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Die Blockchain-Technologie: Zukunftspotentiale

Die Blockchain-Technologie: Zukunftspotentiale

Die Geschwindigkeit mit welcher sich die Blockchain-Technologie entwickelt und verbreitet ist erstaunlich. Derzeit dürfte es wohl keinen Einsatzbereich mit dezentraler Infrastruktur geben, in dem noch keine Blockchain-Einführung versucht wurde. Finanzwesen, Medizin, Identitätsmanagement, Logistik, Energieversorgung– diese und viele weitere Bereiche sind Nutznießer. Zahlreiche Unternehmen experimentieren längst mit dieser Technologie und bieten diverse Blockchain-basierte Lösungen und Services. Der Einsatz der Blockchain-Technologie im medizinischen Bereich bietet mehr als bloß eine digitalisierte Patientenakte oder ein Blockchain-basiertes medizinisches Register. Bevor wir uns mit den sinnvollen Anwendungsfällen der Blockchain-Technologie im Gesundheitswesen beschäftigen, soll die Technologie allgemein genauer betrachtet werden.

Etymologie
Ein von Dritten unabhängiges, digitales Zahlungssystem zu entwickeln und das Finanzwesen damit zu revolutionieren, war einst die Motivation des Bitcoin-Erfinders Satoshi Nakamoto. Die Begriffe Bitcoin und Blockchain werden heute oft als Synonyme angesehen. Dabei ist es wichtig, zwischen Blockchain, der Technologie,und Bitcoin, dem System, welches die Technologie für die digitale Zahlungsabwicklung verwendet, zu unterscheiden. Die Blockchain-Technologie ist Grundlage des Bitcoin-Systems und wurde in dessen Rahmen entwickelt. Der Begriff Blockchain hat sich erst herausgebildet, nachdem neue Bitcoin-ähnliche Projekte entstanden und eine Abtrennung zum bereits bestehenden Bitcoin-System benötigt wurde. In späteren Jahren haben sich weitere Begriffe gefunden, wie „Distributed Ledger Technology“, welche sich auf den meist verbreiteten Anwendungsfall der Blockchain-Technologie bezieht – das sog. „verteilte Rechnungsbuch“.

Blockchain-Technologie als Allzweckwaffe?
Die Implementierung des Bitcoin-Konzepts ist Open Source. So kann jeder den Code für eigene Blockchain-Anwendungen verwenden und entsprechend anpassen. Dies hat sicher zu der Vielzahl von Ablegern und rapiden Entwicklung neuer Konzepte beigetragen. Durch den aktuellen Hype sehen viele die Blockchain-Technologie als eine Allzweckwaffe, die nur den IT-Spezialisten zugänglich ist. Dabei liegt die Innovation der Blockchain-Technologie in ihrer erfolgreichen Kombination bereits vorhandener Ansätze: dezentrale Netzwerke, Kryptografie, Konsensfindungsmodelle. Durch dieses innovative Konzept wird ein Werteaustausch in einem dezentralen System möglich. Dabei wird kein Vertrauen zwischen den Parteien, die in den Austausch involviert sind, vorausgesetzt.

Das große Interesse vieler Unternehmen und Entwickler an der Blockchain hat zahlreiche Implementierungsversuche dieser Technologie für unterschiedliche Anwendungszwecke zur Folge gehabt. So wird deren Einsatz nicht nur auf den Bereich Kryptowährungen begrenzt, sondern die Technologie wird vielmehr als eine programmierbare dezentrale Vertrauensinfrastruktur genutzt (von Haller Gronbaek 2016). Dies wird oft als Blockchain 2.0 bezeichnet. Dahinter steht eine Weiterentwicklung des ursprünglichen Konzepts der Blockchain-Technologie, bis hin zu sogenannten Smart Contracts. Dabei ist ein flexiblerer Werteaustausch anhand programmierter Bedingungen möglich.

Neben einer Kryptowährung können die Werte aber auch einen Besitz (etwa ein gemietetes Apartment, das seine Mieter wechselt) oder ein bestimmtes Ereignis (z.B. eine Berechtigung, eine Bürotür aufzuschließen) darstellen, welche unveränderbar und unwiderruflich in die Blockchain-Historie aufgenommen werden. Da viele dieser Daten Werte darstellen, wird die Blockchain-Technologie manchmal auch als „Internet der Werte“ bzw. engl. „Internet of Values“ bezeichnet.

Die Liste aller Dateneinträge bzw. Transaktionen, die jemals vom jeweiligen System (z.B. Bitcoin) erfasst wurden und die ihrerseits in Blöcke bestimmter Größe aufgeteilt sind (z.B. in Bitcoin sind es zwischen 900 und 2.500 Transaktionen pro Block), bilden die sogenannte Blockchain. Die Blöcke bilden eine Kette, sodass jeder folgende Block einen kryptografischen Verweis auf den vorigen Block trägt. Die bereits in die Blockchain erfassten Daten können nicht mehr widerrufen oder geändert werden.

Eine der wichtigen Stärken der Blockchain-Technologie ist ihre Architektur. Sie stellt den zahlreichen Nutzern ein dezentrales, selbstorganisiertes, sicheres und transparentes System zur Verfügung. Die Blockchain wird also nicht zentral auf einem Server gespeichert, verwaltet und anschließend an alle Nutzer verteilt. Vielmehr speichert und verwaltet jeder Nutzer die Blockchain gemäß den im System festgelegten Regeln ohne Beteiligung von Dritten. Aktualisiert wird die Blockchain ebenfalls nach festgelegten Regeln durch den ständigen Datenaustausch zwischen den Nutzern. Die Nutzer werden dabei auch Full Nodes genannt. Sie speichern die komplette Blockchain mit allen Blockinhalten lokal (z.B. auf ihrem Computer) und sind vollständig in ihre Verifizierung involviert (d.h. alle Blöcke und deren Inhalte werden anhand der im System festgelegten Regeln verifiziert).

Vertrauen oder Nakamoto-Konsens
Eine Herausforderung dabei ist es, ohne eine vertrauenswürdige zentrale Instanz die den Informationsfluss steuert und sichert, eine Einigkeit (Konsens) über die „Richtigkeit“ des Systems zwischen den gleichberechtigten Systemnutzern, die einander nicht kennen und einander nicht vertrauen, zu erreichen.

Die Richtigkeit der auszutauschenden Daten kann von jedem Nutzer entsprechend der im System festgelegten Regeln verifiziert werden, z.B. dass ein bestimmter Wert nicht bereits jemand anderem gehört. Dabei verlässt man sich darauf, dass die Informationen, die bereits in der Blockchain sind, „richtig“ sind. Wenn aber einige Nutzer bösartig sind und falsche Informationen im Netzwerk verteilen und das System damit manipulieren, wird ein Vertrauen in das System vorausgesetzt. Anders formuliert: man hofft darauf, dass die Mehrheit der Nutzer „ehrlich“ ist.

Bereits in der 80er-Jahren wurde die Problematik der Konsensfindung in einem dezentralen Netzwerk von Leslie Lamport, Robert Shostak und Marshall Pease (1982) beschrieben und wurde als „Problem der byzantinischen Generäle“ bekannt. Entscheidend ist die Anzahl der böswilligen Nutzer im Vergleich zu den ehrlichen Nutzern. Je mehr böswillige Nutzer ein dezentrales System tolerieren kann, desto robuster ist die Lösung. Historisch sind solche Lösungen mit zahlreichen Bedingungen verknüpft, z.B. ob die Anzahl der Systemnutzer und/oder ihre Identitäten allgemein bekannt sind. Dies wäre für reale dezentrale Netzwerke sehr ineffizient bis unmöglich (z.B. Internet).

Der in der Blockchain-Technologie verankerte und zum ersten Mal im Bitcoin-System angewendete Nakamoto-Konsens-Mechanismus funktioniert auch in Netzwerken ohne jeglichen Bedingungen für die Systemnutzerzahl oder deren Identifizierung. Die Nutzer sind frei, dem Netzwerk beizutreten oder dieses zu verlassen. Tatsächlich ist das Protokoll von Nakamoto explizit dafür ausgelegt, in einem Netzwerk mit Nachrichtenverzögerungen zu arbeiten, und wird auch in so einem Netzwerk (im Internet) ausgeführt (Pass et al. 2017).

Quelle und mehr: Medizinisch Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft

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