Das Thema Blockchain (deutsch: „Blockkette“) sorgt in der letzten Zeit immer wieder für Schlagzeilen. Der wohl prominenteste Vertreter hinter dieser Technologie ist die Kryptowährung Bitcoin. Doch die Einsatzmöglichkeiten sind vielseitiger und werden in Bereichen wie dem Finanz- und Versicherungswesen sowie der IT-Branche heiß diskutiert. Doch was genau ist eine Blockchain und welche Technologie steckt dahinter? In diesem Blogbeitrag gehen wir den Fragen nach und untersuchen zudem welche Vorteile die Blockchain mitbringt und in welchen Anwendungsszenarien sie eingesetzt werden kann.

Was ist eine Blockchain?

Unter einer Blockchain verstehet man eine digitale, dezentrale Datenbank zur Speicherung von Daten. Mit dieser Technologie können sogenannte Transaktionen durchgeführt, verifiziert und automatisiert werden. Transaktionen sind Datensammlungen, die in einem bestimmten Netzwerk an alle Teilnehmer – auch Knoten genannt (englisch: „Nodes“) – verteilt und anschließend in Blöcken gesammelt werden.

Der Begriff „Blockchain“ setzt sich aus den Wörtern „Block“ und „Chain“ zusammen. Dabei steht „Block“ für die Zusammenfassung gespeicherter Transaktionen und „Chain“ (deutsch: „Kette“) für eine Kette, die aus einer Aneinanderreihung mehrerer Blöcke besteht. Zusammen entsteht daraus eine „Blockkette“, die sich aus mehreren Informationsblöcken zusammensetzt und mit neuen Blöcken erweitert wird. Dabei wird der neue Block immer an den letzten Block der bisherigen Kette angehängt.

Wie funktioniert eine Blockchain?

Das Erzeugen einzelner Blöcke der Blockchain erfolgt in einem dezentralen Peer-to-Peer-Netzwerk durch das sogenannte „Mining“ (deutsch: „Schürfen“). Beim Mining werden Transaktionen mithilfe eines Konsens-Mechanismus verifiziert, validiert und anschließend zu einem Block zusammengefasst. Der so gebildete Block wird daraufhin mit der bisherigen Blockchain verkettet.

Der verbreitetste Konsensmechanismus ist der „Proof of Work“-Algorithmus. Dieser wird beispielsweise für die Bitcoin-Blockchain verwendet und stellt sicher, dass im betroffenen Netzwerk ein Konsens über eine identische Version der Blockchain herrscht. Zum Erzeugen eines neuen Blocks müssen die Miner aus einer mathematischen Funktion – der sogenannten Hashfunktion – das richtige Ergebnis einer bestimmten Zeichenkette finden. Dies geschieht durch das Eingeben verschiedener Werte in die Hashfunktion. Das Ergebnis dieser Funktion ist vorgegeben, dadurch lassen sich jedoch keine Rückschlüsse auf die enthaltenden Werte ziehen. Stimmen das vorgegebene Ergebnis und das Ergebnis aus der aufgestellten Hashfunktion überein, so wird der neu gebildete Block von allen Knoten des Netzwerkes akzeptiert und übernommen.

Die Daten einer Blockchain sind redundant und sicher, da die Daten innerhalb des Netzwerkes auf allen Knoten gespeichert werden. Somit stellt der Ausfall eines oder mehrerer Knoten keine Gefahr eines möglichen Datenverlustes dar. Daten, die sich in einer Blockchain befinden, können weder verändert noch gelöscht werden. Eine Manipulation würde dazu führen, dass alle nachfolgenden Blöcke ungültig werden.

Welche Blockchain-Arten gibt es?

Eine Blockchain unterteilt sich im Wesentlichen in drei verschiedene Arten: Public, Private und Konsortium bzw. Federated. Zusätzlich existieren noch weitere Mischformen, die in diesem Beitrag nicht behandelt werden.

Public (öffentliche) Blockchain

Bei der Public Blockchain handelt es sich um ein vollkommen dezentrales Netzwerk. Es gibt keine zentrale Zuständigkeitsverantwortung, sodass jeder an der Blockchain teilnehmen, auf alle Knoten des Netzwerkes sowie auf die darin verteilten Daten der Blockchain zugreifen kann. Bevor eine neue Transaktion einem Block hinzugefügt werden kann, muss diese von jedem Knoten verifiziert und synchronisiert werden. Deshalb ist diese Art relativ langsam und ressourcenintensiv. Die öffentliche Blockchain wird häufig bei Kryptowährungen wie Bitcoin oder Ethereum eingesetzt. Innerhalb des Netzwerkes stimmen sich alle Knoten über die Transaktionen ab. So wird entschieden, welche Transaktionen in einem neuen Block zusammengefasst und an die Kette angehängt werden.

Private Blockchain

Bei dieser Art gibt es einen Verantwortlichen, der die Blockchain betreibt und die Verifizierung der Transaktionen übernimmt. Verantwortlich kann sowohl eine Person als auch ein Unternehmen sein. Diese bestimmt außerdem, wer Aktionen wie Lesen oder Schreiben ausführen darf. Diese Art der Blockchain bietet einen höheren Datenschutz als die öffentliche Variante, verzichtet dabei jedoch auf die Grundidee der Dezentralisierung. Die private Blockchain eignet sich für Unternehmen, die ihre Daten nicht frei zugänglich machen möchten. In einem Pilot-Projekt haben Daimler und LBBW den Einsatz einer privaten Blockchain getestet, um damit ein Schuldscheindarlehen von der Initiierung über die Platzierung, die Zuteilung, den Vertragsabschluss bis hin zur Zinszahlungs- und Rückzahlungsbestätigung abzuwickeln.

Konsortium oder Federated (Föderierte) Blockchain

Diese Art ist eine Erweiterung der privaten Blockchain, bei der die Verantwortung der Blockchain auf mehrere Beteiligte ausgeweitet wird. Beispielsweise kann sich eine Gruppe von Personen oder Unternehmen die Verantwortung der Verifizierung von Transaktionen und Verteilung von Zugriffsrechten teilen.

Die Konsortium-Blockchain ist schneller als die öffentliche Variante und ist im Vergleich zur privaten Blockchain nicht auf einzelne Personen oder Unternehmen angewiesen. Da es hier mehrere Teilnehmer gibt, die sich über bevorstehende Transaktionen abstimmen müssen, werden außerdem Fehlentscheidungen, Betrugsversuche o. Ä. verhindert. Die Konsortium-Blockchain eignet sich ebenfalls für Unternehmen und wird beispielsweise in der Bankenbranche verwendet. Hier gibt es Zusammenschlüsse von mehreren Unternehmen.

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Innerhalb dieser Zusammenschlüsse gibt es sogenannte „Smart Contracts“. So wird ein Lieferant zum Beispiel automatisch bezahlt, sobald er die richtige Liefermenge zum vereinbarten Zeitpunkt geliefert hat.

Verwendung von Blockchains in der IT-Sicherheit

Die Blockchain-Technologie ist in vielen Anwendungsszenarien einsetzbar. Im Bereich der Cyber-Security kann das Risiko vor Cyber-Angriffen durch sichere Verschlüsselungsmechanismen minimiert werden. Daten, die im Konsensmechanismus verifiziert wurden, können nachträglich nicht mehr verändert werden. Die redundante Infrastruktur einer Blockchain erhöht die Ausfallsicherheit sensibler Daten und steigert immer mehr die Nutzerakzeptanz in Unternehmen.

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