Dezentrale Datenspeicher in der Blockchain

Der Markt für Blockchain-Lösungen wächst rasant. Research&Markets pro­gnostiziert, dass der globale Markt bis 2022 ein Volumen von 7,7 Milliarden Dollar erreichen wird. Das entspricht einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von bemerkenswerten 79,6 Prozent.

Blockchain-Technologie, auch als Distributed Ledger Technology (DLT) bezeichnet, ist dem Hype der Kryptowährungen entsprungen. Mittlerweile haben Blockchains diese Nische jedoch hinter sich gelassen. In einer Blockchain lassen sich zum Beispiel Ereignisse aus IoT-Sensorik protokollieren oder auf der Basis smarter Verträge steuern. Blockchain-Technologie erlaubt zudem die automatisierte Abwicklung von Geschäftstätigkeiten und Audits auf der Basis vordefinierter Regeln, auch unter Einbeziehung von Künstlicher Intelligenz. So bilden Blockchains den Grundpfeiler für eine Vielzahl von Anwendungen in Nutzungsszenarien, die mittlerweile nahezu die gesamte Wirtschaft umspannen.

An entsprechenden Blockchain-Plattformen und -Frameworks mangelt es nicht. Genauso wie die ihnen zugrunde liegenden Blockchains unterscheiden sich diese Lösungen in ihrem Funktionsumfang allerdings erheblich voneinander.

Doch wie funktioniert die Blockchain nun? Eine Blockchain, eine «Blockkette», ist im Wesentlichen eine verteilte Datenbank, die eine kontinuierlich wachsende Liste von Datensätzen, den Blöcken, mit Hilfe eines Konsensverfahrens verwaltet. Anders als herkömmliche Datenbanken steht bei Blockchains der Schutz der Daten vor Manipula­tionen im Vordergrund. Eine Blockchain oder Blockkette ist quasi ein verteiltes Kassenregister, über dessen Gültigkeit die berechtigten Nutzer zum Zeitpunkt der Eintragung neuer Transaktionen abstimmen. Stimmt das Kassenregister, wird die Blockchain mit Hilfe kryptografischer Algorithmen beglaubigt und repliziert.

Die verteilte, dezentrale Natur einer Blockchain sorgt für eine hohe Datenredundanz. Für die Gewährleistung der Datenintegrität ist das Konsensverfahren verantwortlich: Berechtigte Netzwerkknoten stimmen über den Zustand der Blockchain anhand der verfügbaren Replikas ab und können für ihre Wartungsaufgaben finanzielle Anreize erhalten. Das Resultat ist ein effizienter, autarker, dezentraler Datenspeicher mit der Fähigkeit zur Selbstheilung – und einem gewissen Poten­zial für Missbrauch.

Alle Blockchains fallen in eine von drei Ka­tegorien: Sie sind öffent­lich, privat oder Konsortium-kon­trolliert. Einige Frameworks unterstützen mehrere dieser Blockchain-Kategorien.

Öffentliche Blockchains: Sie bieten (auch) Nutzern ohne eine verifizierte Identität uneingeschränkt Zugang zu ihrer Funktionalität (anonymisiert/pseudonymisiert). So kann jeder Interessierte auf alle verfügbaren Informationen zurückgreifen, neue Transaktionen einreichen, über die Gültigkeit der Blöcke abstimmen und sich an der Wartung der Blockchain beteiligen. Um Missbrauch zu verhindern, kommen Mechanismen der Konsensbildung in Kombination mit wirtschaftlichen Anreizen (wie das Mining einer Kryptowährung) zum Einsatz. In vielen Szenarien ist ein öffentlicher Zugang zur Blockkette jedoch prinzipiell unerwünscht.

Private Blockchains: Sie beschränken den Zugang auf eine Gruppe berechtigter, bekannter Identitäten unter der Kon­trolle einer einzelnen Organisation. Typische Einsatz­gebiete für die private Blockchain sind das Dokumentenmanagement und das Nachverfolgen von Forschungsergebnissen.

Konsortium-kontrollierte Blockchains: Diese Mischform aus privaten und öffentlichen Blockchains beschränken den privilegierten Zugang zum gemeinsamen Ledger auf eine Gruppe berechtigter, bekannter Identitäten, doch anders als private Blockchains befinden sie sich nicht unter der Kontrolle einer einzelnen Organisation, sondern einer Gruppe verbündeter Unternehmen. Das soll das Vertrauen in die Fairness des Systems stärken. Konsortium-kontrollierte Blockchains nutzen eigene Verfahren zur Konsensbildung, die über vorab definierte Netzwerkknoten ablaufen (partiell dezentralisiert).

Eine hybride Blockchain kann externen Partnern den Zugang ermöglichen, um eine festgelegte Anzahl von Abfragen durchzuführen und Informationen zum Blockchain-Status abzufragen, während berechtigte Schreibzugriffe auf privilegierten notariellen Knoten ablaufen.