Einführung
Als Bitcoin auf den Markt kam, legte es den Grundstein für eine Branche, die sich um die Technologie dreht, die dem Protokoll zugrunde liegt: Blockchain. Eifrige Innovatoren haben nun das Potenzial der Technologie entdeckt und erkunden ihre Anwendungsmöglichkeiten in jeder erdenklichen Branche.
Bitcoin ist eine sogenannte Kryptowährung – eine Form von digitalem Bargeld, das nicht von einer einzelnen Entität kontrolliert wird. Stattdessen verwendet es eine Kombination aus verteilter Datenbanktechnologie, finanziellen Anreizen und kryptografischen Techniken, um die Koordination eines breiten Ökosystems ohne Leiter oder Administratoren zu ermöglichen.
Die vom Bitcoin-Netzwerk verwendete Datenstruktur hat in den über 10 Jahren seit ihrer Einführung große Anziehungskraft erlangt. Mittlerweile wird in vielen Bereichen mit der Blockchain-Technologie experimentiert, von der Finanzwelt und Lieferketten bis hin zu Rechtssystemen und Regierungen.
Falls Sie unseren Leitfaden für Anfänger zur Blockchain-Technologie verpasst haben: Eine Blockchain ist eine einfache Datenstruktur, deren Einträge nicht bearbeitet, sondern nur erweitert werden können. Man kann sie sich wie eine Kalkulationstabelle vorstellen, in der jede Zelle auf die vorherige verweist, sodass jeder Versuch, eine frühere Zelle zu ändern, sofort erkennbar wäre. Im Allgemeinen speichert eine Blockchain Informationen zu Finanztransaktionen, sie kann jedoch mit jeder Art von digitalen Daten verwendet werden.
Um bei unserer Tabellenkalkulationsanalogie zu bleiben: Das Dokument selbst würde von vielen Parteien verwaltet werden. Auf jedem Gerät läuft eine spezielle Software, die mit anderen Geräten, auf denen die Software läuft, verbunden wird, sodass alle Teilnehmer über eine aktuelle Datenbank verfügen.
Es gibt keine zentrale Quelle, von der die Teilnehmer diese Informationen beziehen (das Netzwerk ist verteilt). Dies bedeutet, dass die Informationsverbreitung langsamer ist, das Netzwerk jedoch in Bezug auf Sicherheit und Redundanz stärker ist.
Im Folgenden werden wir uns drei Arten von Blockchains ansehen: private, öffentliche und Konsortium-Blockchains. Zuvor wollen wir noch einmal auf einige wichtige Merkmale eingehen, die alle drei gemeinsam haben:
Ein Ledger, der nur Anhänge enthält – um als Blockchain zu gelten, muss ein System der Blockkettenstruktur folgen, wobei jeder Block mit dem letzten verknüpft ist. Wenn unsere Blockchain die Sammlung von Zellen in unserer Tabelle ist, sind die Blöcke die einzelnen Zellen.
Ein Netzwerk von Peers – jeder Teilnehmer im Netzwerk besitzt eine Kopie der Blockchain. Diese Teilnehmer werden Knoten genannt und interagieren Peer-to-Peer.
Ein Konsensmechanismus – es muss einen Mechanismus geben, mit dem sich die Knoten auf die Richtigkeit der im Netzwerk verbreiteten Transaktionen einigen können, um sicherzustellen, dass keine falschen Daten in die Kette geschrieben werden.
Die folgende Tabelle fasst einige der wichtigsten Unterschiede zusammen.
Öffentliche Blockchains
Wenn Sie kürzlich eine Kryptowährung verwendet haben, haben Sie wahrscheinlich mit einer öffentlichen Blockchain interagiert. Diese machen die überwiegende Mehrheit der heute existierenden verteilten Ledger aus. Wir nennen sie öffentlich, weil jeder die stattfindenden Transaktionen einsehen kann und die Teilnahme einfach durch das Herunterladen der erforderlichen Software erfolgt.
Wir verwenden oft auch den Begriff „erlaubnisfrei“ im Zusammenhang mit „öffentlich“. Kein Gatekeeper kann der Teilnahme im Wege stehen und jeder kann sich am Konsensmechanismus beteiligen (zum Beispiel durch Mining oder Staking). Da jeder frei ist, beizutreten und für seine Rolle bei der Konsensfindung belohnt zu werden, würden wir eine stark dezentralisierte Topologie in einem Netzwerk erwarten, das um eine öffentliche Kette herum aufgebaut ist.
In diesem Sinne würden wir erwarten, dass eine öffentliche Blockchain zensurresistenter ist als eine private (oder halbprivate). Da jeder dem Netzwerk beitreten kann, muss das Protokoll bestimmte Mechanismen enthalten, um zu verhindern, dass böswillige Akteure anonym einen Vorteil erlangen.
Der sicherheitsorientierte Ansatz bei öffentlichen Ketten bringt jedoch Kompromisse bei der Leistung mit sich. Viele stoßen auf Skalierungshindernisse und der Durchsatz ist relativ schwach. Darüber hinaus kann es eine Herausforderung sein, Änderungen an einem Netzwerk vorzunehmen, ohne es zu zersplittern, da selten alle Teilnehmer mit den vorgeschlagenen Änderungen einverstanden sind.
Private Blockchains
Im krassen Gegensatz zur erlaubnisfreien Natur öffentlicher Blockchains legen private Blockchains Regeln fest, die bestimmen, wer die Kette sehen und in sie schreiben kann (es handelt sich um erlaubnispflichtige Umgebungen). Dies sind keine dezentralen Systeme, da es eine klare Hierarchie in Bezug auf die Kontrolle gibt. Sie sind jedoch verteilt, da viele Knoten immer noch eine Kopie der Kette auf ihren Maschinen verwalten.
Private Ketten eignen sich besser für Unternehmensumgebungen, in denen eine Organisation die Eigenschaften der Blockchain nutzen möchte, ohne ihr Netzwerk extern zugänglich zu machen.
Proof of Work ist zwar verschwenderisch, hat sich aber angesichts des Sicherheitsmodells für eine offene Umgebung als notwendig erwiesen. In einer privaten Blockchain sind die Bedrohungen, die PoW abwehrt, allerdings nicht so schädlich – die Identität jedes Teilnehmers ist bekannt und die Governance erfolgt direkt.
Ein effizienterer Algorithmus ist in diesem Fall einer mit ernannten Validierern, also Knoten, die ausgewählt werden, um bestimmte Funktionen zur Transaktionsvalidierung zu übernehmen. Im Allgemeinen handelt es sich dabei um eine Auswahl von Knoten, die jeden Block abzeichnen müssen. Sollten Knoten anfangen, böswillig zu handeln, können sie schnell festgenommen und aus dem Netzwerk entfernt werden. Angesichts der Top-down-Kontrolle der Blockchain wird es leicht genug sein, eine Umkehrung zu koordinieren.
Konsortium Blockchains
Die Konsortium-Blockchain befindet sich zwischen öffentlichen und privaten Ketten und kombiniert Elemente aus beiden. Der auffälligste Unterschied zwischen beiden Systemen ist auf der Konsensebene zu beobachten. Anstelle eines offenen Systems, in dem jeder Blöcke validieren kann, oder eines geschlossenen Systems, in dem nur eine einzige Entität Blockproduzenten ernennt, fungieren in einer Konsortium-Kette eine Handvoll gleich mächtiger Parteien als Validierer.
Von da an sind die Regeln des Systems flexibel: Die Sichtbarkeit der Kette kann auf Validierer beschränkt, für autorisierte Personen oder für alle sichtbar sein. Vorausgesetzt, die Validierer können einen Konsens erzielen, können Änderungen problemlos eingeführt werden. Was die Funktionsweise der Blockchain betrifft, so wird das System keine Probleme haben, wenn sich ein bestimmter Schwellenwert dieser Parteien ehrlich verhält.
Eine Konsortium-Blockchain wäre in einem Umfeld am nützlichsten, in dem mehrere Organisationen in derselben Branche tätig sind und eine gemeinsame Basis für die Durchführung von Transaktionen oder die Weitergabe von Informationen benötigen. Der Beitritt zu einem solchen Konsortium könnte für eine Organisation von Vorteil sein, da sie dadurch Einblicke in ihre Branche mit anderen Akteuren teilen könnte.
Was ist besser?
Grundsätzlich sind öffentliche, private und Konsortial-Blockchains keine Gegensätze – es handelt sich lediglich um unterschiedliche Technologien:
Gut konzipierte öffentliche Ketten zeichnen sich in der Regel durch hervorragende Zensurresistenz aus, allerdings auf Kosten von Geschwindigkeit und Durchsatz. Diese eignen sich am besten für höhere Sicherheit bei der Abwicklung von Transaktionen (oder Smart Contracts).
Eine private Kette kann die Geschwindigkeit des Systems priorisieren, da sie sich nicht so sehr um zentrale Ausfallpunkte kümmern muss wie öffentliche Blockchains. Diese werden idealerweise in Situationen eingesetzt, in denen eine Einzelperson oder Organisation die Kontrolle behalten und Informationen vertraulich behandelt werden müssen.
Konsortiumketten mindern einige der Gegenparteirisiken einer privaten Kette (durch Entfernung der zentralen Kontrolle) und eine geringere Knotenzahl ermöglicht ihnen im Allgemeinen eine viel effektivere Leistung als eine öffentliche Kette. Konsortien sind wahrscheinlich für Organisationen interessant, die die Kommunikation untereinander optimieren möchten.
Abschließende Gedanken
Für Einzelpersonen und Unternehmen mit unterschiedlichen Aktivitäten gibt es unzählige Blockchain-Optionen. Selbst innerhalb der Kategorien öffentliche, private und Konsortial-Blockchains gibt es eine Reihe von Feinheiten, die zu unterschiedlichen Benutzererfahrungen führen. Je nach Anwendungsfall müssen Benutzer diejenige auswählen, die am besten zum Erreichen ihrer eigenen Ziele geeignet ist.