Blockchain Technologie & Anwendungsbeispiele in der Industrie und Wirtschaft

Blockchaintechnologie:

Im ersten Teil des Blogartikels geht es um einen allgemeinen Überblick über die Blockchaintechnologie sowie den damit verbundenen Vor- und Nachteilen bei der Nutzung dieser geben.

Im zweiten Teil wird auf bestehende und potenzielle Anwendungsbeispiele in der Industrie und Wirtschaft eingegangen, um die Thematik anhand konkreter Beispiele aufzuzeigen.

Was ist die Blockchain?

Die Blockchain wird im Allgemeinen als dezentrale, stetig wachsende Datenbank bezeichnet, die sämtliche Transaktionen transparent für alle Beteiligten der Blockchain abbildet. Dezentral deshalb, weil die Datenbank gespiegelt auf allen beteiligten Rechnern im Netzwerk liegt und über diese kontinuierlich erweitert wird. Im Unterschied zum klassischen Internet, werden nicht nur Daten bzw. Informationen ausgetauscht, sondern Werte.

Der Aufbau der Blockchain ist dabei wie eine Kette aus Blöcken zu sehen, d.h. eine Transaktion innerhalb der Blockchain wird als Block inklusive Zeitstempel abgespeichert und wirkt sich direkt auf die nächste und somit alle weiteren Transaktionen bzw. Blöcke aus. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass es sich um valide Transaktionen handelt und kein Missbrauch vorliegt, da Blöcke aus der Vergangenheit nicht verändert werden können. Die und Transaktionen und Blöcke selbst werden dabei mit Hash-Werten versehen und somit verschlüsselt gespeichert. Im Falle einer Bezahlung eines Nutzers der Blockchain über eine digitale Währung, wird dies als Transaktion in der Blockchain „aufgezeichnet“.

Der Aufbau der Blockchain ist also konzeptionell entgegengesetzt zu dem einer zentralen Datenbank. Sie wächst nicht, indem ein Programmierer weitere Datenbanktabellen oder –felder hinzufügt oder eine Software diese anlegt. Die Blockchain wächst durch die Rechenleistung von einzelnen Nutzern, auch „Minern“ genannt. Die Computer dieser Nutzer lösen mit ihrer Rechenpower komplexe mathematische Problemstellungen, was letztlich dazu führt, dass ein neuer Block innerhalb der Blockchain zur Verfügung gestellt wird. Auf Grund der Tatsache, dass dies der einzige Weg für den Ausbau der Blockchain ist, ist gleichzeitig sichergestellt, dass die Blöcke sicher sind.

Welche Blockchains gibt es und wo finden sie ihre Anwendung?

Die bekanntesten öffentlichen Blockchains sind die der so genannten Kryptowährungen, Beispiele hierfür sind Bitcoin oder Etherium. Sie wachsen praktisch sekündlich und gewinnen täglich mehr Einfluss am internationalen Finanzmarkt.

Neben diesen öffentlich zugänglichen Blockchains existieren mittlerweile aber auch diverse private Blockchains, auf die nur bestimmte Beteiligte Zugriff haben. Diese meist von Wirtschaftsunternehmen initiierten Projekte dienen oftmals prototypischen Versuchsstellungen, um bestimmte Szenarien zu testen, bevor man in einem zweiten Schritt öffentliche Blockchains nutzt.

Abgrenzung gegenüber zentralen Systemen

Wird die Blockchain verwendet, um Transaktionen am Markt zu tätigen, so geschieht dies direkt zwischen den Nutzern, also Peer-to-Peer. Es wird kein zentraler Server oder eine zentrale Kontrollinstanz benötigt, die den Service oder gar die Plattform zur Verfügung stellt. Am Beispiel von Finanztranskationen kann man dies besonders anschaulich machen: Die Nutzer können sich gegenseitig mit einer virtuellen Währung bezahlen, ohne dass eine Bank oder ein Dienst wie PayPal notwendig wird. Das Geschäftsmodell dieser so genannten „Gatekeeper“ wird also umgangen und dadurch ausgehebelt. Eine der zentralen Konsequenzen daraus, die Mittelmänner aus dem Prozess zu entfernen, ist eine erhebliche Kostensenkung, da die üblichen Handelsspannen verschwinden.

Vorteile der Blockchain

Wie bereits erwähnt, werden Transaktionen und Blöcke ausschließlich verschlüsselt übertragen, wodurch ein höchstes Maß an Sicherheit durch die Architektur der Blockchain gegeben ist.

Durch den dezentralen Ansatz und der Tatsache, dass sich die Blockchain auf den Rechnern der Nutzer selbst und keinen Servern befindet, entsteht kein so genannter „Single Point of Failure“ wie bei klassischen Software Systemen.

Begriffsdefinition „Single Point of Failure“

Unter einem Single Point of Failure (kurz SPOF, englisch für etwa einzelne Stelle des Scheiterns) versteht man einen Bestandteil eines technischen Systems, dessen Ausfall den Ausfall des gesamten Systems nach sich zieht. (Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Single_Point_of_Failure)

Öffentliche Blockchains sind für jedermann einsehbar, was den Nutzern maximale Transparenz über die Transaktionen gewährt. Die Tatsache, dass keine Gatekeeper vorhanden sind, erhöht die Transparenz ebenfalls.

Wird eine Transaktion innerhalb der Blockchain getätigt, so geschieht dies in Echtzeit. Dadurch ist die Performance grundsätzlich höher einzustufen als bei zentralen Architekturen, bei denen oftmals ein Flaschenhals vorliegt. Die in der Theorie hohe Performance kommt in der Praxis derzeit allerdings nicht immer zum Tragen, da die Systeme noch nicht dafür ausgelegt sind (siehe hierzu auch „Nachteile“).

Nachteile der Blockchain

Die Abwesenheit eines Gatekeepers bedeutet zugleich, dass es keinen zentralen Betreiber gibt, der sich um den Nutzersupport oder die Wartung der Anwendung kümmert. Auch die Weiterentwicklung wird nicht proaktiv von einzelnen Stellen voran getrieben sondern von den Nutzern selbst. In der Vergangenheit führte dies bei Open Source Technologien manchmal dazu, dass die Weiterentwicklung stagnierte.

Ein großer Nachteil der Blockchain, der nach Expertenmeinung erst in den nächsten drei bis fünf Jahren ausgemerzt werden kann, ist die aktuelle Performance, was die Menge der Transaktionen pro Sekunde betrifft. Ein Beispiel: Bitcoin, die wohl bekannteste Kryptowährung, kann derzeit ca. drei bis vier Transaktionen pro Sekunde verwalten, Ethereum bringt es auf ca. fünf bis sechs Transaktionen pro Sekunde. Im Vergleich: Visa als zentraler Anbieter verarbeitet ca. 1.700 Transaktionen und der Dienst PayPal immerhin 60 Transaktionen pro Sekunde – also deutlich mehr, mit dem Unterschied, dass sowohl Visa als auch PayPal mit dieser Menge bei weitem noch nicht ausgelastet sind – im Gegenteil zu ihren dezentralen Pendants.

Praxisbeispiele in der Wirtschaft und im öffentlichen Leben

In erster Linie verbinden die Menschen mit der Blockchaintechnologie die bekannten Kryptowährungen, wie zum Beispiel Bitcoin oder Ethereum. Diese haben den Vorteil, dass sie einerseits verschlüsselt und somit sehr sicher sind, andererseits über bestimmte Analyseverfahren (z.B. Chainalysis) auch überwacht werden können, so dass Kriminellen, die zum Ziel haben, Geld zu waschen, leichter das Handwerk gelegt werden kann.

Darüber hinaus existieren viele weitere Beispiele, bei denen die Blockchain sinnvoll eingesetzt wird oder werden könnte.

So zum Beispiel macht der offene, dezentrale Ansatz überall dort Sinn, wo im Allgemeinen eine Intransparenz über den Herstellungs- oder Handelsprozess eines Wirtschaftsgutes herrscht. Dort zum Beispiel, wo Menschen auf zentrale Einrichtungen, wie Bio- oder Fairtrade- Zertifikate vertrauen (müssen) und man sich dennoch nicht sicher sein kann, ob wirklich jeder Schritt in der Kette „sauber“ ist. So ist es mit Hilfe der Blockchain Technologie möglich, jeden Schritt vom Anbau bis zum Verkauf von Kaffee oder Tee nachzuverfolgen, indem jeder Beteiligte seine Transaktionen darüber abwickelt. Unsachgemäßer Anbau, Mängel in der Lieferkette oder gar der Verkauf gefälschter Artikel können durch diesen Prozess verhindert werden.

Ein weiteres beliebtes Beispiel, das allerdings noch „Zukunftsmusik“ ist: Der einzelne Nutzer wird zum Händler für Energie, indem er seinen privaten Haushaltsstrom anderen zur Verfügung stellt. So könnte jemand mit einem Elektroauto an einer private Stromtankstelle (beispielsweise ein Parkplatz mit Induktionsfeld) eines Nutzers auftanken und über die Blockchain werden die verbrauchten Kilowattstunden automatisch bezahlt.

Dass durch die Blockchain der Automatisierung kaum Grenzen gesetzt sind, wird im Use Case „Internet of Things (IoT)“ ersichtlich: Über so genannte „Smart Contracts“, also zwischen zwei Softwaresystemen geschlossene Verträge, gibt man einer Maschine die Freiheit, sich selbst zu verwalten. So könnte künftig eine Waschmaschine nicht nur eine Meldung ausgeben, wenn die Wartung fällig wird, sondern direkt und automatisiert den Service-Techniker verständigen, der die Waschmaschine warten kann. Würde diese Waschmaschine in einem über Terminal und PIN-Code zugänglichen Waschraum stehen, so könnte der Service-Techniker mit einmalig gültigen Zugangsdaten dort seine Arbeit verrichten, ohne dass der Besitzer zuhause sein muss. Schließlich würde die Waschmaschine nach erfolgter Wartung auch die Bezahlung übernehmen – und durch die Transparenz der Blockchain kann der Besitzer jederzeit die Korrektheit sämtlicher Schritte überwachen.

Im Gesundheitssektor, der praktisch jedes einzelne Individuum eines Landes betrifft, könnte ebenfalls viel Transparenz geschaffen werden. So könnte eine für alle notwendigen Beteiligten einsehbare Krankenakte erheblichen Kommunikationsaufwand zwischen den einzelnen Stellen (verschiedene Fachärzte, Krankenhäuser, Krankenkassen, …) reduzieren, die Geschwindigkeit von Untersuchungen erhöhen und Behandlungszyklen verkürzen. Darüber hinaus können fehlerhafte Einschätzungen oder Nachlässigkeiten im Prozess besser aufgedeckt werden.

Auch bei Wahlen könnte durch den Einsatz der Blockchain Technologie potenziellen Manipulationen vorgebeugt werden. So ist es dem Wähler jederzeit möglich, einzusehen, welchen Verlauf exakt seine Stimme von der Abgabe über die Auszählung bis zur gewählten Partei oder dem gewählten Politiker genommen hat.

Ein ähnlicher Anwendungsfall wäre im Bereich von Spenden und gemeinnützigen Einrichtungen denkbar. Des öfteren liest man davon, dass getätigte Spendengelder nicht bei den Bedürftigen selbst ankommen, sondern auf dem Weg dorthin verschwinden. Egal ob diese erhöhten Verwaltungskosten der Behörden oder kriminellen Machenschaften zum Opfer fallen – mit Hilfe der Blockchain wäre jeder Schritt in der Kette dokumentiert, jede Transaktion der einzelnen Nutzer würde zu dem eigentlichen Ziel beitragen, nämlich die Spende an den richtigen Ort zu bringen.

Auch im Bereich des Gebrauchtwagenhandels ist die Blockchain ein probates Mittel, um Betrug vorzubeugen. So könnte dem Manipulieren von Kilometerständen entgegengewirkt werden, indem die gefahrenen Kilometer mit den GPS-Daten eines Autos abgeglichen werden. Dies hat auch die Europäische Union auf den Plan gerufen, weshalb derzeit an einer anonymisierten Lösung dieses Problems gearbeitet wird, um das verlorengegangene Vertrauen der Käufer in den Gebrauchtwagenmarkt europaweit zurückzugewinnen.

Fazit

Obwohl die Blockchaintechnologie de facto bereits seit 2008 existiert, so hat sie vor allem in der jüngeren Vergangenheit in Verbindung mit dem rasanten Aufstieg des Bitcoin Schlagzeilen gemacht. Laut einer aktuellen Studie des Bitkom (Bundesverband Informationswirtschaft, Telekommunikation und neue Medien e. V.) glaubt jedes vierte Unternehmen daran, dass die Blockchain eines der digitalen Trendthemen im Jahr 2018 werden wird, was sie in die Top 10 der Trendtechnologien aufsteigen lässt. Ob sie letztlich ein ähnliches Disruptionspotenzial hat, wie beispielsweise das Internet in den 90ger Jahren, wird sich zeigen. Dies hängt in erster Linie davon ab, welche Use Cases entstehen und ob sich die Gesellschaft flächendeckend auf das dezentrale Modell der Blockchain einlassen wird.

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Ansprechpartner: Ute Seelig oder Martin Stoll