Schritt 24: Verwenden der Blockchain

Ein Tool für Tausende von Möglichkeiten

In den Schritten 1 bis 23 haben Sie erfahren, was die Blockchain ist, welche Problemstellung sie löst und wie sie funktioniert. Allerdings wurde die Blockchain nicht erfunden, damit wir über ihre technologischen Konzepte diskutieren. Ziel war von Anfang an der Einsatz in der realen Welt, daher geht dieser Schritt näher darauf ein, wie die Blockchain genutzt werden kann. Er beschreibt außerdem allgemeine oder generische Anwendungsmuster für die Blockchain und setzt diese in Bezug zu ihren Eigenschaften. Darüber hinaus werden in diesem Schritt auch einige spezifische Anwendungsfälle der Blockchain skizziert und es wird dargelegt, welche Punkte Sie bei der Analyse beliebiger Blockchain-Anwendungen beachten sollten.

Die Metapher

Warum benutzen Menschen Regale, Schränke, Schubladen und Kartons? Diese Lagerbehältnisse sind so weit verbreitet, weil sich Dinge damit ordentlich und aufgeräumt verstauen lassen. Dabei ist es völlig unerheblich, um was für Dinge es geht: Sie können in einem Karton Dokumente aufheben, technische Ersatzteile, Büromaterialien, Fotos, Geld, DVDs, Kleidungsstücke oder Weinflaschen. Hinsichtlich der Frage, was Sie in den Kartons, Schubladen, Schränken oder Regalen verstauen, sind kaum Grenzen gesetzt – von der Größe vielleicht einmal abgesehen. In diesem Lernschritt behandeln wir Einsatzmöglichkeiten der Blockchain, indem wir uns mit den Dingen befassen, die darin gespeichert werden können und einen Blick auf die verschiedenen Einsatzgebiete werfen. Zuerst betrachten wir die Eigenschaften der Blockchain als Karton für digitale Objekte.

Eigenschaften der Blockchain

Die Blockchain ist ein rein verteilter Peer-to-Peer-Datenspeicher, der besondere Eigenschaften aufweist. Er ist ...

Diese Merkmale der Blockchain gelten ungeachtet der darin gespeicherten Daten. Allgemein gesprochen handelt es sich bei der Blockchain also um einen speziellen Behälter zum Sammeln von digitalen Objekten. Und damit ergeben sich unzählige Möglichkeiten für die Nutzung der Blockchain.

Allgemeine Anwendungsmuster

Aufgrund der Eigenschaften der Blockchain und ihrer Merkmale als generischer Datenspeicher für alle Arten von Daten, können wir die folgenden allgemeinen Anwendungsfälle benennen:

Nachweis der Existenz

Diese Nutzung der Blockchain dient in erster Linie dem Speichern von Daten​, um deren Existenz​ nachzuweisen. Dabei werden weder die Möglichkeiten zum Sortieren oder Feststellen der Reihenfolge noch zum Setzen von Zeitstempeln benötigt. Konkrete Anwendungen sind zum Beispiel Verzeichnisse für Dinge, die einzigartig sein müssen, darunter Markennamen, Patente, Lizenzcodes und Internet- oder E-Mail-Adressen.

Nachweis der Nichtexistenz

Diese Nutzung der Blockchain dient in erster Linie als ​Gegenstück zum Nachweis der Existenz. Damit kann überprüft werden, ob bestimmte Einträge oder Objekte in der Blockchain nicht existieren. Konkrete Anwendungen könnten zum Beispiel Verzeichnisse mit Beschwerden, Bußgeldern oder Verurteilungen sein.

Nachweis des Zeitpunkts

In diesem Fall ist nicht nur die Existenz eines Eintrags in der Blockchain von Bedeutung, sondern auch der Zeitpunkt​, zu dem der Eintrag vorgenommen wurde. Die Blockchain kann diese Anforderung erfüllen, da die Blöcke der Blockchain-Datenstruktur den Zeitpunkt enthalten, zu dem der Eintragungsvorgang gestartet wurde. Zu den Anwendungen, die von einem Zeitstempel profitieren, gehören solche, bei denen Ereignisse im Zeitverlauf festgehalten werden, zum Beispiel die Zeitpunkte von Lieferungen oder Benachrichtigungen, die Verfolgung von Zahlungen, der Nachweis des korrekten Beginns und Abschlusses öffentlicher Ausschreibungen und die Verwaltung von Vorhersagen.

Nachweis der Reihenfolge

Diese Nutzungsmöglichkeit setzt auf die Tatsache, dass Blöcke in der Blockchain nach der Reihenfolge ihres Hinzufügens geordnet sind. Zu den Anwendungen, die davon profitieren, gehören jene, mit denen die relative Reihenfolge​ von Ereignissen ungeachtet des absoluten Zeitpunkts erfasst werden, zum Beispiel das Überwachen von Antragsabläufen, das Prüfen öffentlicher Gebotsverfahren oder Treuhanddienste. Der Beleg dessen, ob ein Ereignis das erste oder letzte seiner Art war, ist ein besonderes Beispiel für den Nachweis der Reihenfolge. Dies kann wichtig sein, wenn Ressourcen in der Reihenfolge bestimmter Anträge oder Dokumenteneinreichungen zugeteilt werden, zum Beispiel bei der Bewerbung um Studienplätze, bei Patentanmeldungen oder bei Fragen des Urheberrechts.

Nachweis der Identität

Der Nachweis der Identität​ kann als Sonderfall des Nachweises der Existenz angesehen werden, da er belegt, dass eine bestimmte Identität bereits existiert. Die Blockchain ermöglicht diesen Anwendungsfall, indem sie nicht nur die Daten zur Identifizierung einer Person oder Sache speichert, sondern auch die grundlegenden Sicherheitskonzepte bereitstellt, die für Identifizierung und Authentifizierung benötigt werden. Konkrete Anwendungen hierfür sind digitale Identität​sdokumente für Menschen, Tiere oder Güter. Regierungen könnten eine solche Blockchain im Rahmen ihrer E-Government-Strategie einsetzen, um persönliche Dokumente, Führerscheine oder Ausweispapiere auszustellen und zu verwalten.

Nachweis der Urheberschaft

Diese Nutzung dient in erster Linie dazu nachzuweisen, dass eine bestimmte Person oder Einrichtung bestimmte Daten zur Blockchain hinzugefügt hat​. Die Blockchain ermöglicht diesen Anwendungsfall, indem sie nicht nur die Daten speichert, die über ihren kryptographischen Fingerabdruck identifiziert werden können, sondern auch die grundlegenden Sicherheitskonzepte wie Identifizierung, Authentifizierung und Autorisierung bereitstellt. Die beiden erstgenannten sind erforderlich, um Urheber zu zweifelsfrei festzustellen und ihre Identität zu überprüfen. Die Autorisierung ist dabei erforderlich, um zu verhindern, dass jemand Daten zur Blockchain hinzufügt, ohne dazu berechtigt zu sein. Anwendungen für diesen Fall sind beispielsweise elektronische Veröffentlichungen, die Nachverfolgung von Inhaltsänderungen in Dokumenten, die Bereitstellung von Inhalten, die gemeinsame Bearbeitung und der Schutz des Urheberrechts.

Nachweis des Eigentums

Bei diesem Anwendungsfall geht es um das Regeln und Abklären von Eigentum. Dabei kommen alle erwähnten Einsatzmöglichkeiten wie der Nachweis der Existenz​, der Nachweis der Reihenfolge, der Nachweis der Identität und der Nachweis der Urheberschaft in Verbindung mit den drei grundlegenden Sicherheitskonzepten Identifizierung, Authentifizierung und Autorisierung zum Einsatz. Beispielanwendungen hierfür sind Systeme zur Verwaltung von Eigentum an Immobilien, Fahrzeugen, Unternehmensanteilen, Anleihen, digitalem Geld oder Kryptowährungen.

Besondere Anwendungsfälle

Die Blockchain ist gegenüber den darin gespeicherten Daten agnostisch. Daher ist die Art der dort bewahrten Daten ebenso wie die Zahl der Einsatzbereiche genauso groß und vielfältig wie die menschlichen Aktivitäten selbst. Es ist somit unmöglich, eine abschließende Aufzählung aller Blockchain-Anwendungen zu erstellen. Aus diesem Grund finden Sie hier lediglich eine kleine Auswahl konkreter Blockchain-Nutzungsszenarien, in denen die Blockchain schon jetzt oder in naher Zukunft eingesetzt wird:[1]

Untersuchen von Blockchain-Anwendungen

Gelegentlich mag es erforderlich sein, eine Blockchain-Anwendung genauer zu untersuchen – zum Beispiel wenn Sie Kunde eines Unternehmens werden möchten, das die Blockchain nutzt, vor einer Investition in ein Blockchain-Startup oder wenn Sie eine Blockchain-Anwendung in Ihrem eigenen Unternehmen einsetzen möchten. In all diesen Fällen müssen Sie entscheiden, ob eine bestimmte Blockchain-Anwendung nützlich ist oder einen greifbaren Wert schafft. Da die Blockchain ein komplexes technisches Gebilde ist, bedeutet es unter Umständen Mehraufwand, sich einen Überblick über die Möglichkeiten des fraglichen Softwaresystems zu verschaffen und zu einer gut fundierten Kauf-, Investitions- oder Nutzungsentscheidung zu kommen. Einige oder alle der folgenden Fragen können hier weiterhelfen:

Sind die Anforderungen an die Verwendung der Blockchain erfüllt?

Die Blockchain ist ein rein verteiltes Peer-to-Peer-System, das aus einer unbekannten Anzahl von Peers mit unbekannter Zuverlässigkeit und Vertrauenswürdigkeit besteht. Daher müssen Sie bei der Untersuchung einer spezifischen Blockchain-Anwendung zunächst deren Architektur überprüfen und abklären, ob die Bedingungen für die Anwendung des Blockchain-Technologiepakets erfüllt sind. Sie sollten zufriedenstellende Antworten auf die folgenden Fragen suchen:

  • Was für eine Architektur weist das System auf?

  • Welche Systemkomponenten gibt es und wie sind sie miteinander verbunden?

  • Handelt es sich um ein rein verteiltes System oder gibt es eine zentrale Komponente, deren Versagen zum Ausfall des Gesamtsystems führen kann?

  • Wie treten neue Knoten dem System bei?

  • Kann wirklich jeder dem System beitreten und es mit Berechnungsressourcen unterstützen?

  • Gibt es ein Beitrittsverfahren, ein Due-Diligence-Verfahren oder eine vorgelagerte Sicherheitsprüfung neuer Knoten, das bzw. die ein zentrales Kontrollelement darstellt?

  • Haben alle Knoten dieselben Aufgaben und Rechte im System oder gibt es Unterschiede hinsichtlich der Lese- und Schreibrechte von Daten?

Die Beantwortung dieser Fragen verhilft Ihnen zu einem grundlegenden Verständnis davon, ob das Blockchain-Technologiepaket überhaupt benötigt wird. Vielleicht stellen Sie sogar fest, dass sich hinter dem vermeintlichen Blockchain-System ein zentralisiertes System verbirgt.

Welche Art von Blockchain kommt zum Einsatz?

Nicht alle verteilten Systeme sind für jedermann offen oder gewähren allen Knoten Lese- und Schreibzugriff. Es gibt Varianten der Blockchain, die sich durch die erteilten Lese- und Schreibrechte für die Knoten voneinander unterscheiden. Diese Unterschiede können sich auf die Architektur und die verteilte Natur des Systems ebenso auswirken wie auf den Zweck der Blockchain in diesen Systemen. Daher sollten Sie zufriedenstellende Antworten auf die folgenden Fragen suchen:

  • Welche Art von Blockchain kommt zum Einsatz (öffentlich oder privat und genehmigungspflichtig oder genehmigungsfrei)?

  • Welche Rechte sind beschränkt?

  • Welche Knotengruppen haben welche Rechte?

  • Warum wurde diese spezielle Art der Blockchain gewählt?

  • Wer entscheidet, welche Knotengruppen welche Rechte erhalten?

  • Wer legt die Regeln für das Gewähren und Verweigern der Lese- und Schreibrechte für das System fest und sorgt für deren Durchsetzung?

  • Wer ist für das Beitrittsverfahren verantwortlich?

  • Gibt es Bedenken hinsichtlich der Vertraulichkeit oder der Skalierbarkeit​ in dieser Lösung, die eine Beschränkung bestimmter Rechte rechtfertigen?

Welchen Mehrwert bietet ein rein verteiltes Peer-to-Peer-System?

Sowohl rein verteilte Peer-to-Peer-Systeme als auch zentralisierte Systeme bieten jeweils Vor- und Nachteile. Zentralisierte Systeme sind nicht grundsätzlich schlecht, sie setzen lediglich auf ein anderes architektonisches Konzept, das für viele Anwendungsfälle sehr gut geeignet ist und auch in Zukunft genutzt wird. In bestimmten Fällen sind zentralisierte Systeme gegenüber verteilten Peer-to-Peer-Systemen vielleicht sogar zu bevorzugen. Ein guter Grund für ihren Einsatz ist die Tatsache, dass Integrität in rein verteilten Peer-to-Peer-Systemen deutlich schwerer zu erhalten ist und einen erheblichen Mehraufwand verursacht (denken Sie einfach an den Aufwand, der zur Findung eines Konsenses in verteilten Systemen betrieben werden muss – siehe Schritt 19). Es muss also einen guten Grund für die Wahl eines verteilten Peer-to-Peer-Systems anstelle eines zentralisierten Systems geben. Bei der Untersuchung einer spezifischen Blockchain-Anwendung sollten Sie zufriedenstellende Antworten auf die folgenden Fragen suchen:

  • Warum wurde das System überhaupt als rein verteiltes Peer-to-Peer-System realisiert?

  • Welche Alternativen gibt es?

  • Welche Vorteile bietet eine rein verteilte Peer-to-Peer-Architektur gegenüber den Alternativen und was sind die Nachteile?

  • Welchen Mehrwert bietet die verteilte Peer-to-Peer-Architektur?

  • Überwiegen die Vorteile der Peer-to-Peer-Architektur deren Nachteile?

Das Stellen dieser Fragen – und das Bestehen auf den Antworten – ist wichtig, um herauszufinden, ob die Entscheidung für eine verteilte Peer-to-Peer-Architektur bewusst gefällt wurde oder nicht. Vielleicht lautet die Antwort auf die Frage »Warum?« ja auch: »Weil es zur Zeit alle tun.«

Was ist die Idee hinter der Anwendung?

Die Untersuchung der Systemarchitektur ist wichtig, aber damit sind noch keine Fragen nach der Idee hinter der Anwendung und dem Mehrwert, den das System für seine Anwender schafft, beantwortet. Sie sollten bedenken, dass auch die raffinierteste Systemarchitektur niemals eine schwache oder schlechte Anwendungsidee wettmachen kann. Lassen Sie sich nicht von der Begeisterung über das Blockchain-Technologiepaket blenden, sondern prüfen Sie immer, ob das Anwendungskonzept durchdacht und gut ist. Daher sollten Sie bei der Untersuchung einer Blockchain-Anwendung überzeugende Antworten auf die folgenden Fragen suchen:

  • Welchem Hauptzweck dient die Anwendung vordringlich?

  • Was ist die Hauptproblemdomäne des Systems?

  • Lässt sich das System mit bestimmten Branchen oder Märkten in Verbindung bringen? Falls ja, um welche handelt es sich?

  • Welche Dienste bietet das System seinen Anwendern?

  • Welchen Mehrwert bietet die Nutzung des Systems?

  • Welche Art des allgemeinen Anwendungsfalls bedient das System?

  • Gibt es Probleme mit der rechtlichen Anerkennung der Blockchain in diesem ganz bestimmten Einsatzbereich?

  • Welche Arten von Daten werden in der Blockchain gespeichert?

  • Welche Vorgänge oder Transaktionen sind damit möglich?

  • Welche Sicherheitsmerkmale sind vorhanden?

  • In welcher Beziehung stehen diese Aspekte zur Anwendungsidee des Systems?

Was ist der Business Case?

Ein weiterer wichtiger Aspekt beim Untersuchen von Blockchain-Anwendungen ist das kommerzielle Konzept hinter dem eigentlichen Softwaresystem. Herstellung und Betrieb einer Software kosten Ressourcen und verursachen Kosten – und das gilt auch für die Blockchain. Das Untersuchen der kommerziellen Umstände der Blockchain-Software ist ein wichtiger Schritt, da viele Produkte oder technische Innovationen über Mängel im kommerziellen Konzept stolpern und dadurch zu Fall kommen. Deshalb sollten Sie unbedingt gute Antworten auf die folgenden Fragen suchen:

  • Wie teuer ist der Kauf oder die Nutzung der Software?

  • Wie hoch sind die festen und die variablen Kosten für den Betrieb oder die Nutzung der Software?

  • Wer trägt welche Kosten?

  • Welches Lizenzmodell kommt zum Einsatz?

  • Wer bekommt die Gewinne und wer trägt die Verluste?

Wie werden Peers für den Beitrag von Ressourcen zum System und den Erhalt der Integrität entlohnt?

Die Blockchain erzielt Integrität durch Belohnungen und Bestrafungen in Form von Gebühren als Einkommensquelle und Arbeitsnachweisen. In Schritt 18 wurde gezeigt, wie wichtig es ist, die Unterstützer der Blockchain zu belohnen. In Schritt 20 haben Sie die Auswirkungen des Zahlungsmittels auf die Integrität, Offenheit und verteilte Natur des Systems kennengelernt. Das Wissen und Verständnis über die Entlohnung der Peers für den Erhalt der Integrität ist ein wichtiger Aspekt beim Untersuchen von Blockchain-Anwendungen. Daher sollten Sie zufriedenstellende Antworten auf die folgenden Fragen suchen:

  • Welche Regeln gibt es für die Kompensation von Peers​?

  • Stellen die Kompensationsregeln in Verbindung mit den spieltheoretischen Aspekten der Blockchain sicher, dass die Ehrlichkeit der Unterstützer des Systems gewahrt bleibt und werden diese dafür entlohnt?

  • Welche Gebühren fallen für die Prüfung und Ausführung von Aktionen und Transaktionen durch das System an?

  • Welches Zahlungsmittel wird zum Bezahlen der Transaktionsgebühren verwendet?

  • Welches Zahlungsmittel wird zur Kompensation der Peers für das Überprüfen und Eintragen von Daten in die Blockchain verwendet?

Einige Blockchain-Anwendungen nutzen Kryptowährungen​ wie Bitcoin als Zahlungsmittel für Gebühren und die Kompensation von Peers. Die daraus resultierende Abhängigkeit von Bitcoin oder einer anderen Blockchain-Anwendung ist nicht immer wünschenswert.

Ausblick

In diesem Schritt haben wir die Nutzung der Blockchain in der Realität behandelt. Allerdings ist damit noch nicht alles zu diesem Thema gesagt. Im nächsten Schritt wird daher nicht nur der Lernpfad zusammengefasst, sondern auch auf Bereiche für die weitere Entwicklung hingewiesen.

Zusammenfassung

[1] Weltwirtschaftsforum. The future of financial services—How disruptive innovations are reshaping the way financial services are structured, provisioned and consumed. An Industry Project of the Financial Services Community, 2015; Weltwirtschaftsforum. The future of financial infrastructure—An ambitious look at how blockchain can reshape financial services. An Industry Project of the Financial Services Community, 2016; Foroglou, George und Tsilidou, Anna-Lali. Further applications of the blockchain. 2015. Vorstellung anlässlich der Konferenz zum zehnjährigen Bestehen des Doktorgrades für nachhaltige Entwicklung an der Columbia University, 28. Februar 2014.

[2] Andererseits wird durch die Nutzung wirklich anonymer Kryptowährungen die Steuervermeidung erleichtert.