Eine Verkettung glücklicher Umstände – Die Grundlagen der Blockchain

Der Begriff Blockchain ist in aller Munde, Start-Ups aus diesem Bereich schießen aus dem Boden und auch der Bitcoin ist mittlerweile den Meisten ein Begriff. Doch was steckt eigentlich dahinter und was hat die “Verkettung von Blöcken” mit Dezentralisierung, Transaktionsprozessen und Sicherheit zutun?

Was bedeutet “Blockchain”?

Obwohl der Begriff so häufig fällt, hat sich in der Literatur bisher noch keine einheitliche Definition etabliert. James Condos, William H. Sorrel und Susan L. Donegan beschreiben die Blockchain in ihrem Bericht “Blockchain Technology: Opportunities and Risks” aus 2016 beispielsweise als:

… ein elektronisches Register für digitale Datensätze, Ereignisse oder Transaktionen, die durch die Teilnehmer eines verteilten Rechnernetzes verwaltet werden.

Eine weitere Definition liefern Vincent Schlatt, André Schweizer, Nils Urbach und Gilbert Fridgen vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT. Nach ihrer Definition handelt es sich bei der Blockchain um:

… eine Art Datenbank, in der Einträge in Blöcken gruppiert werden. Diese Blöcke sind in chronologischer Reihenfolge über eine kryptographische Signatur miteinander verknüpft.

Vereinfacht ausgedrückt stellt die Blockchain also eine Art Verzeichnis dar, welches Daten oder Transaktionen in Blöcken zusammenfasst, diese Blöcke in einer chronologischen Reihenfolge auf verschiedenen Systemen speichert und verkettet. So entsteht eine Datenkette, welche nicht zentral an einem Ort, sondern in einem Netzwerk, bestehend aus vielen verschiedenen Teilnehmern gespeichert wird. Diese dezentrale Speicherung der Datensätze sorgt dafür, dass es keine zentrale Instanz (kein einzelner Anbieter) gibt, welche die alleinige Kontrolle über die hinterlegten Datenketten besitzt. Die einzelnen Datenblöcke greifen wie eine Kette ineinander – somit haben nachträgliche Veränderungen keinen Einfluss auf die Konsistenz der restlichen Datensätze und Manipulationen werden fast unmöglich. Obwohl alle Daten im gesamten Netzwerk verteilt werden, verhindern Verschlüsselungstechnologien, dass unbefugt Daten ausgelesen werden können.

Die Geburt der Kette

Der Grundstein für die Entwicklung der Blockchain wurde bereits in den 1990er-Jahren mit der Erforschung der verschlüsselten Verkettung von Daten gelegt. Bereits zu dieser Zeit entwickelten mehrere Kryptologen auch die ersten Ideen kryptografischer Währungen.

  • 1990er

    Erforschung der Grundlagen kryptografischer Verkettung

  • 2000

    Theorie zu kryptografisch abgesicherter Verkettung (Stefan Konst)

  • 2009

    Erste öffentliche Blockchain (Bitcoin Software)

Im Jahr 2000 war es schließlich Stefan Konst, welcher den ersten theoretischen Ansatz zur kryptografisch abgesicherten Datenverkettung veröffentlichte. Dieser theoretische Ansatz wurde genutzt, als mit dem Bitcoin-Netzwerk die erste öffentliche Blockchain ins Leben gerufen wurde. Obwohl die Blockchain und ihre Geschichte stark mit Kryptowährungen verbunden wird, liefert sie weitaus mehr Einsatzmöglichkeiten. Prinzipiell beschreibt die Blockchain lediglich eine Art der Datenhaltung. Dabei kann es sich beispielsweise um Transaktionen, Besitzansprüche oder Vertragsbedingungen handeln.

Was steckt dahiner?

Die Technologie der Blockchain basiert auf drei konkreten Prinzipien bzw. Technologien: Dezentralität, Verschlüsselung und Konsensbildung.

Dezentralität – Verteilte Systeme

In einem herkömmlichen, zentralisierten Netzwerksystem gibt es immer eine zentrale Stelle an welcher alle Daten zusammenlaufen. Innerhalb der Blockchain-Technologie wird allerdings ein anderer Ansatz verwendet. In einem dezentralen, verteilten System sind alle Teilnehmer gleichberechtigt und jeder Netzwerkknoten verfügt über die Gesamtheit der Daten und Informationen. Durch diese redundante Datenhaltung ist das System deutlich weniger anfällig für Systemausfälle und damit einhergehenden Datenverlust. Selbst wenn mehrere Netzwerkteilnehmer ausfallen, kann die Aufrechterhaltung des Systems (im Gegensatz zu einem zentralisierten Netzwerk) sichergestellt werden.

Verschlüsselung – Kryptografie

Da die Datensätze im gesamten Netzwerk verteilt werden, wird mittels Verschlüsselung sichergestellt, dass die einzelnen Datensätze nur für befugte Personen bzw. Teilnehmer lesbar sind. Dadurch können auch sensible Daten in der Blockchain gesichert werden, währenddessen Datenmissbrauch verhindert wird. Darüber hinaus sorgt die Kryptografie für einen weiteren großen Vorteil der Blockchain – der Irreversibilität. Durch die Verwendung von bestimmten Verschlüsselungverfahren (Hashfunktionen) wird die namensgebende Verkettung der Datenblöcke erreicht. Die Veränderung oder Löschung von Daten, bzw. Datensätzen welche einmal in der Blockchain gespeichert wurden, ist damit so gut wie unmöglich.

Konsensbildung – Vertrauen

Ein zentralisiertes System lebt davon, dass die Teilnehmer der zentralen Instanz vertrauen. In einem solchen System verfügt also ein einziger Teilnehmer über die Gesamtheit der Daten. Bei einer Blockchain müssen die Beteiligten Akteuere allerdings keinem “Mittelsmann” vertrauen. Viel mehr wird dieses Vertrauen dem gesamten Netzwerk und der Sicherheit, welche durch die technische Umsetzung erreicht wird, entgegengebracht. Das gesamte Netzwerksystem ist es auch, welches die Korrektheit von Transaktionen oder die Einspeisung von Daten prüft und durch den Konsens aller Teilnehmer sicherstellt.

Über den Autor: Mark Straßburg

Mark Straßburg ist wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Professur E-Commerce / E-Business der Ernst-Abbe-Hochschule Jena. Darüber hinaus betreut er die DBCP Community-Website als Community-Administrator und -Manager.

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