrer persönlichen Daten bewusst werden und stärker als bisher Eigentumsansprüche daran stellen. Dies könnte die Verbreitung von Technologien fördern, die es Nutzern ermöglicht, ihre Daten gezielt zu verwalten und Nutzungsrechte ausgewählten Unternehmen zu verkaufen. In der Konsequenz verlieren dann vielleicht vermittelnde Instanzen wie etablierte Suchmaschinenanbieter und Social-Media-Plattformen an Nutzerakzeptanz oder Marktanteilen.

Verlust der Verantwortung

​Der Verlust der persönlichen Verantwortung wird häufig als Folge der Disintermediation betrachtet. Vermittelnde Instanzen​ bringen nicht nur die verschiedenen Parteien eines Vertrags zusammen, sondern bieten eventuell auch Garantien. Sie unterbreiten Schlichtungsangebote für den Fall, dass eine Transaktion nicht wie erwartet verläuft, und sie übernehmen die Verantwortung für ihr Handeln. Der Wandel vom Vertrauen​ in Menschen oder menschliche Organisationen hin zu einem Vertrauen in Protokolle und Technologien kann zu einem Verlust der persönlichen Dienstleistungen und der persönlichen Verantwortung führen, wenn es um die Anbahnung, Ausführung und Abwicklung vertraglicher Interaktionen geht. Viele Menschen äußern aufgrund unbeantworteter Fragen zur rechtlichen Anerkennung der Blockchain auch Zweifel daran, ob sie als vollständig automatisierte, protokollgesteuerte Transaktionsmaschinerie überhaupt die Verantwortung für ihre Aktionen so übernehmen kann, wie es ein klassischer Vermittler tut. Allerdings kann dieser Zweifel andererseits Gesetzesinitiativen fördern, mit denen die offenen Fragen zum rechtlichen Status der Blockchain geklärt werden.

Verlust von Arbeitsplätzen

Automatisierung und Standardisierung​ haben nicht nur die Fertigungsabläufe und Kosten für Güter beeinflusst, sondern auch zu Veränderungen am Arbeitsmarkt geführt. Viele Anbieter in der Finanzindustrie wie Banken, Börsenmakler, Vermögensverwalter, Überweisungsanbieter und Notare sind von ihrer Rolle als Vermittler abhängig. In diesen Einrichtungen stehen viele Arbeitsplätze auf dem Spiel, falls ein Großteil der Finanztransaktionen mithilfe der Blockchain automatisiert verarbeitet wird.

Reintermediation

Die ​Komplexität und der ungeklärte rechtliche Status halten Einzelpersonen und Organisationen möglicherweise noch davon ab, die Blockchain zu nutzen, sodass die Auswirkungen der Disintermediation gebremst werden. Statt die Blockchain für direkte Interaktionen zwischen den Vertragsparteien zu nutzen, entscheiden sich Nutzer möglicherweise für die Dienste von Vermittlern, die aber selber die Blockchain einsetzen. Das kann zu einer Wiederbelebung der Vermittler führen, die eigentlich durch die Blockchain ersetzt werden sollten. Dadurch könnte die Verbreitung der Blockchain deutlich langsamer ablaufen, sodass einige ihrer Erfolge abgeschwächt werden.

Die Zukunft

Die Zukunft vorauszusagen, ist keine einfache Angelegenheit. Das gilt insbesondere in Bezug auf neue Technologien, die das Gebiet aktiver Forschungen und Weiterentwicklungen sind. Allerdings lassen sich einige Anzeichen für mögliche Zukunftsszenarien erkennen. Es sieht vor allem so aus, als ob öffentliche und genehmigungsfreie Blockchains aufgrund der begrenzten Skalierbarkeit und des Mangels an Vertraulichkeit nur geringe Möglichkeiten für eine Kommerzialisierung bieten. Andererseits wird privaten und genehmigungspflichtigen Blockchains die größte Aufmerksamkeit aus der Geschäftswelt zuteil. Die folgenden künftigen Entwicklungen sind daher zumindest wahrscheinlich:

Projekte von Blockchain-Enthusiasten

​Diese Projekte werden typischerweise öffentliche und genehmigungsfreie Blockchains nutzen. Sie werden von Fans der Blockchain und Puristen initiiert und unterstützt, die sich für die vollständige Offenheit und die rein verteilte Natur des Systems begeistern. Die Unterstützer dieser Projekte betrachten ihr Engagement vielleicht als politisches Statement oder als Beitrag zu alternativen Softwaresystemen, die sie von jeglicher Kontrolle und Koordinierung durch Regierung und Kommerz freimachen. Kryptowährungen als alternatives Zahlungsmittel, das unabhängig von der Regulierung durch Regierungen sein soll, sowie unabhängige Reputationssysteme oder Systeme zur Verwaltung der Identität ohne Rückgriff auf behördliche Ausweispapiere könnten in diesem Zusammenhang wichtige Anwendungsfälle darstellen.

Kommerzielle Anwendungen im großen Maßstab

​Kommerzielle Blockchain-Anwendungen im großen Maßstab dürften auf private und genehmigungspflichtige Blockchains setzen. Diese Projekte werden voraussichtlich von Konsortien führender Unternehmen in bestimmten Sektoren oder Branchen initiiert und umgesetzt. Hauptgrund für diese Projekte dürften die Vorteile sein, die sich aus Standardisierung, Automatisierung, Prozessoptimierungen und Kostensenkungen ergeben. Diese Projekte werden aller Voraussicht nach auf der Idee beruhen, einen Kompromiss zu finden, der es allen Beteiligten erlaubt, die Vorteile der Blockchain zu nutzen, ohne sich selbst infolge der Disintermediation überflüssig zu machen. Es wäre möglich, dass in jeder großen Branche – Banken, Börsen, Versicherung, Gesundheit, Zahlungsverkehr und Einzelhandel – eine eigene Blockchain-Lösung für die jeweilige Branche entwickelt und angeboten wird.

Regierungsprojekte

Da Regierungsprojekte​ durch Steuergelder finanziert werden, sind die entsprechenden Blockchain-Projekte größtenteils frei von kommerziellen Beschränkungen, denen Blockchain-Anwendungen im Privatsektor unterliegen. Möglicherweise handelt es sich um Bestandteile von E-Government-Initiativen zur Digitalisierung​ manueller Abläufe oder zum Ersetzen veralteter Infrastrukturen. Besteuerung, Überwachung, Regulierung, digitale Identität​en, Aktenführung​ oder Geldpolitik könnten von den Eigenschaften der Blockchain profitieren. Allerdings könnten ungeklärte rechtliche Fragen oder bestehende Gesetze zu Datensicherheit und Datenschutz den Nutzen der Blockchain im öffentlichen Sektor deutlich einschränken.

Ausblick

Mit diesem letzten Schritt haben wir das Ziel unserer Reise erreicht und sind zu einem umfassenden Verständnis der Blockchain gelangt. Nachdem wir die Bereiche der Forschung und Weiterentwicklung der Blockchain behandelt haben, rückten einige Alternativen und mögliche langfristige Erfolge, Nachteile und künftige Nutzungsszenarien in den Fokus der Betrachtung. Die Geschichte des Internets hat uns nicht nur gezeigt, wie dynamisch und unvorhersehbar die Nutzung und Entwicklung neuer Technologien sein können, sondern auch welche Herausforderungen und Belohnungen uns erwarten. Wie immer die Zukunft der Blockchain auch aussehen mag: Sie haben jetzt und heute die Möglichkeit, vom reinen Beobachter der Ereignisse zum aktiven Teilnehmer eines spannenden und herausfordernden technologischen Wandels zu werden, der sich als eine der größten Erfindungen seit der Erfindung des Internets erweisen könnte.

Zusammenfassung

[1] World Wide Web Foundation. History of the Web. 2016. http://webfoundation.org/about/vision/history-of-the-web/.

[2] Bonneau, Joseph, Miller, Andrew, Clark, Jeremy, Narayanan, Arvind, Kroll, Joshua A., und Felten, Edward W. Research perspectives and challenges for Bitcoin and cryptocurrencies. In IEEE Symposium on Security and Privacy. IEEE, 2015, 104–121; Yli-Huumo, Jesse et al. Where is current research on blockchain technology?—A systematic review. PloS One 11.10 (2016), e0163477:doi:10.1371/journal.pone.0163477.

[3] Croman, Kyle, et al. On scaling decentralized blockchains. In Proceedings of the 3rd workshop on Bitcoin and Blockchain Research. 2016. https://www.researchgate.net/publication/292782219_On_Scaling_Decentralized_Blockchains_A_Position_Paper; Buterin, Vitalik, Coleman, Jeff und Wampler-Doty, Matthew. Notes on scalable blockchain protocols (verson 0.3). 2015. https://pdfs.semanticscholar.org/ae5b/c3aaf0e02a42f4cd41916072c87db0e04ac6.pdf?_ga=1.234210142.1100460187.1484935336.

[4] Poon, Joseph und Dryja, Thaddeus. The bitcoin lightning network: Scalable off-chain instant payments. Technischer Bericht (Entwurf). 2015. https://lightning.network.

[5] Tremback, Jehan und Hess, Zack. Universal payment channels. 2015. http://altheamesh.com/documents/universal-payment-channels.pdf.

[6] BitFury Group. Public versus private blockchains: Part 1, Permissioned blockchains. Weißbuch. 2015; BitFury Group. Public versus private blockchains: Part 2, Permissionless blockchains. Weißbuch. 2015.

[7] Meiklejohn, Sarah, und Orlandi, Claudio. Privacy-enhancing overlays in bitcoin. International Conference on Financial Cryptography and Data Security. Berlin Heidelberg: Springer, 2015.

[8] Zyskind, Guy, Nathan, Oz, und Pentland, Alex. Enigma: Decentralized computation platform with guaranteed privacy. 2015. arXiv Vorabdruck arXiv:1506.03471.

[9] Krantz, Steven G.. Zero knowledge proofs. Juli 2007. AIM Preprint Series, Band 10–46.

[10] Miers, Ian, et al. Zerocoin: Anonymous distributed e-cash from bitcoin. In Proceedings of the IEEE Symposium on Security and Privacy. 2013. Washington, DC, 19.–22. Mai 2013, S. 397–411

[11] King, Sunny, und Nadal, Scott. Ppcoin: Peer-to-peer crypto-currency with proof-of-stake. Arbeitspapier, Eigenveröffentlichung. 19. August 2012.

[12] Ren, Larry. Proof of stake velocity: Building the social currency of the digital age. Weißbuch, Eigenveröffentlichung. 2014.

[13] Lamport, Leslie. The part-time parliament. In ACM Transactions on Computer Systems (TOCS) 16.2 (1998): 133–169

[14] Ongaro, Diego, und Ousterhout, John. In search of an understandable consensus algorithm. In Proceeding of 2014 USENIX Annual Technical Conference (USENIX ATC 14). 2014.

[15] Buterin,Vitalik. A next-generation smart contract and decentralized application platform. Weißbuch. 2014.

[16] Grigg, Ian. The Ricardian contract. 2004. In Proceedings of the 1st IEEE International Workshop on Electronic Contracting. IEEE, 2004: 25–31

[17] Wood, Gavin. Ethereum: A secure decentralized generalized transaction ledger. 2014. http://gavwood.com/paper.pdf.

[18] Lewenberg, Yoad, Sompolinsky, Yonatan, und Zohar, Aviv. Inclusive block chain protocols. In International Conference on Financial Cryptography and Data Security; Berlin Heidelberg: Springer, 2015.