Einführung

Zum Zeitpunkt seiner Einführung legte Bitcoin den Grundstein für die gesamte Kryptoindustrie, die auf der Technologie hinter dem Protokoll – der Blockchain – basiert. Energetische Innovatoren haben das Potenzial dieser Technologie bereits erkannt und erforschen ihre Anwendung in allen möglichen Branchen.

Bitcoin ist eine Kryptowährung, eine digitale Geldform, die von keiner Organisation kontrolliert wird. Anstelle eines traditionellen Systems wird eine Kombination aus verteilten Datenbanktechnologien, finanziellen Anreizen und kryptografischen Techniken verwendet, um einem breiten Ökosystem von Teilnehmern die Koordinierung ihrer Aktivitäten zu ermöglichen und alle möglichen Manager und Administratoren zu umgehen.

Die vom Bitcoin-Netzwerk verwendete Datenstruktur hat in den mehr als zehn Jahren seit ihrer Gründung große Popularität erlangt. Mit der Blockchain-Technologie wird derzeit branchenübergreifend experimentiert, vom Finanz- und Lieferkettenbereich bis hin zu Rechtssystemen und der öffentlichen Verwaltung.

Falls Sie unseren Einsteigerleitfaden zur Blockchain-Technologie verpasst haben: Eine Blockchain ist eine einfache Datenstruktur, deren Datensätze nicht bearbeitet, sondern nur erweitert werden können. Sie können es sich wie eine Tabellenkalkulation vorstellen, in der jede Zelle auf die vorherige verweist, sodass jeder Versuch, eine zuvor erstellte Zelle zu ändern, sofort offensichtlich ist. Blockchain speichert normalerweise Informationen über Finanztransaktionen, kann aber mit allen digitalen Daten verwendet werden.

Um unsere Analogie zur Verwendung einer Tabellenkalkulation fortzusetzen, wird das Datensatzdokument selbst von vielen Parteien aufbewahrt. Jeder Teilnehmer führt auf seinem Gerät eine spezielle Software aus, die sich mit anderen Geräten verbindet und synchronisiert, während das Programm bereits läuft, sodass jedem eine aktualisierte Datenbank zur Verfügung steht. 

Aus diesem Grund gibt es in einem solchen System keine Hauptquelle, aus der die Teilnehmer alle Informationen beziehen (es handelt sich um ein verteiltes Netzwerk). Dies führt dazu, dass die Informationsverbreitung deutlich langsamer erfolgt, das Netzwerk dadurch aber auch hinsichtlich Sicherheit und Redundanz etwas stärker ist.

Im nächsten Teil des Artikels werden wir uns drei Arten von Blockchains ansehen: privat, öffentlich und Konsortium. Schauen wir uns vorher einige der Hauptmerkmale aller drei Typen an:

• Registrieren Sie sich nur zur Dateneingabe. Damit ein Netzwerk als Blockchain klassifiziert werden kann, muss das System einer Blockchain-Struktur folgen, in der jeder Block mit dem vorherigen verknüpft ist. Wenn unsere Blockchain eine Reihe von Zellen in einer Tabelle ist, dann sind Blöcke einzelne Zellen.

• Ein Netzwerk aus Poren. Jedes Mitglied des Netzwerks verfügt über eine Kopie der Blockchain. Diese Teilnehmer werden Knoten genannt und interagieren auf Peer-to-Peer-Basis.

• Konsensmechanismus. In diesem System muss es einen bestimmten Interaktionsmechanismus für Knoten geben, um eine allgemeine Einigung über die Korrektheit der über das Netzwerk verteilten Transaktionen zu erzielen. Es muss bestätigt werden, dass keine falschen Daten in der Blockchain gespeichert sind.

In der folgenden Tabelle sind einige der wichtigsten Unterschiede aufgeführt.

Öffentliche Blockchains

Wenn Sie in letzter Zeit Kryptowährungen verwendet haben, besteht die Möglichkeit, dass Sie mit öffentlichen Blockchains interagiert haben. Sie machen die überwiegende Mehrheit der heute existierenden Distributed Ledger aus. Wir nennen sie öffentlich, weil jeder die stattfindenden Transaktionen sehen kann und die Teilnahme an der Blockvalidierung lediglich durch das Herunterladen und Installieren der erforderlichen Software erfolgt.

Wir verwenden den Begriff „inklusive“ auch häufig in Verbindung mit „öffentlich“. Niemand wird Sie daran hindern können, an einem Konsensmechanismus teilzunehmen oder Teil davon zu werden (z. B. durch Mining oder Staking). Da jeder beitreten und für seine Rolle bei der Konsensfindung belohnt werden kann, sollten wir eine stark dezentrale Netzwerktopologie sehen, die auf einer öffentlichen Blockchain basiert.

Ebenso erwarten wir, dass eine öffentliche Blockchain zensurresistenter ist als eine private (oder halbprivate) Blockchain. Da jeder dem Netzwerk beitreten kann, muss das Protokoll über einige Mechanismen verfügen, um zu verhindern, dass Angreifer sich einen anonymen Vorteil verschaffen.

Allerdings geht der sicherheitsorientierte Ansatz öffentlicher Blockchains mit Leistungseinbußen einher. Viele stehen vor Skalierungshürden und die Bandbreite kann relativ schwach sein. Außerdem kann es problematisch sein, Änderungen am Netzwerk vorzunehmen, ohne es aufzuteilen, da es selten vorkommt, dass alle Teilnehmer den vorgeschlagenen Änderungen zustimmen.

Private Blockchains

Im Gegensatz zum inklusiven Charakter öffentlicher Blockchains legen private Blockchains Regeln fest, die bestimmen, wer Daten sehen und in die Blockchain schreiben kann (solche Blockchains sind exklusiv). Dabei handelt es sich nicht um dezentrale Systeme, da es eine klare Kontrollhierarchie gibt. Sie werden jedoch verteilt, da viele Knoten immer noch eine Kopie der Blockchain auf ihren Geräten behalten.

Private Blockchains eignen sich am besten für Unternehmensbereiche, in denen eine Organisation die Eigenschaften einer Blockchain nutzen möchte, ohne ihr Netzwerk von außen zugänglich zu machen.

Obwohl der Proof-of-Work-Algorithmus verschwenderisch ist, hat er sich angesichts des Sicherheitsmodells als notwendig für das ordnungsgemäße Funktionieren einer offenen und öffentlichen Umgebung erwiesen. In einer privaten Blockchain sind die durch PoW verhinderten Bedrohungen jedoch nicht so gefährlich – die Identität jedes Teilnehmers ist bekannt und die Verwaltung liegt in einer Hand. 

In diesem Fall ist ein Algorithmus effizienter, der vorab zugewiesene Validatoren verwendet, bei denen es sich um Knoten handelt, die zur Ausführung bestimmter Funktionen und zur Überprüfung von Transaktionen ausgewählt werden. Im Allgemeinen handelt es sich dabei um eine Reihe von Knoten, die jeden Block signieren müssen. Wenn sich Knoten böswillig verhalten, können sie schnell festgehalten und aus dem Netzwerk entfernt werden. Angesichts der Bottom-up-Kontrolle der Blockchain ist es relativ einfach, eine Umkehr zu koordinieren.

Konsortium-Blockchains

Eine Konsortialblockchain befindet sich an der Grenze zwischen öffentlichen und privaten Blockchains und kombiniert Elemente beider. Der auffälligste Unterschied zu früheren Systemen ist auf der Konsensebene zu beobachten. Anstelle eines offenen Systems, in dem jeder Blöcke verifizieren kann, oder eines geschlossenen Systems, in dem nur eine Organisation Blockproduzenten ernennt, hat eine Konsortium-Blockchain mehrere gleichberechtigte Parteien als Validatoren.

Daher sind die Regeln des Systems flexibel: Die Sichtbarkeit der Blockchain kann nur auf Validatoren beschränkt werden, die von autorisierten Personen oder jedem eingesehen werden können. Vorausgesetzt, dass Validatoren einen Konsens erzielen können, können Änderungen problemlos umgesetzt werden. Was die Funktionsweise der Blockchain betrifft, so wird das System keine Probleme haben, solange ein bestimmter Teil dieser Parteien ehrlich arbeitet.

Eine Konsortium-Blockchain wäre am nützlichsten in Situationen, in denen mehrere Organisationen in derselben Branche tätig sind und einen gemeinsamen Rahmen benötigen, um Transaktionen durchzuführen oder Informationen zu übertragen. Der Beitritt zu einem solchen Konsortium kann für Unternehmen von Vorteil sein, da es ihnen ermöglicht, Informationen über ihre Branche mit anderen Akteuren auszutauschen.

Welche Blockchain ist besser?

Öffentliche, private und Konsortial-Blockchains widersprechen sich nicht, da es sich um völlig unterschiedliche Technologien handelt:

• Gut konzipierte öffentliche Blockchains sind besser, wenn es um Zensurresistenz geht, auf Kosten einer geringeren Geschwindigkeit und Bandbreite. Sie eignen sich am besten, um eine bessere Sicherheit bei der Abwicklung von Transaktionen (oder Smart Contracts) zu bieten.

• Private Blockchains können sich aufgrund der Geschwindigkeit des Systems durchsetzen, da man sich im Gegensatz zu öffentlichen Blockchains keine Sorgen über zentrale Fehlerquellen machen muss. Sie eignen sich ideal für Situationen, in denen eine Person oder Organisation die Kontrolle behalten muss und Informationen vertraulich bleiben müssen.

• Konsortial-Blockchains reduzieren einige der Risiken einer privaten Blockchain (durch den Wegfall der zentralen Kontrolle) und die geringere Anzahl von Knoten ermöglicht ihnen in der Regel einen wesentlich effizienteren Betrieb als eine öffentliche Blockchain. Konsortien eignen sich für Organisationen, die die Interaktion untereinander vereinfachen möchten.

Ergebnisse

Es gibt viele Blockchain-Netzwerkoptionen für Einzelpersonen und Unternehmen, die verschiedene Aktivitäten ausüben. Selbst innerhalb der Kategorien öffentliche, private und Konsortial-Blockchains gibt es eine Reihe von Komplexitäten, die zu unterschiedlichen Benutzererfahrungen führen. Abhängig vom Anwendungsfall müssen Benutzer auswählen, was für ihre Ziele am besten geeignet ist.