Was ist Blockchain?

Blockchain funktioniert als dezentrale, verteilte Datenbank, deren Daten auf mehreren Computern gespeichert sind, wodurch sie manipulationssicher ist. Die Transaktionen werden durch einen Konsensmechanismus validiert, der die Zustimmung im gesamten Netzwerk sicherstellt. 

Bei der Blockchain-Technologie wird jede Transaktion in Blöcke gruppiert, die dann miteinander verbunden sind und so eine sichere und transparente Kette bilden. Diese Struktur garantiert die Datenintegrität und bietet eine manipulationssichere Aufzeichnung, wodurch Blockchain ideal für Anwendungen wie Kryptowährungen und Lieferkettenmanagement ist.

Der Hauptvorteil der Blockchain liegt in ihrer Fähigkeit, Sicherheit, Transparenz und Vertrauen zu bieten, ohne auf traditionelle Vermittler wie Banken oder andere Dritte angewiesen zu sein. Ihr Design reduziert das Risiko von Betrug und Fehlern, was sie besonders wertvoll für Branchen macht, in denen sichere Transaktionen von entscheidender Bedeutung sind, darunter das Finanz- und Gesundheitswesen. Darüber hinaus unterstützt Blockchain Unternehmen bei der Verbesserung ihrer Effizienz und der Senkung ihrer Kosten, indem Prozesse rationalisiert und die Verantwortlichkeit verbessert werden. 

Die Blockchain-Technologie begann mit der Einführung von Bitcoin im Jahr 2008, das von einer anonymen Person oder Gruppe namens Satoshi Nakamoto geschaffen wurde. Die Bitcoin zugrunde liegende Technologie wurde als dezentrale digitale Währung entwickelt, um Peer-to-Peer-Transaktionen zu ermöglichen, ohne dass ein vertrauenswürdiger Vermittler wie eine Bank erforderlich ist. Die Blockchain diente als öffentliches Hauptbuch, das alle Transaktionen sicher aufzeichnete und Doppelausgaben verhinderte, was damals ein zentrales Problem für digitale Währungen war.

 Mit der Entwicklung von Plattformen wie Ethereum im Jahr 2015 begann Blockchain, intelligente Verträgezu unterstützen — digitale Verträge, die auf einer Blockchain gespeichert werden und automatisch ausgeführt werden, wenn vorgegebene Bedingungen erfüllt sind.

Diese Entwicklung erweiterte die realen Anwendungen von Blockchain und erstreckte sich auf Bereiche wie Immobilien, Finanzen, Lieferketten, Gesundheitswesen und sogar Wahlsysteme. Im Laufe der Zeit hat sich Blockchain weit über die Ursprünge der Kryptowährung hinaus entwickelt und ist zu einem wichtigen Akteur im Bereich der dezentralen Finanzwirtschaft (DeFi) und der nicht verwertbaren Token (NFTs) geworden.

Heute entwickelt sich Blockchain weiter, mit kontinuierlichen Fortschritten, die auf die Verbesserung der Skalierbarkeit, des Datenschutzes und der Integration mit neuen Technologien wie künstlicher Intelligenz (KI) und dem Internet der Dinge (IoT) abzielen.

Laut einem Bericht von Statista wird die Blockchain-Technologie bis 2032 voraussichtlich um fast 1 Billion US-Dollar wachsen, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 56,1 % seit 2021. ¹

Blockchain-Technologie bietet verschiedene Vorteile, die Betriebe von Unternehmen verändern und das Vertrauen, die Sicherheit, die Rückverfolgbarkeit und die Effizienz in mehreren Branchen verbessern.

Hier sind einige der wichtigsten Vorteile der Blockchain:

• Mehr Vertrauen

• Erhöhte Sicherheit

• Bessere Rückverfolgbarkeit

• Mehr Effizienz

• Automatisierte Transaktionen

Die Blockchain-Technologie enthält mehrere Hauptmerkmale, die die Sicherheit, Transparenz und Effizienz bei Transaktionen und Datenverwaltung verbessern:

• Distributed-Ledger-Technologie

• Unveränderliche Datensätze

• Smart Contracts

• Public-Key-Kryptografie

Alle Netzwerkteilnehmer haben Zugriff auf das verteilte Hauptbuch (Distributed Ledger) und die unveränderliche Aufzeichnung der Transaktionen. Dieses gemeinsame Hauptbuch zeichnet Transaktionen nur einmal auf, wodurch der für traditionelle Geschäftsnetzwerke typische Doppelaufwand vermieden wird.

Kein Teilnehmer kann eine Transaktion ändern oder manipulieren, nachdem sie im gemeinsam genutzten Hauptbuch erfasst wurde. Wenn ein Transaktionsdatensatz einen Fehler enthält, muss eine neue Transaktion hinzugefügt werden, um den Fehler rückgängig zu machen, und beide Transaktionen sind dann sichtbar.

Intelligente Verträge sind selbstausführende Vereinbarungen, die auf der Blockchain gespeichert werden. Die Bedingungen werden dabei in einen Code geschrieben und automatisch ausgeführt, wenn vordefinierte Bedingungen erfüllt sind. Sie können für verschiedene Zwecke verwendet werden, z. B. zur Übertragung von Unternehmensanleihen oder zur Auszahlung von Reiseversicherungen. Durch die Automatisierung dieser Prozesse beschleunigen Smart Contracts Transaktionen, reduzieren den Bedarf an Zwischenhändlern und gewährleisten Transparenz und Sicherheit.

Kryptografie mit öffentlichen Schlüsseln ist eine Methode, die verwendet wird, um Transaktionen und Daten auf der Blockchain zu sichern, indem zwei kryptografische Schlüssel genutzt werden: ein öffentlicher Schlüssel und ein privater Schlüssel. Der öffentliche Schlüssel dient als Adresse für den Empfang von Kryptowährung oder Daten, während der private Schlüssel ein vertraulicher Schlüssel ist, der die Kontrolle über die zugehörigen Digital Assets gewährt. Der Inhaber des privaten Schlüssels kann Transaktionen autorisieren, für Sicherheit sorgen und verifizieren, während der öffentliche Schlüssel es anderen ermöglicht, Geld oder Daten an die Adresse zu senden.

Die Blockchain-Technologie zeichnet Transaktionen sicher auf, indem sie Datenblöcke miteinander verknüpft. Jeder Block enthält wichtige Details zu Asset-Bewegungen und stellt die Integrität des gesamten Prozesses sicher. Und so funktioniert es.

Jede Transaktion wird als „Block“ von Daten in der Blockchain aufgezeichnet. In diesen Blöcken werden wichtige Details über die Bewegung von Assets erfasst, egal ob diese materiell (wie z. B. ein Produkt) oder immateriell (wie z. B. geistiges Eigentum) sind. Die Daten in jedem Block enthalten kritische Informationen wie z. B. Wer, Was, Wann, Wo, der Betrag der Transaktion und bestimmte Bedingungen wie die Temperatur einer Lebensmittellieferung.

Darüber hinaus enthält jeder Block einen Zeitstempel, der den genauen Moment aufzeichnet, in dem die Transaktion zur Blockchain hinzugefügt wird. Dieser Zeitstempel stellt die chronologische Reihenfolge der Transaktionen sicher und fügt den Daten eine zusätzliche Ebene der Überprüfbarkeit hinzu, wodurch nachträgliche Änderungen an den aufgezeichneten Informationen verhindert werden.

Jeder Block ist mit dem vorherigen und dem nachfolgenden Block verknüpft, wodurch eine sichere Datenkette entsteht. Diese Kette erfolgt durch kryptografische Hashes, eindeutige Identifikatoren für jeden Block. Der Hash eines Blocks enthält Daten aus dem vorherigen Block, wodurch die genaue Reihenfolge und der genaue Zeitpunkt jeder Transaktion sichergestellt werden. Der kryptographische Hash macht es fast unmöglich, einen Block zu ändern, ohne alle nachfolgenden Blöcke zu verändern, wodurch die Integrität des gesamten Prozesses gewährleistet wird.

Die Blöcke sind in einer irreversiblen Kette gruppiert, die als Blockchain bekannt ist. Jeder neue Block verstärkt die Sicherheit und Validierung des vorherigen und stärkt damit die gesamte Kette. Diese auf Bitcoin basierende Architektur macht dezentrale Systeme so sicher und zuverlässig.

Die Knoten im Blockchain-Netzwerk validieren und pflegen die Blockchain, indem sie die Gültigkeit jeder Transaktion durch Konsensalgorithmen bestätigen. So wird sichergestellt, dass das System sicher und unveränderbar bleibt. Proof of Work (PoW) und Proof of Stake (PoS) sind einige der am häufigsten verwendeten Konsensalgorithmen in Blockchain-Netzwerken, die jeweils dazu beitragen, das System zu sichern und gleichzeitig Transaktionen zu validieren.

Mit jedem neuen Block wird die Blockchain sicherer, sodass es fast unmöglich ist, vergangene Transaktionen zu ändern. Diese Unveränderlichkeit bietet ein vertrauenswürdiges, transparentes Hauptbuch, auf das sich alle Netzwerkmitglieder verlassen können, was Betrug verhindert und sicherstellt, dass alle Transaktionsdatensätze korrekt und unveränderlich sind.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, ein Blockchain-Netzwerk aufzubauen. Sie können öffentlich, privat, mit Genehmigung oder durch ein Konsortium erstellt sein:

• Öffentliche Blockchain-Netzwerke: Eine öffentliche Blockchain ist offen für jeden, der ihm beitreten und daran teilnehmen kann, wie z. B. die Bitcoin-Blockchain. Es bietet zwar Dezentralisierung, bringt aber auch Nachteile mit sich, darunter hohe Anforderungen an die Rechenleistung, mangelnder Datenschutz bei Transaktionen und potenziell geringere Sicherheit. Diese Überlegungen sind insbesondere für Blockchain-Anwendungsfälle in Unternehmen von entscheidender Bedeutung.

• Private Blockchain-Netzwerke: Ein privates Blockchain-Netzwerk, ähnlich wie ein öffentliches Blockchain-Netzwerk, ist ein dezentrales Peer-to-Peer-Netzwerk. Allerdings wird das Netzwerk von einer Organisation verwaltet, die kontrolliert, wer teilnehmen darf, ein Konsensprotokoll führt und das gemeinsame Hauptbuch verwaltet. Je nach Anwendungsfall kann dies das Vertrauen zwischen den Beteiligten erheblich stärken. Eine private Blockchain kann hinter einer Unternehmensfirewall betrieben und sogar vor Ort gehostet werden.

• Genehmigte Blockchain-Netzwerke: Unternehmen, die eine private Blockchain einrichten, richten ein genehmigungspflichtiges Blockchain-Netzwerk ein. Es ist wichtig zu wissen, dass öffentliche Blockchain-Netzwerke auch genehmigt werden können. Dadurch wird eingeschränkt, wer an dem Netzwerk teilnehmen darf und an welchen Transaktionen. Teilnehmer müssen eine Einladung oder Genehmigung zum Beitritt einholen.

• Konsortial-Blockchain-Netzwerke: Eine Gruppe vorab ausgewählter Unternehmen verwaltet aktiv ein Konsortium-Blockchain-Netzwerk und teilt die Verantwortung für die Wartung der Blockchain. Diese Unternehmen bestimmen, wer Transaktionen einreichen und auf Daten zugreifen kann. Diese Art von Netzwerk ist ideal, wenn mehrere Parteien mit gemeinsamen Aufgaben zusammenarbeiten müssen. Im Energiesektor können Energieerzeuger und Verbraucher Daten über den Verbrauch und die Verteilung von Strom teilen.

Blockchain-Protokolle sind die Regeln, die festlegen, wie Daten innerhalb eines Blockchain-Netzwerks aufgezeichnet, geteilt und gesichert werden. Diese Protokolle bilden die Grundlage für den Betrieb des Netzwerks. Um die Vorteile dieser Protokolle voll profitieren zu können, benötigen Entwickler jedoch eine Plattform, die Umgebung und Tools bietet, um dezentrale Anwendungen (dApps) zu erstellen, bereitzustellen und mit ihnen zu interagieren.

Daher bauen Blockchain-Plattformen auf diesen Protokollen auf und bieten die notwendige Infrastruktur und Services, um Apps innerhalb des Ökosystems zu erstellen und auszuführen. Während Protokolle die Kernfunktionalität definieren, erweitern Plattformen diese Funktionalität, indem sie die Entwicklung praktischer Lösungen ermöglichen.

Blockchain-Protokolle und -Plattformen überschneiden sich häufig, da Plattformen in der Regel auf bestimmte Protokolle angewiesen sind, um zu funktionieren.

Hier ist eine Übersicht gängiger Blockchain-Protokolle und -Plattformen:

• Hyperledger Fabric

• Ethereum

• Corda

• Quorum

Hyperledger Fabric, ein Open-Source-Projekt der Linux Foundation, ist das modulare Blockchain-Framework und hat sich zum inoffiziellen Standard für Blockchain Platforms für Unternehmen wie die IBM® Blockchain Platform entwickelt. Die offene, modulare Architektur von Hyperledger Fabric ist als Grundlage für die Entwicklung von Anwendungen und Branchenstrategien der Unternehmensklasse gedacht und nutzt Plug-and-Play-Komponenten, um eine breite Palette von geschäftlichen Anwendungsfällen abzudecken.

Ethereum ist eine dezentrale Open-Source-Blockchain-Plattform, mit der Entwickler intelligente Verträge und dezentrale Anwendungen erstellen und bereitstellen können. Ethereum Enterprise wurde speziell für Blockchain-Anwendungen in Unternehmen entwickelt.

Korda ist eine Distributed-Ledger-Plattform, die für Unternehmen entwickelt wurde und sichere und private Transaktionen in genehmigungspflichtigen Netzwerken ermöglicht. Es ermöglicht Organisationen, Daten zu teilen und Vereinbarungen nur mit den relevanten Parteien abzuschließen, was es ideal für Branchen wie Finanzwesen, Gesundheitswesen und Lieferkette macht. Der Fokus liegt auf Datenschutz, Skalierbarkeit und der Einhaltung gesetzlicher Vorschriften.

Quorum ist eine Open Source, Blockchain-Plattform, die auf Ethereum basiert und für den Einsatz in Unternehmen konzipiert ist. Es bietet hohen Datenschutz und Skalierbarkeit und ermöglicht es Unternehmen, intelligente Verträge abzuschließen und Transaktionen sicher in einem privaten Netzwerk durchzuführen. Quorum unterstützt Funktionen wie Transaktionsschutz und schnellere Konsensmechanismen und ist damit ideal für Finanzinstitute, bei denen Vertraulichkeit und die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften von entscheidender Bedeutung sind.

Beim Aufbau einer Blockchain-Anwendung ist es unerlässlich, eine umfassende Blockchain-Sicherheitsstrategie zu haben, die Cybersicherheit-Frameworks, Assurance-Dienste und Best Practices nutzt, um die Risiken von Angriffen und Betrug zu reduzieren. Diese Strategie sollte Schlüsselbereiche wie Identity und Access Management (IAM) umfassen, das sicherstellt, dass nur autorisierte Benutzer auf kritische Komponenten zugreifen können, und zum Schutz der Daten starke Verschlüsselungstechniken einsetzen. Darüber hinaus ist die Einführung effektiver Konsensmechanismen, die resistent gegen Angriffe sind, entscheidend für die Aufrechterhaltung der Integrität des Netzwerks.

Zu den weiteren wichtigen Sicherheitsanforderungen gehören:

• Regelmäßig prüfen und testen Sie Smart Contracts auf Schwachstellen, da Fehler in ihrem Code zu schwerwiegenden Sicherheitsverletzungen führen können.

• Halten Sie Branchenvorschriften wie die DSGVO oder Finanzstandards durch die Implementierung von Technologien zur Verbesserung des Datenschutzes wie Zero-Knowledge-Proofs ein.

• Integrieren Sie sichere Messaging-Protokolle, um die vertrauliche Kommunikation innerhalb des Blockchain-basierten Netzwerks zu erleichtern und sicherzustellen, dass Nachrichten und Transaktionen privat und manipulationssicher bleiben.

• Setzen Sie eine kontinuierliche Überwachung und einen gut definierten Notfallplan ein, um sicherzustellen, dass Sicherheitsprobleme umgehend erkannt und behoben werden, um die Auswirkungen potenzieller Bedrohungen zu minimieren.

Bitcoin ist die erste dezentralisierte digitale Währung, die Peer-to-Peer-Transaktionen ohne eine zentrale Behörde ermöglicht. Sie nutzt die Blockchain-Technologie als zugrunde liegende Infrastruktur und fungiert als verteiltes Hauptbuch, das alle Bitcoin-Transaktionen aufzeichnet und verifiziert.

Als bekannteste Kryptowährung spielt Bitcoin eine zentrale Rolle im Blockchain-Ökosystem, ist aber auch Teil eines breiteren und sich entwickelnden Marktes. Die Preisgestaltung im Bitcoin- und Kryptowährungsbereich ist sehr volatil, wobei Faktoren wie technologischer Fortschritt, Marktstimmung, Investorennachfrage und regulatorische Änderungen eine wichtige Rolle spielen.

Die Kombination von Blockchain und KI schafft neue Möglichkeiten für Unternehmen aus verschiedenen Branchen. Mithilfe des unveränderlichen Ledgers und der Dezentralisierung der Blockchain kann KI die Datentransparenz und -sicherheit verbessern und Herausforderungen wie erklärbare KI bewältigen.

Im Lieferkettenmanagement sorgt die Blockchain beispielsweise für die Rückverfolgbarkeit und Authentizität von Produkten, während KI Daten analysiert, um die Nachfrage vorherzusagen und die Logistik zu optimieren. KI hilft bei der Automatisierung von Bewertungen im Finanzdienstleistungsbereich, während Blockchain Transaktionen sichert und die Einhaltung von Vorschriften gewährleistet.

Neben diesen Anwendungen macht die Integration von Blockchain und KI auch in Branchen wie dem Gesundheitswesen große Fortschritte. Gesundheitsdienstleister nutzen KI, um Patientendaten für personalisierte Behandlungen und Blockchain-Lösungen zu analysieren, um den Datenschutz und die Sicherheit von Krankenakten zu gewährleisten. Diese Konvergenz stärkt das Vertrauen, steigert die Effizienz und unterstützt die Automatisierung, was branchenübergreifend zu schnelleren und zuverlässigeren Geschäftsabläufen führt.