Die Blockchain

Die Bildung von Blockchains erfolgt durch das Aufzeichnen der Daten jeder Transaktion und deren Zusammenfassung in Blöcken. Anschließend erfolgt die Verknüpfung dieser Blöcke zu einer fortlaufend skalierbaren Kette. Jeder Block (NYSE:SQ) enthält neben den Transaktionsdaten einen Zeitstempel und einen kryptografischen Hashwert, der aus den Daten des vorherigen Blocks berechnet wird. Dieser Hashwert wird auch bei der Berechnung des nächsten Blocks verwendet. Dieser Prozess sorgt für die Verifizierung und Unveränderlichkeit der gesamten Blockchain. Wie Sedimente werden die Datensätze auf- respektive aneinandergereiht, wodurch der Inhalt nachträglich nicht mehr modifiziert werden kann. Der Ablauf sieht dann folgendermaßen aus:

1. Daten erfassen und Blöcke erstellen: Zu Beginn werden alle Transaktionsdaten gesammelt, wie z.B. Überweisungen von Geld oder Informationen. Diese Daten werden dann zu einem Block zusammengefasst. Jeder Block enthält eine bestimmte Anzahl von Transaktionen.

2. Block verknüpfen und Kette („Chain“) erstellen: Sobald ein Block erstellt ist, wird er über Hashwerte mit dem vorherigen Block verknüpft. Jeder Block enthält den Hashwert des vorherigen Blocks, um die Verbindung zwischen den Blöcken herzustellen. So entsteht die Blockchain.

3. Überprüfung und Konsens: Durch mathematische Algorithmen wie Signaturen wird sichergestellt, dass die Transaktionen korrekt sind. Um eine einheitliche Kette sicherzustellen, prüfen Kontrollprogramme, ob die erstellten Blöcke den festgelegten Regeln und Kriterien entsprechen. Durch ein Algorithmus-basiertes Abstimmungsverfahren einigen sich alle Teilnehmer darauf, welcher Block an die bestehende Kette angehängt wird. Dieser Konsensmechanismus gewährleistet die Einheitlichkeit der Blockchain.

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4. Dezentrale Speicherung: Die Blockchain wird von allen Teilnehmern des Netzwerks dezentral gespeichert. Jeder Teilnehmer hat eine identische Kopie der gesamten Blockchain. Dadurch wird sichergestellt, dass keine alleinige Instanz die Kontrolle über die Daten hat und dass die Informationen nicht verändert werden können.

5. Sicherheit durch Kryptografie: Die Blockchain verwendet kryptografische Methoden, um die Daten zu sichern. Jeder Block enthält einen kryptografischen Hash, der eine eindeutige Kennung darstellt. Wenn jemand versucht, die Daten in einem Block zu ändern, ändert sich auch der Hash und die Manipulation wird erkannt. Da jeder Teilnehmer eine Kopie der Blockchain besitzt, können die Daten eingesehen werden, jedoch können sie aufgrund von Verschlüsselung nicht von jedem gelesen werden. Zusätzlich ermöglicht eine digitale Signatur die eindeutige Zuordnung jeder Aktion oder Hinterlegung von Daten zu einem bestimmten Teilnehmer.

Miner spielen eine wichtige Rolle bei der Sicherung des Blockchain-Systems und der Bestätigung von Transaktionen. Sie verwenden den Hashwert, um die Integrität der Transaktion zu überprüfen. Ein Hashwert ist wie ein Fingerabdruck für Daten. Miner führen eine kryptografische Berechnung auf den Transaktionsdaten durch und vergleichen den daraus resultierenden Hashwert mit dem bereits im Block gespeicherten Hashwert. Wenn die beiden Werte übereinstimmen, wird die Transaktion als gültig angesehen. Hierbei werden keine Details der Transaktionen preisgegeben. Dieser Prozess wird fortlaufend wiederholt, um die Stabilität und Sicherheit des dezentralen Blockchain-Systems zu gewährleisten. Ein wichtiger Aspekt von Hashfunktionen ist, dass sie deterministisch sind. Das bedeutet, dass für dieselbe Eingabe immer derselbe Hashwert generiert wird. Jede noch so kleine Änderung in den Eingabedaten führt zu einem vollkommen unterschiedlichen Hashwert. Dies macht sie ideal für die Verwendung in der Blockchain, da selbst geringfügige Änderungen in den Transaktionsdaten zu komplett unterschiedlichen Hashwerten führen würden. Hashwerte haben einige Eigenschaften, die in der Blockchain von Bedeutung sind. Sie sind "Einwegfunktionen", was bedeutet, dass es praktisch unmöglich ist, aus einem gegebenen Hashwert die ursprünglichen Eingabedaten zu rekonstruieren. Sie sind auch "kollisionsresistent", was bedeutet, dass es äußerst unwahrscheinlich ist, dass zwei unterschiedliche Eingabedaten denselben Hashwert erzeugen.

Blockchains haben viel Aufmerksamkeit als zugrundeliegende Technologie für Kryptowährungen, wie Bitcoin und Ethereum, erhalten. Doch ihre Einsatzmöglichkeiten gehen weit über den Finanzsektor hinaus. Bei der Überprüfung von Kommunikationssystemen, wie beispielsweise der elektronischen Gesundheitskarte oder der Übermittlung militärischer Geheimnisse, können Blockchains als unveränderbares Protokoll dienen. Alle Transaktionen werden transparent und manipulationssicher in der Blockchain festgehalten, was eine verlässliche Überprüfung ermöglicht. Blockchains bieten auch Möglichkeiten für die sichere Verwaltung von Kommunikationssystemen. Durch die dezentrale Natur der Blockchain-Technologie können Informationen sicher und effizient zwischen verschiedenen Parteien ausgetauscht werden, ohne dass eine weitere Instanz als Vermittler erforderlich ist. Dies erhöht die Sicherheit, Transparenz und Effizienz von Kommunikationssystemen.

Ein weiterer vielversprechender Anwendungsbereich für Blockchains ist die Verwaltung von Lieferketten. Die Blockchain-Technologie ermöglicht die Verfolgung von Produkten entlang der gesamten Lieferkette, vom Hersteller über Speditionen bis hin zum Endkunden. Alle beteiligten Parteien können die Transaktionen und den Zustand der Produkte in Echtzeit überprüfen und so eine absolute Transparenz in der Lieferkette gewährleisten. Dies kann zu erheblichen Kosten- und Zeitersparnissen führen. Natürlich sind Kryptowährungen nach wie vor einer der bekanntesten Anwendungsbereiche von Blockchains. Die Blockchain-Technologie ermöglicht theoretisch die sichere und effiziente Übertragung von digitalen Vermögenswerten, ohne dass Vermittler, wie Banken, erforderlich sind. De facto aber hat das zu einer Vielzahl von neuen Finanzdienstleistern geführt, wie Börsen, Kreditvergabeplattformen und Zahlungsabwicklungen über Smart Contracts. Somit bestehen in der praktischen Anwendung noch immer Vermittler, tragen aber eben nicht mehr den Namen “Bank”. Genutzt werden kann die Blockchain aber auch tatsächlich ohne externe Handelsplattform, erfordert aber Programmierkenntnisse und eine Hardware-Infrastruktur, welche die meisten Nutzer nicht besitzen.