Was ist Blockchain? Definition, Funktionsweise und Vorteile

Leitfaden: Einführung in Web3
Gregor Hufenreuter
Gregor Hufenreuter

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Die Blockchain gehört zu den größten Innovationen des 21. Jahrhunderts, dabei scheint sie auf den ersten Blick kaum mehr als eine digitale Datenbank zu sein. Aber was ist Blockchain genau? Wie funktioniert die Blockchain-Technologie? Und wofür kann sie eingesetzt werden und welche Vorteile bietet sie Nutzenden? In diesem Artikel schauen wir uns das alles etwas genauer an.

Mehrere Leute sitzen am PC und recherchieren zum Thema Blockchain

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Jeder Block in der Kette enthält eine Reihe von Transaktionen und sobald ein Block der Kette hinzugefügt wurde, kann er nicht mehr geändert oder gelöscht werden. Dies macht die Blockchain zu einer vertrauenswürdigen und transparenten Plattform für die Speicherung von Daten. Aus diesem Grund wird die Technologie vor allem für Finanztransaktionen wie den Zahlungsverkehr mit Kryptowährungen eingesetzt.

Blockchain: Geschichte einer Technologie

Doch die erste Idee einer Blockchain-Datenbank stellte David Chaum, Doktorand der University of California in Berkeley, lange vor der Erfindung von Kryptowährungen schon 1982 in seiner Dissertation vor. Sein anschließender Versuch, eine auf Blockchain basierende digitale Währung einzuführen, scheiterte jedoch ohne die Unterstützung von Banken und die Infrastruktur des Internets.

Die Entstehung der modernen Blockchain-Technologie geht auf Satoshi Nakamoto zurück. Wer er oder sie ist, ist bis heute unbekannt – die Person ist anonym. Nakamoto stellte 2008 die Idee für elektronische Peer-to-Peer-Zahlungen in einem Bericht vor. Um das Projekt weiterzuentwickeln, machte Nakamoto den Blockchain-Quellcode für Entwicklerinnen und Entwickler auf der ganzen Welt zugänglich. Zusammen mit der Kryptowährung Bitcoin wurde die erste Blockchain schließlich 2009 ins Leben gerufen.

Welche Blockchain gibt es?

Insgesamt gibt es vier Arten von Blockchains: öffentliche Blockchain-Netzwerke, private Blockchain-Netzwerke, Blockchain-Netzwerke von Konsortien und hybride Netzwerke.

Öffentliche Blockchains sind offen für alle Interessierten, ein Beispiel sind Kryptowährungen. Private Blockchains werden von einer Organisation verwaltet, die auch den Zugriff regelt, so wie Ripple, ein Netzwerk für den Cryptoaustausch.

Konsortien-Blockchains unterstehen mehreren Organisationen, die einen gemeinsamen Zweck verfolgen. Ein bekanntes Beispiel dafür ist das Global Shipping Business Network Consortium, das die Schifffahrtsbranche digitalisiert.

Hybride Blockchains kombinieren die Merkmale von öffentlichen und privaten Netzwerken, sodass beispielsweise manche Daten öffentlich bleiben, andere jedoch nur für bestimmte Mitglieder zugänglich sind. Das trifft etwa auf den IBM Food Trust zu, ein Netzwerk, das die Lieferkette von Nahrungsmitteln transparenter machen will.

Wie funktioniert Blockchain?

Einfach ausgedrückt entspricht die Blockchain einem riesigen Register, das von allen Benutzerinnen und Benutzern eines Netzwerks verwendet wird. In Form einer Distributed Ledger Technologie (DLT) wird hier ein digitaler und dezentraler Peer-to-Peer-Austausch ermöglicht. Die einzelnen Einträge formen zusammen eine Blockchain – eine Kette aus Blöcken, die jeweils Transaktionsdaten enthalten und chronologisch aufeinander aufbauen.

Die Blöcke sind von allen Teilnehmenden eines Blockchain-Netzwerks einsehbar, sodass jede Nutzerin und jeder Nutzer nachvollziehen kann, welche Transaktionen getätigt werden. Wichtig ist, dass diese sich aufgrund der Anonymisierung jedoch keiner realen Person zuordnen lassen. Bevor eine neue Transaktion dem vorherigen Block angehängt wird, muss sie von einem sogenannten Miner verifiziert werden. Auf diese Weise werden Betrug und Manipulation innerhalb der Blockchain verhindert.

Was ist der Unterschied zwischen Blockchain und Bitcoin?

Blockchain und Bitcoin gehen Hand in Hand – aber worin genau liegt der Unterschied? Bitcoin ist eine digitale Währung, also eine Kryptowährung und beruht auf der allerersten Blockchain der Welt. Mit einer Marktkapitalisierung von aktuell rund 536 Milliarden US-Dollar ist Bitcoin derzeit die größte öffentliche Blockchain.

Blockchain hingegen ist die zugrunde liegende Technologie, deren Software Open Source ist und die beliebig verwendet und modifiziert werden kann. Ihre Anwendungsmöglichkeiten beschränken sich zudem nicht nur auf Kryptowährungen, sondern umfassen beispielsweise auch Einsatzbereiche im Gesundheits- und Versicherungswesen, im Supply Chain Management, auf dem Energiemarkt sowie bei digitalen Wahlen.

Wo wird Blockchain eingesetzt? Bitcoin, NFTs und Co.

Auch wenn Kryptowährungen und Blockchain untrennbar zusammenhängen, beschränkt sich die Anwendung von Blockchains nicht nur auf finanzielle Transaktionen. Die Technologie kann gleichermaßen für andere Informationsarten genutzt werden und wird heute in vielen Branchen verwendet. Typische Blockchain-Anwendungen sind Smart Contracts, Lieferketten oder auch das Identitätsmanagement.

Im Folgenden stellen wir Ihnen einige beispielhafte Anwendungsgebiete der Blockchain-Technologie vor:

Kryptowährungen

Mit der Kryptowährung Bitcoin groß geworden, hat sich Blockchain in kürzester Zeit als Quelle für technische Innovationen entpuppt. Mittlerweile gibt es zahlreiche Blockchain-basierte Kryptowährungen, dazu zählen neben Bitcoin etwa Ethereum, Ripple oder Dogecoin. Kryptowährungen können sowohl als Geldanlage als auch als Zahlungsmittel genutzt werden.

NFTs

Zu den neuesten Innovationen der Blockchain-Technologie gehören Non-Fungible Tokens, kurz NFTs. Sie nutzen die Blockchain-Technologie, um eine eindeutige digitale Identität bereitzustellen und das Eigentum an einem bestimmten Vermögenswert, etwa einem Kunstwerk oder einer Musikdatei, nachzuweisen. NFTs repräsentieren also einzigartige und nicht austauschbare physische und digitale Gegenstände auf der Blockchain.

Crowdfunding

Einige Artists und Start-ups experimentieren mit Blockchain-basiertem Crowdfunding durch sogenannte Initial Coin Offerings (ICOs). ICOs funktionieren ähnlich wie die traditionellen Initial Public Offerings (IPOs). Anstatt jedoch Aktien eines Unternehmens zu kaufen, in das Sie investieren möchten, kaufen Sie virtuelle Coins und Tokens.

Identitätsmanagement

Identitätsnachweise und Geburts-, Heirats- oder Sterbeurkunden sind wichtige Dokumente, die jeder Mensch schützen möchte. Die Blockchain-Technologie kann dabei helfen.

Dadurch, dass ihre Funktionsweise Manipulationen beinahe unmöglich macht, stellt sie eine sichere Möglichkeit des Identitätsmanagements dar und könnte für die Digitalisierung von Ausweisdokumenten und Urkunden interessant werden. Bereits jetzt werden kryptografische Verfahren für die sichere Verifizierung von Signaturen und Finanztransaktionen verwendet.

Supply Chain Management

Im Einzelhandel wird die Blockchain-Technologie heute bereits erfolgreich eingesetzt: Smart Contracts, also Blockchain-basierte Verträge, die keine dritte Partei benötigen, um Rechtssicherheit zu gewährleisten, dienen etwa dazu, die verschiedenen Prozesse der Lieferkette von Unternehmen zu vereinfachen.

Die Blockchain erlaubt zudem ein transparentes und kontinuierliches Tracking der Waren vom Ursprungs- bis zum Zielort. Dadurch können Verzögerungen und hohe Verwaltungskosten verringert werden.

Warum Blockchain? Vorteile der Technologie

Die Blockchain-Technologie hat in den vergangenen Jahren nicht umsonst immer stärker an Bedeutung gewonnen. Sie bietet zahlreiche Vorteile, darunter vor allem die Betrugs- und Manipulationssicherheit, die Transparenz der Transaktionen bei gleichzeitiger Anonymität der Teilnehmenden des Blockchain-Netzwerks sowie die Zeit- und Kostenersparnis, die die Verwendung von Blockchains ermöglicht.

Sicherheit und Anonymität

Daten, die über eine Blockchain ausgetauscht werden, sind von Natur aus verschlüsselt. Somit sind sie sicherer als in üblichen Systemen, die nur durch die Abfrage von Anmeldedaten gesichert sind. Der größte Sicherheitsvorteil der Blockchain entsteht allerdings durch die intrinsische Beschaffenheit des Nutzernetzwerks.

Dadurch, dass die Daten einer Blockchain dezentral gespeichert sind und kein „Single Point of Failure“ existiert, ist es extrem schwierig, die Kette zu hacken. Mittels der Verifizierung neuer Blöcke durch Miner können außerdem Betrug und Manipulation innerhalb der Blockchain vermieden werden. Damit eignet sich die neue Technologie vor allem für Anwendungsfälle, in denen sensible Daten ausgetauscht werden.

Transparenz und Konsistenz

Jede Transaktion wird auf der Blockchain dokumentiert und ist für alle Beteiligten einsehbar. Sobald ein Datensatz zur Blockchain hinzugefügt wird, ist er unveränderbar und nicht löschbar. Dadurch ist die Blockchain-Technologie transparent und konsistent.

Zeit- und Kostenersparnis

Die Nutzung der Blockchain steigert die Effizienz. Durch das gemeinsam genutzte Kontobuch und die jederzeit transparente Einsicht entfällt der zeitaufwendige Abgleich von Datensätzen und der allgemeine Kommunikationsaufwand zwischen den beteiligten Parteien. Die automatisierten Abläufe und die Sicherheit der Daten reduzieren zudem Fehlerquellen. Gleichzeitig entfallen durch die dezentrale Funktionsweise und die Möglichkeit von Smart Contracts Kosten für Kontrollinstanzen.

Nachteile der Blockchain-Technologie

Kaum eine Innovation geht ohne Nachteile einher – das gilt auch für die Blockchain. Ein Problem stellt etwa die Skalierbarkeit dar. Je mehr Transaktionen hinzugefügt werden, desto höher ist der Speicheraufwand, was sich nachteilig auf die Performance auswirken kann. Ein großer Kritikpunkt im Hinblick auf Kryptowährungen sind außerdem ihr hoher Energieverbrauch.

Der Proof-of-Work-Mechanismus, der die Manipulationssicherheit der Blockchain gewährleistet, erfordert einen enormen Rechenaufwand, der den Energiebedarf der Computer in die Höhe treibt. Neuere Blockchain-Generationen setzen allerdings zunehmend auf alternative, ressourcenschonende Verfahren.

Fazit: Blockchains als sichere und zukunftsweisende Innovation

Blockchain ist mehr als ein flüchtiger Hype. Die Blockchain-Technologie entwickelt sich von Jahr zu Jahr weiter und bietet im digitalen Ökosystem eine sichere und anonyme Lösung für zahlreiche Anwendungsfälle. Trotz möglicher Optimierungspotenziale ist sie eine zukunftsweisende innovative Errungenschaft und wird den Datenaustausch nachhaltig verändern. Ein Ende ist beim Thema Blockchain also lange nicht in Sicht.

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Titelbild: Ant Rozetsky / Unsplash

Themen: Web 3.0

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