Blockchain-Technologie: Nur ein Hype oder doch mehr?

Was sind Kryptowährungen und wie funktionieren sie? Was sind Inital Coin Offerings (ICOs)? Und was ist die Blockchain genau? Welche Auswirkungen wird die Technologie auf mich, auf die Gesellschaft und meine Industrie haben? Ist das alles nur ein Hype? Diese Fragen stellen sich derzeit viele Menschen. Dieser Beitrag ist ein Versuch, das Thema greifbar zu machen und bietet einen Einstieg aus verschiedenen Blickwinkeln.

1. Die Welt der Kryptowährungen

Derzeit existieren über 1.000 Kryptowährungen, 1 aber nur eine paar Dutzend sind auch relevant. Die „Gründung“ einer eigenen Kryptowährung ist verhältnismäßig einfach. Nach der Entscheidung für eine Basistechnologie werden die Konfiguration nach den eigenen Vorstellungen angepasst und ein paar Nodes (Server) betrieben. Danach stellt sich die Frage, ob auch andere dieser neuen Kryptowährung einen Nutzen bzw Wert zuschreiben und bereit sind, diese zu kaufen bzw eigene Nodes zu betreiben.

 

1.1. Bitcoin

Die Kryptowährung Bitcoin besteht seit dem Jahr 2009. Sie ist die bekannteste digitale Währung und hat die höchste Markt­kapitalisierung. Mit dem Bitcoin-Protokoll war es zum ersten Mal möglich, Werte, in diesem Fall Bitcoins, ohne einen Mittelsmann weiterzu­geben und zu verwalten. Die Währung hat aber auch Nachteile:

Das Transaktionsvolumen (ca drei bis sechs Transaktionen pro Sekunde) ist beschränkt,
langsam (zehn Minuten Blockzeit; dh, es kann länger als zehn Minuten dauern, bis eine Transaktion verarbeitet wird) und
hat einen enorm hohen Energieverbrauch (eine Transaktion verbraucht ca 300 kWh Strom-Stand Jänner; das entspricht ca 1.500 km mit einem Tesla-S oder 300 Stunden Staubsaugen).
Ihre Logik ist nur eingeschränkt abbildbar (keine sog Smart Contracts) und
die technische Weiterentwicklung des Protokolls erfolgt sehr langsam, weil alle relevanten Marktteilnehmer einer Anpassung des Codes zustimmen müssen.

Diese Nachteile waren vielen Mitgliedern der Bitcoin Community bewusst, deshalb entwickelten sich andere Kryptowährungen.

1.2. Ethereum

Ethereum ist das vielversprechendste neue Blockchain Framework. Bei Ethereum ist die Kryptowährung Mittel zum Zweck. Mit ihr werden die Betreiber der Infrastruktur, die Miner, entlohnt. Dennoch wird auch mit Ethereum spekuliert.

Vitalik Buterin, ein junger Kanadier, hat es sich zum Ziel gesetzt, mit Ethereum einen dezentralen Weltcomputer zu entwickeln. Dadurch soll es möglich sein, eine Logik in Form der Programmiersprache Solidity in der Ethereum Blockchain abzulegen. Dies wird Smart Contract genannt. Der Smart Contract wird durch Events von außen angestoßen und führt vordefinierte Befehle aus. Die Vorteile gegenüber zentralen Systemen liegen in der Transparenz, Unveränderbarkeit sowie vorhandenen und ausfallsicheren Infrastruktur. Die Verarbeitung der Befehle wird mittels Ether bezahlt. Die ersten konkreten Implementierungen sind ua die Erzeugung, der Handel und die transparente Verwaltung von Zertifikaten sowie die Unternehmensfinanzierung mittels Ausgabe von Tokens (ICOs).

1.3. Weitere Kryptowährungen

Neben Bitcoins und Ethereum bestehen Dutzende weitere Initiativen, die versuchen, sich zu etablieren. Einige haben den Fokus auf reinem Geldtransfer, etwa Monero, Litecoin und Ripple. Andere wollen einen ähnlichen Weg wie Ethereum bestreiten, zB NEM oder NEO. Eine dritte Art fokussiert sich auf spezialisierte Anwendungen wie Peer-to-Peer-Speicher­verwaltung (Storj, Siacoin).

 

2. Initial Coin Offering

Ein ICO wird meist auf der Ethereum Public Blockchain durchgeführt. In einem Smart Contract wird festgelegt, dass, wenn Ether an eine bestimmte Adresse überwiesen werden, dafür sog Token ausgezahlt werden. In den meisten Fällen repräsentieren diese Token Gutscheine, die für die Verwendung eines zukünftigen Produkts eingelöst werden können. Sie stellen keinen Anteil am Unternehmen dar und berechtigen auch nicht zu Auszahlungen.

An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass ein Großteil der ICOs keiner Fundamentalanalyse standhält. Die Produkte sind zumeist nur am Papier beschrieben, das Team ist unerfahren und klein, sehr oft lassen sich die Produkte, die in sog White Papers beschrieben sind, mit den derzeitigen Technologien nicht umsetzen. Weiters wird in den wenigsten Fällen festgelegt, was man für die Token in Zukunft genau bekommen soll.

Der ICO-Hype wird bald enden. Er zeigt aber, wie die Technologie genutzt werden kann. Die Methodik der Ausgabe und Verwaltung von Wertgegenständen wird wohl sehr bald auch Eingang in die „geregelte“ Unternehmensfinanzierung finden. Anleihenausgaben oder Aktienausgaben und deren Verwaltung (inkl Stimm­rechte, Auszahlungspläne etc) lassen sich durch die Blockchain-Technologie vereinfachen. Für den Einsatz der Technologie müssen allerdings noch rechtliche Rahmenbedingungen geschaffen werden.

 

3. Technologische Grundlagen

Um die Auswirkungen der Technologie einschätzen zu können und neue Geschäftsmodelle zu entwickeln, ist es notwendig, sich mit den Grund­prinzipien vertraut zu machen. Es besteht keine eindeutige Definition dafür, was eine Blockchain ist. Im Prinzip ermöglicht sie den Austausch digitaler Werte ohne eine zentrale Stelle. Abb 1 zeigt, was eine Blockchain wie Bitcoin ist.

Abb 1: Definition Blockchain

 

3.1. Geschichte

3.1.1. Internet der Informationen

Das Jahr 1990 gilt als Geburtsstunde des Internets: An der „Europäischen Organisation für Kernforschung“ (CERN) wurde von Sir Berner Lee der erste Webserver in Betrieb genommen. Das Internet war eine groß­artige Erfindung, um Informationen in Netzwerken auszutauschen. Heute sind beinahe alle Bereiche des Lebens und Wirkens von dieser Erfindung beeinflusst. Viele Geschäftsmodelle, etwa der Handel, wurden durch das Internet „disrupted“, andere, etwa Social Media, gar neu erfunden.

Eines kann das Internet jedoch nicht: Es kann keine Wertgegenstände verwalten. Um Betrug zu verhindern, werden für die Transferierung von Werten immer Mittelsmänner benötigt (zB eine Bank).

 

3.1.2. Internet der Wertgegenstände: Die Blockchain

3.1.2.1. Blockchain 0.1: Bitcoin

Im Jahr 2008 wurde die Blockchain-Technologie im White Paper von Satoshi Nakomoto zum ersten Mal beschrieben. 2 Bereits zuvor gab es Versuche, Geld digital und ohne Mittelsmann zu verwalten; sie scheiterten alle.

Im Jahr 2009 wurde die erste Software auf Basis des Protokolls geschrieben und die ersten Nodes gingen ans Netz. Zu diesem Zeitpunkt war Bitcoin nur ein Experiment im Kreise von ein paar Kryptografen. Im Laufe der Zeit wurde die Community jedoch immer größer und die Software entwickelte sich weiter. Das Bitcoin-Protokoll funktionierte und zum ersten Mal in der Geschichte war es möglich, Werte (Bitcoins) ohne Mittelsmann oder zentrale Stelle sicher digital zu transferieren und zu verwalten. Das Internet der Wertgegenstände war erfunden.

3.1.2.2. Blockchain 0.2: Ethereum

Die Kryptowährung Bitcoin wurde nur für den Transfer von Bitcoins geschaffen. Vitalik Buterin erkannte schnell, dass die Technologie auch für andere Bereiche enormes Potenzial besitzt. 2013 beschrieb er Ethereum, eine neue Art von Blockchain, die es ermöglichte, beliebige Funktionen in Form von Programmen ( Smart Contracts) abzubilden. Abgesehen von der Einführung von Smart Contracts wollte Buterin mit Ethereum auch andere Probleme der Bitcoin-Implementierung lösen. So wollte er etwa die Skalierbarkeit, den Energieverbrauch und die Geschwindigkeit mit einem anderen Konsensmechanismus ( „Proof of Stake“) und dem sog „Sharding“ (Aufteilung der Daten auf mehrere Nodes) lösen.

Abb 2: Zeitleiste Blockchain

3.1.2.3. Blockchain 1.0: Die Zukunft

Die Blockchain-Technologie befindet sich am Anfang, entwickelt sich aber schnell weiter. Weiters hat sie noch einige technologische Hürden zu meistern. Wann die Konzepte umgesetzt werden, ist aktuell nicht absehbar. Es werden Zeiträume von zwei bis zehn Jahren genannt. Abb 2 zeigt den zeitlichen Verlauf der Technologie und listet beispielhaft auf, welche zusätzlichen Frameworks entstanden.

 

3.2. Technologie

Um das Blockchain-Protokoll in seinen Grundzügen zu verstehen, werden eigentlich nur zwei kryptografische Verfahren benötigt: die HASH- 3 und die Public-Key-Funktion 4 .

 

3.2.1. HASH

Eine HASH-Funktion generiert den „Fingerabdruck“ einer beliebigen digitalen Datei. Dieser Fingerabdruck ist einzig­artig und zufällig. Am gebräuchlichsten ist die HASH-Funktion SHA256, diese generiert einen 64-stelligen Hexadezimalcode.

 

3.2.2. Public-Key-Funktion

Eine Public-Key-Funktion erstellt ein Schlüsselpaar, das aus einem privaten und einem öffentlichen Schlüssel besteht. Folgende Aktionen können mit diesem Schlüsselpaar durchgeführt werden:

Eine digitale Datei kann mit dem privaten Schlüssel signiert werden, ähnlich einer Unterschrift. Mit dem öffentlichen Schlüssel kann die Echtheit der Unterschrift überprüft werden.
Mit dem öffentlichen Schlüssel kann eine Nachricht verschlüsselt und nur mit dem dazugehörigen privaten Schlüssel entschlüsselt werden.

 

3.2.3. Mining – Proof of Work (PoW)

Das Mining hat zwei Gründe: Der wichtigste besteht darin, dass dadurch die Unveränderbarkeit von Transaktionen abgesichert wird. Der zweite Grund besteht in der Geldschöpfung. Der einzige Ort, an dem neue Bitcoins entstehen, ist ein neuer gültiger Block. Die geschöpften Bitcoins gehören schließlich demjenigen, der den Block „gefunden“ hat.

Der Proof of Work in drei Schritten:

Schritt 1: Ein Node überprüft alle übermittelten Transaktionen mittels Signaturen auf ihre Gültigkeit und fasst diese in einen Hashwert zusammen.
Schritt 2: Über den Hashwert des vorherigen Blocks, den Hashwert der Transaktionen und eine Variable ( „Nonce“) wird wiederum ein Hashwert berechnet. Dieser Hashwert muss bestimmten Regeln entsprechen. Entspricht er diesen nicht, wird die Variable verändert und ein neuer Wert berechnet. Dies geschieht so lange, bis der Hashwert den Regeln entspricht oder ein anderer Node schneller war.
Schritt 3: Der gültige Block wird allen anderen Knotenpunkten übermittelt. Jeder Knotenpunkt überprüft den Block. Ist er gültig, wird er der Kette ( Chain) hinzugefügt.

Durch dieses Verfahren ist sichergestellt, das Daten, die einmal in die Blockchain aufgenommen wurden, unveränderbar sind. Eine Änderung von nur einem Bit hätte zur Folge, dass die Verkettung mittels der Hashwerte nicht mehr den Regeln entsprechen würde.

Die „Proof-of-Work“ -Methode gilt als die Ursprungs­methode. Mittlerweile sind aber bereits effizientere Verfahren wie „Proof of Stake“ oder „Proof of Authority“ in Permissoned-Blockchains im Einsatz, die die Nachteile (Energie und Zeitaufwand) des „Proof-of-Work“-Verfahrens eliminieren.

Abb 3: Mining

 

3.3. Arten von Blockchains

Seit dem Jahr 2009 wurde die Technologie weiterentwickelt. Es gibt eine Vielzahl verschiedener Blockchain-Implementierungen. Generell können Blockchains in Public und Private Blockchains unterteilt werden.

Abb 4: Public/Private Blockchains

3.3.1. Public Blockchains

Die bekanntesten Public Blockchains sind Bitcoin und Ethereum. Es gibt keine Zugangsbeschränkungen, diese Offenheit bringt auch Nachteile mit sich. Durch die Absicherungs­verfahren, das Mining, sind sie in ihrer Skalierbarkeit und Geschwindigkeit beschränkt und verbrauchen sehr viel Energie. Bei Public Blockchains gibt es eine weitere wichtige Ausprägung: die Public-/Permissioned- Variante. In dieser dürfen nur bestimmte Nodes Datenblöcke verifizieren, aber alle lesen bzw Transaktionen an das Netzwerk senden. Dies bringt den Vorteil, dass eine öffentliche Blockchain effizienter betrieben werden kann.

 

3.3.2. Private Blockchains

In privaten Blockchains sind Zugangsbeschränkungen implementiert. Es dürfen nur berechtigte Nodes Konsens über die Daten herstellen und lesen. Dies hat den Vorteil, dass andere Konsensmechanismen als die energieaufwendigen „Proofs of Work“ verwendet werden können. Zudem können auch höhere Geschwindigkeiten und Durchsatzraten erreicht werden. Derzeit bieten private Blockchains Durchsatzraten von einigen 100 Transaktionen pro Sekunde. Theoretisch sind sogar einige 1.000 möglich.

 

4. Auswahl betroffener Industrien

Finanzindustrie: In den letzten Jahren hat sich vor allem die Finanzindustrie mit der Blockchain-Technologie beschäftigt. Es werden laufend Pilotprojekte im Bereich Zahlungstransfer und Geldmengenmanagement durchgeführt. Bis dato hat sich allerdings noch keine Zentralbank dazu entschlossen, ihr Geldmanagement auf die Blockchain-Technologie umzustellen. Ein weiteres großes Themengebiet ist das Asset Management: Anleihen und Aktien könnten durch eine Blockchain verbrieft und effizient verwaltet werden.
Handel: Auf den Handelsmärkten ist in Bezug auf die Blockchain großes Interesse zu spüren. Die Technologie ist wie geschaffen, um den Handel mit beliebigen Gütern abzubilden. Pilotprojekte sind existieren im Energiehandel, erste Echtsysteme werden bereits geplant.
Supply-Chain-Management/Herkunfts­nachweise/Zertifikate: Die Blockchain-Technologie ermöglicht es, Lieferketten und Güter vom Rohstoff bis zum fertigen Produkt über mehrere Firmen hinweg einwandfrei zu verfolgen. Im Einzelhandel besteht großes Interesse an der Technologie, auch in der chemischen Industrie.
Öffentlicher Bereich: Auch im öffentlichen Bereich zeichnen sich erste Pilot- bzw auch schon Implementierungsprojekte ab. Gerade hier könnte die Technologie ein geeignetes Gegenmittel für Betrug und Korruption sein.
Versicherungen: Versicherungen könnten im Falle von Parameter­versicherungen, zB Flugausfall­versicherungen, automatisiert werden. Des Weiteren sind Mikro­versicherungen Thema.
Logistik: Die globale Logistik ist auf der Suche nach einer Lösung, die den Datenaustausch ( „Bill of Lading“, Versicherungen, Verzollung, Bezahlung der Transport­leistungen, Tracking der Güter) für den Transport optimiert. Die Blockchain- Technologie könnte dafür die ideale Lösung sein.

 

5. Wie bekommt man die Technologie in den Griff?

Viele Unternehmen fragen sich, wie sie die Auswirkungen der Technologie besser einschätzen können. Folgende Einteilung in vier Phasen bietet sich an:

1. Verstehen: In der ersten Phase liegt der Fokus auf dem Verstehen der Technologie. Ohne Verständnis der Grundstrukturen und Architekturen kann keine Einschätzung durchgeführt werden.
2. Entdecken: Wurde die Technologie „verstanden“, können Anwendungsfälle identifiziert und bewertet werden.
3. Experimentieren: In dieser Phase wird am meisten und schnellsten über die Technologie gelernt. Ein einfacher Anwendungsfall sollte identifiziert und so schnell wie möglich im Zuge eines Piloten implementieret werden. Nur so kann erfahren werden, was die Technologie kann.
4. Implementieren: Wurde ein Anwendungsfall erprobt und kam man zum Schluss, dass eine Umsetzung Sinn macht, kann ein Implementierungsprojekt gest­artet werden.

Abb 5 visualisiert fünf Handlungsoptionen.

Abb 5: Handlungsoptionen


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