Was ist die Blockchain?

Die Blockchain ist eine Technologie, um Daten dezentral, nicht manipulierbar und transparent zu speichern und gegebenenfalls mit eigenen Kryptowährungen Vertragsmechanismen abzubilden.

Es gibt kluge Anwendungsbereiche. Bibliotheken können ihre Buchbestände so speichern, dass Studenten ausgeliehene Bücher auch bilateral tauschen können. Diamantenhändler können Informationen über Diamanten in der Blockchain speichern und damit Besitzketten nachvollziehbar machen. Unternehmen können ihre Unterstützer aus Crowdfunding-Kampagnen Mitspracherechte einräumen, die relativ einfach über Blockchain-Mechanismen abgedeckt werden können.

Die Zahlen sind durchaus beeindruckend. Bitcoin, eine Blockchain-Anwendung, verbucht jeden Tag 350.000 Transaktionen. Über Ethereum laufen jeden Tag fast schon 800.000 Transaktionen. State of the Dapps hat eine kuratierte Liste von 870 Applikationen, die auf Ethereum-Basis laufen. Initial Coin Offerings – einige davon mit unlogischen Geschäftsmodellen – haben 2017 mehr als $3 Milliarden eingenommen.

Wann ist eine Blockchain sinnvoll?

Im Prinzip ist die Blockchain eine Datenbank, die nicht viel speichern kann, teuer und langsam ist. Der Block 498075 (alle zehn Minuten entsteht ein neuer Block) von Bitcoin umfasst 2.500 Transaktionen und hat eine Größe von 1 MB. Im Zuge dieses Blocks wurden 12,5 Bitcoins als „mining reward“ ausgegeben, die jeweils $14.950 wert waren. Dazu kommen noch direkte Transaktionskosten von 1,5 Bitocins je Block. Für die Speicherung von 1 MB und die Durchführung von 2.500 Transaktionen kommt man also auf Kosten von mehr als $200.000.

Auch Transaktionen auf Ethereum-Basis sind momentan noch teuer, aber bewegen sich in der Größenordnung von $1 pro Ausführung eines sog. Smart Contracts. Andere Varianten wie etwa Hyperledger nutzen Systeme, die mit einem Bruchteil der Kosten betrieben werden könnten. Das geht dann allerdings auf Kosten der Dezentralität.

Die Einführung einer Blockchain ist dann sinnvoll, wenn folgendes zutrifft:

  • Es ist notwendig, eine gemeinsame Datenbank zu haben
  • Mehrere Parteien sollen in der Datenbank schreiben können
  • Die Parteien misstrauen sich oder haben gegenläufige Interessenslagen
  • Es gibt in aktuellen Modellen eine dritte Partei, die als Vertrauensgeber agiert
  • Die Regeln des Prozesses sind klar und transparent.
  • Es ist sinnvoll, eine nicht manipulierbare Basis der Daten zu haben
  • Die Transaktionsfrequenz liegt bei max. 10.000 Transaktionen pro Sekunde

Blockchain-Technologien funktionieren weniger gut, wenn die Regeln sich häufig ändern (obwohl es bei neueren Entwicklungen abbildbar ist), die Daten statisch oder sehr groß sind. Bildlich gesprochen kann man den Besitz eines MP3-Songs kryptographisch abbilden, aber nicht gesamte MP3-Kollektionen.

Wo wird die Blockchain heute schon eingesetzt? Die Logistikbranche ist ein schönes Beispiel. Da gibt es Fluglinien, Bahnlinien, Spediteure, Paketdienste, Reedereien und natürlich Sender und Empfänger, die eine gemeinsame Datenbasis benötigen. Die Blockchain in Transport Alliance arbeitet etwa schon an Standards.

Die Finanzindustrie ist ein natürliches Umfeld, um Transaktionen in verschiedenen Büchern synchron zu speichern und wird teilweise etwa in internationalen Transaktionen schon genutzt.

Anwendungsfälle für Social Impact

Es stellt sich nun die Frage, wie Blockchain-Technologien für soziale Zwecke eingesetzt werden können. Die folgenden Anwendungsfälle gibt es so noch nicht, aber wären relativ einfach umsetzbar:

  • Demokratische Formen der Mitsprache
  • Crypto donations
  • Verteilung von Gütern
  • Social Impact Bonds und automatic charities
  • Supply chain tracking
  • Skills und Bildung

Offensichtlich sind alle Varianten der demokratischen Mitsprache. Bei Crowdfunding (oder auch allen Varianten wie Crowdinvesting) wäre es denkbar, dass man mit der Beteiligung auch eine Stimme bekommt. Vorteilhaft wäre es insofern, als das gesamte Abstimmungsverhalten transparent und nicht manipulierbar ist. Die Nasdaq hat es etwa in Estland getestet.

Es ist auch offensichtlich, dass es auf der Blockchain Milliardenwerte an „crypto assets“ gibt, die irgendwann auch gespendet oder gestiften werden. Das könne Kryptowährungen wie Bitcoin oder Ether sein, aber auch Rechte an Musikliedern oder Benutzungsentgelte in Crowd-Sharing-Modellen. Technisch ist das leicht umsetzbar, aber bedarf noch einiger juristischer Klärungen.

Das World Food Programme hat es schon gezeigt. Flüchtlinge haben ein Konto auf der Blockchain, das mit einem Iris-Scan geschützt wird, und können darüber Lebensmittel beziehen. In einem Pilotprojekt haben 10.500 Bezugsberechtige in 100.000 Transaktionen Güter im Wert von $1 Mio. in einem jordanischen Flüchtlingslager beziehen können. Das hat unter anderem zu einer 98% Reduktion lokaler Bankgebühren bei gleichzeitig höherer Transparenz und weniger Papierformularen geführt.

Social Impact Bonds sind eine weitere Anwendungsmöglichkeit für die Blockchain. In einem Social-Impact-Bond-Kontext gibt es eine Menge von „Wenn-dann-Beziehungen“:

  • Wenn die Zielgruppe eine Beschäftigung findet, dann erfolgt die Auszahlung.
  • Wenn die Zielgruppe nicht wieder straffällig wird, dann erfolgt eine Auszahlung.

Eine Abbildung mit Hilfe der Blockchain ermöglicht es allen Beteiligten, synchron zu überprüfen, wie sich das Projekt entwickelt und gibt den Partnern auch Überprüfungsmöglichkeiten. Es ermöglicht auch eine automatische und zwischenzeitliche Auszahlung. Generell wären „automatic charities“ eine Variante („Wenn Erdbeben größer als 7,0, dann Auszahlung an lokales Rotes Kreuz“).

Für Diamanten funktioniert es schon, aber auch generell wären Ideen zum Supply Chain Tracking wertvolle Informationsgeber, um Slaven- und Kinderarbeit auszuschließen oder die Fanggebiete von Fischen nachvollziehbar zu machen.

Im Bereich der Bildung wäre eine lebenslange Historie von Lernerfolgen wertvoll. Heute sind Schulen und Universitäten Validierer von Lernerfolgen, aber außerhalb dieses formalen Bereichs gibt es wenige Anbieter, die Lernerfolge und persönliche Entwicklungen auch sichtbar machen können. Ein Persisch-Sprachkurs, ein Online-Kurs bei EdX oder ehrenamtliche Tätigkeiten werden in der Regel außerhalb konkreter Bewerbungssituationen und selbst dannn nicht vollständig sichtbar.

In absehbarer Zeit werden auch Initial Coin Offerings eine Rolle spielen (2017 mehr als $3 Mrd.). FairCoin arbeitet etwa an der Entwicklung eines Ökosystems kooperationsorientierter Organisationen und Unternehmen, die den FairCoin akzeptieren, und positionieren es als Gegenentwurf zu Bitcoin. Prinzipiell ist die Etablierung eigener Währungen naturgemäß schwierig, wie schon die nicht-digitalen Vorläufer der Lokalwährungen zeigen.

 Technische Konzepte

Hinter der Funktionsweise von Blockchain stecken drei technische Konzepte:

Verschlüsselung: Finden Sie die zwei Primzahlen, deren Produkt 1.081 ist? Das ist mit 23 und 47 noch relativ einfach. In der Realität geht es um Zahlen solcher Größenordnungen:

123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012346789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901

Die Faktorisierung sehr großer Zahlen steckt hinter der Generierung von privaten und öffentlichen Schlüssen, die selbst mit enormer Reichenleistung nicht geleistet werden kann. Dabei sei noch angemerkt, dass die Überprüfung der Lösung (die z.B. bei Bitcoin über ellipitsche Kurven läuft) relativ schnell geht.

Neben der Verschlüsselung spielen die sog. Hash-Funktionen eine wichtige Rolle. Das Ergebnis von Hash-Funktionen ist ein Text mit der immer gleichen Länge. Minimale Unterschiede führen zu großen Unterschieden in den Resultaten:

„Mein Name ist Wolfgang“ führt zu 09d77714bad7b32be9da59aba3072039

„Mein Name ist Wolfgang.“ führt zu a85a98f3363148c2873b7c14434742b9

In der Blockchain werden Hash-Funktionen dafür genutzt, Transaktionsinformationen zu komprimieren und die Informationen in einem Block zu speichern.

Der dritte Aspekt ist der Konsens, der über die Gültigkeit von Transaktionen hergestellt werden muss. Jeder kann Transaktionen veranlassen und das Netz von Rechnern überprüft erst die Gültigkeit. Bei Bitcoin funktioniert es über Rechnerleistung, deren Stromverbrauch inzwischen dem ganzer Länder entspricht. Andere weniger rechenintensive Konsensusalgorithmen nutzen Lotterieelemente oder Anteile an einer Währung.

 

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