Blockchain fur Dummies
von: Tiana Laurence
Wiley-VCH, 2017
ISBN: 9783527815869
Sprache: Deutsch
288 Seiten, Download: 5295 KB
Format: EPUB, auch als Online-Lesen
Kapitel 1
Blockchain – eine Einführung
In diesem Kapitel
Die neue Welt der Blockchains kennenlernen
Verstehen, warum Blockchains so wichtig sind
Die drei Typen von Blockchains identifizieren
Ihre Kenntnisse über die Arbeitsweise von Blockchains vertiefen
Ursprünglich war Blockchain in der Informatik der Begriff für eine bestimmte Art der Strukturierung und Weitergabe von Daten. Heute werden Blockchains als die »fünfte Evolution« der Programmierung bejubelt.
Blockchains sind ein neuer Ansatz für verteilte Datenbanken. Die eigentliche Innovation ergibt sich dadurch, dass alte Technologie auf neue Weise eingesetzt wird. Sie können sich Blockchains als verteilte Datenbanken vorstellen, die von einer bestimmten Personengruppe kontrolliert werden und in denen Informationen gespeichert und geteilt werden.
Es gibt viele verschiedene Arten von Blockchains und Blockchain-Anwendungen. Blockchains sind eine allumfassende Technologie, die plattform- und hardwareübergreifend auf der ganzen Welt eingesetzt wird.
Von Anfang an: Was sind Blockchains?
Eine Blockchain ist eine Datenstruktur, die es ermöglicht, eine Art digitales Kontenbuch (das sogenannte »Ledger«) mit Daten zu erstellen und es über ein Netzwerk unabhängiger Parteien zu teilen. Es gibt verschiedene Typen von Blockchains:
Öffentliche Blockchains: Öffentliche Blockchains, wie beispielsweise Bitcoin, sind große verteilte Netzwerke, die unter Verwendung eines eigenen spezifischen Tokens arbeiten. Sie sind für alle Benutzer auf allen Ebenen geöffnet und verwenden Open-Source-Code, den ihre Community pflegt.
Permissioned Blockchains: Permissioned Blockchains, wie beispielsweise Ripple, steuern die Rollen, die einzelne Teilnehmer innerhalb des Netzwerks übernehmen können. Es handelt sich ebenfalls um große und verteilte Systeme, die ein natives Token verwenden. Ihr Kerncode kann Open Source sein, muss aber nicht.
Private Blockchains: Private Blockchains sind im Allgemeinen kleiner und verwenden kein Token. Die Mitgliedschaft wird streng kontrolliert. Diese Art Blockchains werden von Gruppen favorisiert, die zuverlässige Mitglieder haben und vertrauliche Informationen weitergeben.
Alle drei Blockchain-Typen setzen die Kryptografie ein, um einem Teilnehmer in einem bestimmten Netzwerk zu gestatten, den Ledger (das Kontobuch) sicher zu verwalten, ohne dass eine zentrale Autorität die Regeln durchsetzt. Der Wegfall dieser zentralen Autorität aus der Datenbankstruktur ist eine der wichtigsten und leistungsstärksten Eigenschaften von Blockchains.
Blockchains erstellen permanente Aufzeichnungen und Verläufe von Transaktionen, aber nichts ist wirklich uneingeschränkt permanent. Die Permanenz des Datensatzes basiert auf der Permanenz des Netzwerks. Im Kontext von Blockchains bedeutet das, dass ein großer Teil einer Blockchain-Community sich darauf einigen müsste, die Informationen zu ändern, und es besteht ein Anreiz, die Daten nicht zu ändern.
Wenn Daten in einer Blockchain aufgezeichnet werden, ist es extrem schwierig, sie zu ändern oder zu entfernen. Wenn jemand einer Blockchain einen Datensatz hinzufügen will, auch als Transaktion oder Eintrag bezeichnet, überprüfen Netzwerk-Benutzer, die die Validierungskontrolle besitzen, die vorgeschlagene Transaktion. Und hier wird das Ganze unübersichtlich, weil jede Blockchain eine leicht unterschiedliche Vorstellung davon hat, wie das passieren soll und wer eine Transaktion validieren kann.
Was Blockchains können
Eine Blockchain ist ein Peer-to-Peer-System ohne zentrale Autorität, die den Datenstrom verwaltet. Eine grundlegende Möglichkeit, die zentrale Kontrolle wegfallen zu lassen und gleichzeitig die Datenintegrität zu bewahren, ist ein großes verteiltes Netzwerk unabhängiger Benutzer. Das bedeutet, dass sich die Computer, aus denen sich das Netzwerk zusammensetzt, an unterschiedlichen Orten befinden. Solche Computer werden häufig auch als vollständige Knoten bezeichnet.
Abbildung 1.1 zeigt die Struktur des Blockchain-Netzwerks Bitcoin. In Aktion sehen Sie das Ganze unter http://dailyblockchain.github.io.
Um zu verhindern, dass das Netzwerk beschädigt wird, werden die Blockchains nicht nur dezentralisiert, sondern sie verwenden auch häufig eine eigene Kryptowährung. Eine Kryptowährung ist ein digitales Token mit einem bestimmten Marktwert. Kryptowährungen werden an Börsen ähnlich wie Aktien gehandelt.
Kryptowährungen verhalten sich für jede Blockchain etwas anders. Grundsätzlich zahlt die Software dafür, dass die Hardware betrieben wird. Die Software ist das Blockchain-Protokoll. Bekannte Blockchain-Protokolle sind unter anderem Bitcoin, Ethereum, Ripple, Hyperledger oder Factom. Die Hardware besteht aus den vollständigen Knoten, die die Daten im Netzwerk sichern.
Abbildung 1.1: Der Aufbau des Blockchain-Netzwerks Bitcoin
Warum Blockchains so wichtig sind
Blockchains werden heute als die »fünfte Evolution« der Programmierung betrachtet – die bisher fehlende Vertrauensschicht im Internet. Dies ist einer der Gründe, warum sich so viele Menschen für dieses Thema interessieren.
Blockchains können Vertrauen in digitale Daten schaffen. Wenn Informationen in eine Blockchain-Datenbank geschrieben wurden, ist es so gut wie unmöglich, sie zu entfernen oder zu ändern. Diese Möglichkeit hat nie zuvor existiert.
Wenn Daten permanent und zuverlässig in einem digitalen Format vorliegen, können Sie Geschäfte online erledigen, die in der Vergangenheit nur offline getätigt werden konnten. Alles, was bisher analog war, unter anderem Eigentumsrechte und Identitäten, kann jetzt online erstellt und verwaltet werden. Langsame Unternehmens- und Bankenprozesse wie Geldüberweisungen und Fondsabwicklungen können heute fast unmittelbar erledigt werden. Die Möglichkeiten, die sich durch sichere digitale Aufzeichnungen ergeben, sind von größter Bedeutung für die Weltwirtschaft.
Die ersten Anwendungen waren so ausgelegt, dass sie sich auf die sichere digitale Übertragung von Vermögenswerten stützten, die Blockchains durch den Austausch ihrer nativen Token ermöglichten. Dabei ging es unter anderem um die Überweisung von Geld und Kapital. Die Möglichkeiten der Blockchain-Netzwerke gehen jedoch weit über die Verschiebung von Vermögenswerten hinaus.
Aufbau von Blockchains
Blockchains setzen sich aus drei Kernkomponenten zusammen:
Block: Eine Liste mit Transaktionen, die über einen bestimmten Zeitraum in einem Ledger (»Kontobuch«) aufgezeichnet werden. Die Größe, der Zeitraum und das auslösende Ereignis unterscheiden sich zwischen allen Blockchains.
Nicht alle Blockchains haben das primäre Ziel, einen Datensatz über eine Bewegung ihrer Kryptowährung aufzuzeichnen und zu sichern, aber alle Blockchains zeichnen die Bewegung ihrer Kryptowährung oder ihres Tokens auf. Sie können sich eine Transaktion einfach als die Aufzeichnung von Daten vorstellen. Durch die Zuweisung eines Werts (wie es beispielsweise in einer Finanztransaktion geschieht) wird interpretiert, was diese Daten bedeuten.
Kette (»Chain«): Ein Hash-Schlüssel, der die Blöcke verknüpft, sie mathematisch »verkettet«. Dies ist eines der anspruchsvollsten Blockchain-Konzepte und nicht so einfach zu verstehen. Aber genau dieser scheinbar magische Mechanismus verbindet die Blockchains fest miteinander und ermöglicht mathematisch gestütztes Vertrauen.
Der Hash-Schlüssel in Blockchains wird aus den Daten des jeweils vorhergehenden Blocks erzeugt. Es handelt sich um einen Fingerabdruck dieser Daten, der ihre Reihenfolge und Uhrzeit unveränderbar festschreibt.
Blockchains sind relativ neu – das Hashing nicht: Es wurde bereits vor über 30 Jahren erfunden. Diese betagte Technik wird deshalb verwendet, weil sie eine nicht entschlüsselbare Einwegfunktion schafft. Eine Hash-Funktion erzeugt einen mathematischen Algorithmus, der Daten beliebiger Größe auf einen Bit-String fester Größe abbildet. Ein Bit-String ist normalerweise 32 Zeichen lang und repräsentiert die Daten, für die das Hashing durchgeführt wurde. Der Secure Hash Algorithm (SHA) ist eine von mehreren verschlüsselnden Hash-Funktionen, die in Blockchains verwendet werden. Ein gebräuchlicher Algorithmus ist SHA-256, der einen nahezu eindeutigen Hash-Schlüssel fester Größe (256 Bit, 32 Byte) erzeugt. Praktisch können Sie sich einen Hash-Schlüssel als digitalen Fingerabdruck von Daten vorstellen, mit dem diese innerhalb der Blockchain an einer festen Position gehalten werden.
Netzwerk: Das Netzwerk setzt sich aus »vollständigen Knoten« zusammen. Sie können sich das so vorstellen, dass der Computer einen Algorithmus ausführt, der das Netzwerk sichert. Jeder Knoten enthält eine vollständige Aufzeichnung aller Transaktionen, die je in dieser Blockchain aufgezeichnet wurden.
Die Knoten befinden sich auf der ganzen Welt und können von jedermann betrieben werden. Es ist schwierig, teuer und zeitaufwendig, einen vollständigen Knoten zu betreiben, deshalb machen es die Betreiber nicht kostenlos. Der Anreiz für den Betrieb eines Knotens besteht darin, Kryptowährung zu verdienen. Der zugrunde liegende Blockchain-Algorithmus belohnt sie für ihre...