Blockchain-Technologie


Die Blockchain – eine Geschichte von Gästen, Kuchen und Computern

Alle reden von Blockchain-Technologie. Aber wer kann einigermassen schlüssig und einfach erklären, wie sie funktioniert? Dabei ist es doch eigentlich ganz einfach ...

Ein deutscher Marketing- und Informatikprofessor erzählt jeweils ungefähr folgende Geschichte: Stellen Sie sich vor, es sind viele Leute zu einer Party eingeladen, und der Gastgeber hat keine Zeit, ständig zu kontrollieren, ob alle Gäste da sind und den verlangten Kuchen mitgebracht haben. Also verteilt er einigen seiner Freunde auf dem Fest Gästelisten, damit sie bei jedem Neuankömmling kontrollieren, ob er auf der Liste steht und den Kuchen abgegeben hat. Jeder, der einen Neuankömmling entdeckt, setzt hinter dessen Namen auf der Liste einen Haken, und einen zweiten, wenn dieser seinen Kuchen aufs Kuchenbuffet gestellt hat. Nun hält er seine aktualisierte Liste hoch, und seine Kollegen kontrollieren und bestätigen die Richtigkeit der Angaben – und haken die beiden Angaben auch auf ihrer Liste ab. Damit sind sämtliche Listen auf dem aktuellen Stand, und für den Gastgeber ist es nun äusserst einfach, mit einem schnellen Kontrollblick auf irgendeine der Listen zu prüfen, wer hier ist und auch Kuchen mitgebracht hat.

Gemeinsames Wissen und Kontrolle sorgen für Sicherheit

Nur Berechtigte dürfen die Gästeliste nachführen und nutzen, also der Autor der Liste und die von ihm bestimmten Kontrolleure. Schummelt einer und lässt eine Person herein, die nicht auf der Liste steht, protestieren seine Kollegen sofort gegen diese unzulässige «Transaktion» und übertragen sie nicht auf ihre Liste. 

Die Blockchain: Neue Kerntechnologie oder Blase?

Die Blockchain-Technologie beschäftigt grosse Teile der Industrie: Sie gilt als Zukunftstechnologie, die für grundlegende Umwälzungen in der Wirtschaft
sorgen wird. Einige Fachleute sagen ihren unmittelbar bevorstehenden Durchbruch auf breiter Front voraus, und nur noch wenige Skeptiker halten sie für einen kurzlebigen Hype.

Eines ist klar: Die Blockchain-Technologie ist eine Realität, und viele Spezialisten sind schon heute überzeugt, dass die durchgehende Digitalisierung mit Sicherheit Blockchain-Technik nutzen wird. Ein grosser Teil der neuen Anwendungen in der Industrie 4.0 wird auf ihre speziellen Eigenschaften angewiesen sein, und für das «Internet of Things», die Logistik oder die Einbindung von externen Komponentenherstellern in die Lieferkette ergeben sich spannende Möglichkeiten. Die International Data Corporation IDC rechnet übrigens damit, dass Blockchain-Mechanismen bis 2019 einen festen Bestandteil von rund einem Fünftel der I0T-Anwendungsfälle ausmachen.

Was bringt die Blockchain?

Grundsätzlich kann man es so formulieren: Was das Internet für die Information ist, ist die Blockchain für Transaktionen, und das nicht nur im finanziellen Sinn, also für den Austausch von Werten und Gegenwerten, sondern auch von Daten. Die Blockchain ist also nicht gleichbedeutend mit Bitcoin und Konsorten, sondern die Kryptowährungen sind einfach eine Anwendung, die sich dieser Technologie bedient.

«Die Blockchain hat das Potenzial, die Arbeitsweisen eines Industriebetriebs zu verändern und völlig neue Möglichkeiten zu eröffnen. »

Im Prinzip ist die Blockchain eine Art Datenbank, die nicht auf einem einzigen Server, sondern auf vielen vernetzten Rechnern untergebracht ist. Die Datensätze (Blocks) werden verschlüsselt und chronologisch hintereinander in einer «Datenkette» abgelegt. Jedes Glied in der Kette ist auf das vorherige angewiesen, um den Datensatz zu vervollständigen, und jede Änderung oder jede neue Dateneingabe basiert auf dem vorangegangenen Kettenglied.

Alle Rechner im Netz halten sich immer auf dem aktuellen Stand, und sobald der Kette ein neuer Block hinzugeführt wird, einigt sich das gesamte Rechner-Netzwerk mithilfe eines «Konsensfindungs-Algorithmus» darüber, ob die Transaktion oder der Eintrag korrekt ist.

«Die Blockchain könnte bis in 10 Jahren einen radikalen Umbau der Wirtschaft einleiten.»

Für die Industrie bedeutet das: Die Blockchain-Technologie bietet ihr eine vernetzte Plattform, auf der Daten, Werte oder Eigenschaften von Dingen irreversibel abgespeichert werden können – Produktionsdaten, wichtige Messwerte oder Verträge, auf die man sich geeinigt hat.

Vorteile der Blockchain-Technologie

Durch die enorme Rechenleistung, die in den vernetzten Computern der Blockchain gebündelt wird, bietet diese Technologie grosse Vorteile gegenüber normalen Datenbanklösungen:

Integrität der Daten: Da in der Blockchain jeder Eintrag durch eine verschlüsselte Prüfsumme gesichert ist («Hashing»), ist es praktisch nicht möglich, Daten zu ändern. Dazu kommt, dass jeder Änderungsversuch nachvollzogen werden kann: Manipulations- und Hack-Versuche werden sehr schnell entdeckt.

Zuverlässigkeit: Die Daten der Blockchain sind nicht zentral, sondern auf allen beteiligten Rechnern gespeichert. Fällt einer davon aus, übernehmen die anderen. Damit ist das System hochverfügbar; die Disaster Recovery, also das Wiederherstellen ausgefallener Rechner, ist einfach, da jedes System über eine Kopie der Daten verfügt.

Geschwindigkeit und Speicherung: Die Blockchain speichert Daten beinahe in Echtzeit. So können auch grosse Informationsmengen sehr schnell ausgetauscht und aktualisiert werden.

Transparenz: Das System der Blockchain ist unveränderbar und nachvollziehbar – jede Transaktion und ihre Auswirkungen auf die Vertragspartner kann sichtbar gemacht und analysiert werden.

Blockchain als neue Kerntechnologie

Grosse Unternehmen wie Daimler oder Audi sind bereits daran, die Möglichkeiten von Blockchain-Anwendungen zu untersuchen, und sie rechnen damit, dass schon bald erste konkrete Schritte für die praktische Anwendung eingeleitet werden. Auch andere Industrieunternehmen haben entsprechende Teams und Task Forces ins Leben gerufen. In einem Interview gibt sich der Leiter Group Treasury der Audi AG überzeugt: «Selbstverständlich beschäftigen auch wir uns schon seit Längerem mit der Technologie. Aus unserer Sicht ist die Blockchain nicht einfach ein Hype, sondern ähnlich wie vor gut 25 Jahren das Internet, eine neue Kerntechnologie. Sie hat das Potenzial, die verschiedenen Arbeitsweisen eines Industriebetriebs zu verändern und uns neue Möglichkeiten zu eröffnen.»

Typisch übrigens, dass dieses Statement von einem Unternehmen kommt, das mit vielen Zulieferbetrieben zusammenarbeitet. Denn gerade im Bereich des Supply-Chain-Managements sehen viele Firmen grosses Potenzial.

Im Zentrum stehen meist Smart Contracts, also intelligente Verträge, die durch ihre unveränderbare Position auf der Blockchain sogenannte Intermediäre überflüssig machen, also Instanzen, die alle Schnittstellen überwachen und die Abläufe bzw. Transaktionen kontrollieren. Dadurch können Verträge und komplette Verwaltungsaufgaben günstiger, sicherer, leichter nachvollziehbar und vor allem auch schneller werden. So schafft die Blockchain letztlich eine Plattform, die sowohl bei bekannten als auch bei unbekannten Partnern die Erfüllung von Verträgen garantiert.

Konkrete Anwendungen in Sicht

Zum Beispiel Logistik: Einfache Verträge und kontinuierliches Tracking von Frachtstücken werden wesentlich vereinfacht. Durch die Blockchain können Güter in Containern leicht an verschiedene Parteien übertragen, aufgeteilt oder neu verteilt werden. Schon heute wird diese Technik praktisch genutzt, und verschiedene Firmen arbeiten daran, die Logistik zu vereinfachen und bei internationalen Transporten grosse Verwaltungskosten zu sparen. Eines der ersten Unternehmen, das bereits Blockchain-Anwendungen einsetzt, ist die Containerschiff-Reederei Mærsk.

Zum Beispiel Energie: Der komplexe Energiemarkt könnte durch die Transparenz und Nachverfolgbarkeit der Blockchain-Technologie einen grossen Schritt nach vorn machen. So könnten private Energieeinspeiser besser und schneller abrechnen; Intermediäre wie Stromlieferant und Stromgrosshändler könnten in letzter Konsequenz überflüssig werden, wenn Stromerzeugungseinheiten und Stromabnehmer direkt und automatisiert miteinander interagieren. So könnten Verbraucher jederzeit – und in Echtzeit – auf ein günstiges Angebot wechseln. Es wäre auch möglich, kurzfristig Lasten und Erzeugungsanlagen bei Kunden zu steuern, um Ausgleichsenergie zu vermeiden.

«Produktionsdaten, Messwerte oder Verträge können in einer Blockchain irreversibel gespeichert werden.»

Zum Beispiel Internet of Things (IoT): Die Blockchain-Technologie ermöglicht eine schnellere und effizientere Kommunikation zwischen autonomen Geräten. Gleichzeitig kann die Funktionstüchtigkeit von IoT-Geräten in der Blockchain sichergestellt werden. Zwar löst die Blockchain nicht jedes Sicherheitsproblem für IoT-Geräte, doch sie kann helfen, den Datentransfer vor böswilligen Akteuren zu schützen. Auch wenn es darum geht, die Herkunft und Zusammensetzung komplexer Produkte der ganzen Herstellungskette entlang transparent nachzuvollziehen, bietet sich die neue Technologie an. So kann zum Beispiel die Produktsicherheit im Bereich von Komponenten sichergestellt werden, die im 3D-Druckverfahren hergestellt werden: Die Blockchain regelt das Verhältnis zwischen Konstrukteuren, Druckdienstleistern und Endkunden und macht so das Lizenzmanagement sicherer, von der Erzeugung der Druckdaten über den Austausch mit Dienstleistern bis zur Kennzeichnung der Werkstücke mit RFID-Chips und deren Kontrolle durch Sensoren. Damit wird gewährleistet, dass nichtautorisierte Personen keine Bauteile mit minderwertigen Materialien nachdrucken, Konstruktionspläne abändern oder mehr Teile drucken als vereinbart und dadurch Sicherheitsrisiken generieren bzw. Lizenzen umgehen können. Weitere Möglichkeiten liegen im Fog Computing (Geräte können ihre freien Ressourcen wie Speicherplatz, Rechenzeit, Bandbreite etc. verkaufen) oder im autonomen Messdatenhandel durch bestimmte Sensoren.

Mit der «Trusted IoT Alliance» hat Bosch kürzlich ein Bündnis mit Partnern geschlossen, das sich mit gemeinsamen Anwendungen rund um die Blockchain befassen will. Die Industrie macht sich also bereit!

Also sofort eine Blockchain einrichten?

Einige grosse Unternehmen haben bereits damit begonnen, interne Blockchain-Infrastrukturen aufzubauen. Viele dienen vorerst der Forschung, werden aber schon bald auch produktiv eingesetzt werden. Auch erste Cloud-Anbieter arbeiten am Aufbau öffentlicher Blockchain-Rechnerleistung.

«Mit der Blockchain lässt sich Vertrauen schaffen zwischen Partnern, die sich noch nicht aus bestehenden Prozessen kennen.»

Organisationen wie Ethereum («Blockchain 2.0») oder IBM und Linux mit der Blockchain-Anwendung Hyperledger sind daran, ihre Konzepte zu kommerzialisieren. Weitere Anbieter stehen in den Startlöchern, und es ist damit zu rechnen, dass über kurz oder lang viele grosse Industrieunternehmen mit ihren Zulieferern erste Smart Contracts abschliessen.

Fazit

Auch wenn viele angekündigte Blockchain-Anwendungen noch nach Zukunftsmusik tönen: Die Technologie ist nicht aufzuhalten. Thomas Pusch-mann, Leiter des Fintech Innovation Lab (Uni Zürich), erwartet denn auch, dass die Blockchain einen grundlegenden Umbruch der Wirtschaft einleiten wird. Allerdings noch nicht gleich heute oder morgen; bis zum radikalen Umbau der Wirtschaft könne es durchaus noch zehn Jahre dauern. Jetzt befinde sich der Hype auf seinem Höhepunkt, in den nächsten zwei, drei Jahren folge ein «Tal der Desillusionierung» – aber dann werde es richtig losgehen mit konkreten Umsetzungen.

Ob man es sich heute vorstellen kann oder nicht: Es lohnt sich, der Blockchain-Technologie offen gegenüberzustehen, ihre Entwicklung zu verfolgen und sich darauf vorzubereiten.