Blockchains sind wahrscheinlich die Lösung für Anwendungen, die skalierbar sein müssen und mit zentralen Datenbanken und Servern nur schwer umgesetzt werden können.

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Blockchain in der Anwendung Revolution für die Elektronik?

13.06.2019

In den zehn Jahren seit seinem ersten Auftauchen hat Bitcoin gezeigt, wie ein verteiltes Computernetzwerk ohne zentralen Controller Finanztransaktionen sicher verarbeiten kann. Bitcoin ist im Wesentlichen ein Finanzinstrument. Der wahre Held dieser Geschichte ist das Blockchain-Protokoll, das Kryptowährungen ermöglicht.

Eine Blockchain ist ein dezentrales Verzeichnis, das die Übertragung von digitalen Vermögenswerten aufzeichnet. Dies geschieht unabhängig von einem „Serviceanbieter“, was im Fall von Geld eine Bank wäre. Es besteht aus der kombinierten Rechenleistung vieler unabhängiger Knoten, von denen jeder sicherstellt, dass jede Übertragung aufgezeichnet wird und gültig ist.

Die Verwendungsmöglichkeiten beschränken sich aber nicht allein auf digitale Währungen. Ihre Verfechter sehen in der Blockchain-Technologie eine grundlegend neue Art, jegliche Form von Informationen zu verwalten.

Dauerhafte Nachverfolgbarkeit der Transaktionen

Anwendungen, die auf Blockchains basieren, tauchen in verschiedenen Gewerbebereichen auf. Jede Anwendung, die durch ein dezentrales Verzeichnis zur dauerhaften Aufzeichnung gültiger Transaktionen verbessert werden kann, kommt in Frage. Die ersten Anwendungen gab es im Bereich der Finanzdienstleistungen, aber man findet sie jetzt auch in Lieferketten, insbesondere, wenn die Nachverfolgbarkeit wichtig ist.

Der wichtigste Vorteil einer Blockchain ist, dass an keinem der Knoten der Kette jemals etwas gelöscht wird. Indem die Transaktionen öffentlich gemacht werden (nicht aber – und das ist wesentlich – die Details der Transaktionen), kann keine einzelne Person oder Institution jemals eine Transaktion verfälschen oder ändern. Mit fortschreitender Digitalisierung wird sich dies massiv darauf auswirken, wie wir nahezu alles prüfen.

Eine nachweisliche Nachverfolgbarkeit ist in der Elektronik bereits wichtig, aber die Notwendigkeit, diesen Prozess einfacher und robuster zu machen, kann weitere Anwendungen für Blockchains voranbringen. Gefälschte Komponenten in Lieferketten sind ein ernstes Problem, das die Qualität und sogar die Sicherheit von wichtigen Infrastrukturen wie Kraftwerken beeinträchtigen kann. Blockchain-basierte Methoden ermöglichen es, die Bewegungen jeder Komponente aufzuzeichnen und dem Käufer zu beweisen, dass sie nicht durch eine Fälschung ersetzt wurde.

IoT-Anwendungen profitieren von Blockchains

Komplexere Blockchains können leistungsstarke Mechanismen für das Internet der Dinge (IoT) ermöglichen, die Funktionalität und Sicherheit verbessern. Permissioned Blockchains steuern beispielsweise, welche Informationen einzelne Benutzer sehen dürfen. Nur autorisierte Benutzer können die Daten des Verzeichnisses sehen, während zusätzliche Ebenen steuern, welche Informationen im Verzeichnis ein bestimmter Benutzer sehen kann.

Unter anderem IoT-Anwendungen im Gesundheitswesen können von diesen Eigenschaften profitieren. Die Blockchain ermöglicht es dem Arzt, die aktuellen Gesundheitswerte des Patienten anzusehen, doch ein Versicherer bekommt nur den Teil des Gesamtdatensatzes zu sehen, der nötig ist, um die Kosten und Dienstleistungen der Versicherungspolice zu beurteilen. Die Implementierung dieses Verfahrens ohne Blockchain würde einen zusätzlichen Verwaltungsaufwand mit sich bringen, der es leicht impraktikabel machen könnte.

Mithilfe von Blockchains können auch IoT-Geräte selbst identifiziert und authentifiziert werden – eine der größten Herausforderungen für die Branche. Beim Versand durch einen Hersteller kann jedes Gerät einen Eintrag in einer Blockchain erhalten. Nach der Installation wird das Gerät gegen diesen Eintrag geprüft, und es werden weitere Aktualisierungen vorgenommen, um zu zeigen, dass es jetzt ein autorisierter Bestandteil eines Netzwerks ist. Wenn das Gerät aus irgendeinem Grund außer Betrieb genommen werden soll oder nicht vertrauenswürdig ist, zeigt ein weiteres Update den neuen Status des Geräts an. Systeme wissen dann, dass sie die von dem Gerät gesendeten Daten ignorieren sollten.

Geräte können auch bei veränderten Anforderungen von einem Netzwerk in ein anderes übertragen werden, ohne dass ein einziger Mitarbeiter eingreifen muss. Transaktionen zur De-Autorisierung und Autorisierung, die von jedem mit einem gültigen Zugriff geprüft werden können, würden bei jeder Statusänderung des Geräts aufgezeichnet.

Formularfreie Dokumentation

In Verbindung mit integrierten Sensoren und dem IoT kann die Blockchain ganze Geschäftsmodelle verändern. Im Moment sind Forderungen an Kfz-Versicherungen papier- und verwaltungsintensiv. Mithilfe von Sensorclustern können Fahrzeuge automatisch Verkehrsunfälle wie Kollisionen erkennen und diese Vorfälle auf einer Blockchain sicher aufzeichnen.

Versicherungsunternehmen und -makler könnten diese Informationen nutzen, um ihren Service zu verbessern, indem sie auf Ereignisse automatisch reagieren, ohne dass Formulare ausgefüllt werden müssen. Und sie können Schadensfreiheitsrabatte und andere Rabatte berechnen in dem Wissen, dass alle Ereignisse sicher aufgezeichnet wurden. Versicherungsmakler könnten auch Fahrer und ihre Fahrzeuge besser zu den Anbietern zuordnen und so weiter gegen Versicherungsbetrug vorgehen.

Auswirkungen auf den globalen Markt

Zweifellos ist die Blockchain eine revolutionäre Technologie, die das Potenzial hat, die Art und Weise, wie sich ganze Länder in einem globalen Markt positionieren, zu verändern. Ein Präzedenzfall wurde bereits geschaffen: Malta hat sich aktiv als führender Anwender der Blockchain-Technologie positioniert.

Am 4. Juli 2018 (ein verheißungsvolles Datum, das vielleicht mit Absicht ausgewählt wurde), wurden drei Gesetze vom maltesischen Parlament verabschiedet, die die Grundlage eines gesetzlichen Rahmens für die Blockchain-Technologie und Produkte und Dienstleistungen mit DLT (Distributed-Ledger-Technologie) bilden sollen. Man hofft, als „Blockchain-Insel“ neue Investitionen anziehen zu können.

Im November 2018 wurden Pläne zur Implementierung einer KI-Richtlinie angekündigt, vermutlich mit ähnlichen Zielen. Mit diesen vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten für Blockchains ist eine Auswahl der Technologien wichtig. Obwohl Bitcoin unter den Kryptowährungen erfolgreich war, ist der Blockchain-Typ nicht unbedingt geeignet für IoT-Anwendungen und andere Gewerbebereiche.

Entscheidend ist, eine Blockchain mit den richtigen Eigenschaften für die jeweilige Anwendung auszuwählen. Da keine Partei in einer Blockchain von vornherein vertrauenswürdig ist, ist eine wesentliche Anforderung an ein Protokoll, Vertrauen zwischen Teilnehmern zu etablieren. Dies wird durch einen Mechanismus erreicht, mit dem Benutzer den anderen Teilnehmern im Netzwerk ihren Status beweisen. Bei Bitcoin wird dies durch Proof-of-Work erreicht: Teilnehmer, die Transaktionen zur Blockchain hinzufügen, lösen mit leistungsstarken Computern arithmetische Probleme.

Weitere Konsensmechanismen

Es gibt zahlreiche weitere Konsensmechanismen, die Blockchains für Lieferketten und das Internet der Dinge verwenden können. Es gibt Systeme wie „Proof-of-Stake“ und „Proof-of-Authority“. Diese sind wesentlich effizienter und eignen sich daher für kleine IoT-Endgeräte. Sie können jedoch eine dedizierte Support-Infrastruktur erfordern, damit die Blockchain vertrauenswürdig ist. Und sie können dazu führen, dass eine Schwachstelle entsteht.

Proof-of-Authority basiert wie herkömmliche Systeme auf Identität. In dieser Art von Netzwerk ist ein „Validator“ ein Benutzer, der über ein Konto verfügt, das für Aktualisierungen der Blockchain genehmigt wurde. Um Validatoren zu werden, müssen Benutzer ihre Identität an der Wurzelzertifizierungsstelle nachweisen. Das System ist also X.509-Sicherheitszertifikaten nicht unähnlich. Ein solches System ist effizient, sodass IoT-Anwendungen problemlos unterstützt werden können, aber der Nachteil ist, dass die Zertifizierungsstelle ein Angriffspunkt für Hacker ist.

Proof-of-Stake vermeidet diesen einzelnen Angriffspunkt durch die zufällige Auswahl von Teilnehmern im Netzwerk, die bereits Transaktionen aufgezeichnet haben, um Aktualisierungen an der Blockchain vorzunehmen. Solange genügend Nutzer verbunden sind, die ein Interesse daran haben, dass ihre eigenen Transaktionen nicht ungültig werden, kann das System ohne den hohen Aufwand von Proof-of-Work eine hohe Vertrauenswürdigkeit gewährleisten.

Blockchain-Konzepte in der Zukunft

Das Blockchain-Konzept entwickelt sich immer noch sehr schnell weiter. Forscher versuchen, Wege zu finden, um die Vertrauenswürdigkeit und Effizienz in Implementierungen zu gewährleisten und das Potenzial für Angriffe, das diese Systeme aufweisen könnten, zu reduzieren. Die Erfahrung von Early Adopters zeigt aber bereits heute, dass Blockchains wahrscheinlich die passende Lösung sind für Anwendungen, die skalierbar sein müssen und die mit zentralen Datenbanken und Servern für die Verwaltung von Transaktionen nur schwer umgesetzt werden können. Wir können davon ausgehen, dass es weitere Mechanismen geben wird, die neue Anwendungen unterstützen und einen größeren Nutzen des IoT ermöglichen.

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