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Nanopayment in der Smart City

Nanopayment in der Smart City

Kryptowährungen mit ihrer hohen Volatilität und merklichem ökologischen Fußabdruck stoßen nach wie vor auf reges Interesse. Digitale Transaktionen dieser Währungen basieren auf dezentralen Datenbanken (Distributed Ledger, Blockchain), welche verifizierbare Zahlungen mit vergleichsweise geringer Latenz ermöglichen. An dieser Stelle sollen aber nicht die Wertschwankungen aufgrund von Spekulation oder der Energieverbrauch von Blockchains betrachtet werden, sondern allein die praktische Nutzbarkeit für die Bezahlung kleinster Beträge in Form von Mikropayment. Mehr noch: Auch der Wert einer Zahlung steht hier nicht im Mittelpunkt, sondern vielmehr wird der Zahlungsvorgang als Möglichkeit einer Kommunikation in der Smart City betrachtet, weshalb wir im Folgenden von Nanopayment sprechen.

Zwei Szenarien sollen die Idee von Mikrokommunikation durch Nanopayment im öffentlichen Raum verdeutlichen:

  • Durch eine Zahlung wird ein Angebot im öffentlichen Raum aktiviert, beispielsweise ein Springbrunnen, eine Wasserquelle auf einem Spielplatz, eine Effektbeleuchtung für eine Sehenswürdigkeit oder eine Weihnachtsbeleuchtung. Mittels einer sehr kleinen »Schutzgebühr« kann das Interesse der Bürger:innen an dem Angebot ausgewertet und Nutzungszeiten können detailliert erfasst werden.
  • Perspektivisch könnte mittels einer pseudonymen Zahlung ein Rückkanal für eine nachgelagerte Kommunikation zu Bürger:innen aufgebaut werden. Beispielsweise könnten an einem smarten Fahrradstellplatz über die Kryptozahlung als Kommunikationskanal die Besitzer:innen von Fahrrädern aufgefordert werden, einen Stellplatz nach längerer Zeit wieder frei zu machen, ohne dass zuvor personenbezogene Daten erhoben werden mussten.

In diesen Ideenskizzen geht es also nicht primär um die Zahlung, wie sie heutzutage beispielsweise über einen Münzeinwurf realisiert wird. Vielmehr geht es im Sinne des »Internet der Dinge« (siehe auch ÖFIT-Impuls »Safety, Security und Privacy im Internet der Dinge«) um die Automatisierung und Nutzendenzentrierung von Prozessen und die Erhöhung der Qualität von Nutzungsdaten.

Kryptowährungen ausprobiert

In einem ersten Schritt wurde in der ÖFIT-Werkstatt untersucht, inwieweit bereits heute Kryptowährungen für konkrete Bezahlungen von kleinen Beträgen nutzbar sind. Dazu muss eine Kryptowährung zumindest ansatzweise durch ein Ökosystem aus Smartphone-Wallet, öffentlicher dezentraler Datenbank (open distributed ledger) und Schnittstelle (API) zur Anbindung eines Empfänger-Kontos an Geschäftsprozesse unterstützt werden. Konkret wurden zwei Systeme ausgewählt, IOTA aufgrund der Adressierung von IoT-Szenarien sowie Stellar aufgrund Verfügbarkeit für reale Zahlungsvorgänge. Bekanntere Systeme wie Bitcoin oder Ethereum eigneten sich von vornherein nicht für diese Szenarien, da diese Art von Kryptowährungen zu hohe Transaktionsgebühren aufweisen und nicht für die massenhafte Transaktion kleiner Beträge ausgelegt sind.

Erste Versuche zeigen, dass hier beschriebene Szenarien prinzipiell umsetzbar sind, aber noch eine Reihe von Voraussetzungen erfüllt werden müssten. Zuerst sind ganz praktische Probleme mit der Verfügbarkeit von Apps und den Krypto-Coins selbst zu nennen. Auf die Verwendung von Testnetzen mit »Spielgeld« haben wir bewusst verzichtet, um die konkrete Beschaffung und das reale Verhalten der Kryptowährungen untersuchen zu können. Die Beschaffung von Kryptowährungen wird dadurch aufwändig, dass man zunächst eine Kryptobörse finden muss, bei der man einen Coin handeln kann. Muss man zusätzlich über eine andere, verbreitetere Kryptowährung gehen, kommen weitere Wechselverluste und Transaktionskosten hinzu.

Konzepte in der Praxis

Bei einer Voruntersuchung stellte sich schnell heraus, dass die Verwendung von ganz kleinen Beträgen (Bruchteile von Cent) in unserem Szenario nicht funktionierte, da auf eine (öffentlich einsehbare) Transaktion sofort weitere Transaktionen mit Spam-Nachrichten an den Empfänger der Transaktion folgten. Die Nachricht in der zusätzlichen Transaktion enthielt bspw. einen Link zur Bewerbung einer Webseite. Daraus folgte unmittelbar eine Verzerrung bei der Datenauswertung, da das Angebot »überbezahlt« wurde und bspw. eine Beleuchtung viel länger als geplant leuchtete. Der Einsatz von Kryptowährungen im Bereich von kleinen Beträgen, beispielsweise zwischen Maschinen, steht vor dem prinzipiellen Dilemma zwischen Offenheit und Verhinderung von Missbrauch, weil der Missbrauch nur minimalen Mitteleinsatz erfordert oder sich der Absender bei Angriffen hinter einem Pseudonym verstecken kann. Oft wird zugunsten von Verhinderung von Missbrauch entschieden – die eingesetzten Schutzmechanismen machen Nanopayment für die oben genannten Anwendungsszenarien jedoch nur bedingt möglich

Auch wenn nicht immer ausgereifte und vertrauenserweckende Wallet-Apps auf dem Smartphone zur Verfügung stehen, so sind praktikable Ansätze für unser erstes Szenario nachvollziehbar: Ein Angebot (beispielsweise ein Brunnen) wird mit einem QR-Code ausgestattet, der die Information über ein dediziertes Empfängerkonto enthält. Das Scannen des Codes erlaubt das problemlose Aufrufen des Angebots, mit einer sichtbaren Rückmeldung durch das »Einschalten« ist dann innerhalb von 10 Sekunden zu rechnen. Die Verwendung eines QR-Code ist üblicherweise in Wallets zur Übertragung der langen Empfängeradresse verfügbar, denkbar wäre auch die Integration einer entsprechenden Zahlungsfunktion in eine Touristen- und/oder Bürger-App. Für Kommunikationsbeziehungen entsprechend dem zweiten Szenario müsste auf jeden Fall eine Integration der Zahlungsfunktion in eine Anwendung (bspw. zum Auffinden von Fahrradstellplätzen) erfolgen, damit die Kommunikationsprozesse automatisiert ablaufen können.

IoT-Kryptowährungen sind noch nicht reif

Typisch für die Entwicklung von Kryptowährungen ist häufig, dass bestimmte Eigenschaften zwar versprochen werden, sich die tatsächliche Einführung aber hinziehen kann. Bei IOTA betrifft das eine zentrale Komponente, die anfangs für den Betrieb notwendig war und in mehreren Migrationsschritten aus dem IOTA-Netz entfernt wird. Diese Migrationen stören die gelegentliche Nutzung, wie wir sie für unsere Anwendungsfälle vermuten, und erfordern einen wiederkehrenden Einarbeitungsaufwand. Generell bauen einige Kryptowährungen ein großes Geflecht von Infoquellen und -dokumenten auf, die für Einsteiger:innen und Außenstehende nicht einfach zu durchschauen sind. Im besten Fall ist dieses Phänomen eine Auswirkung einer lebendigen Community, es kann aber auch verdecken, dass ursprüngliche Ausrichtung und versprochene Funktionen (noch) nicht erreichbar sind. Aufgrund von Aufmerksamkeit und verfügbaren Finanzmitteln für die Kryptobranche kann nicht ausgeschlossen werden, dass einige Kryptowährungen in Bezug auf ihre Fähigkeiten oder ihr Geschäftsmodell zu optimistisch sind oder gar von Vornherein als betrügerische Aktivität angelegt sind.

Positiv ist, das die Kryptowährungen naturgemäß über offene und gut dokumentierte Schnittstellen verfügen und auch die Unterstützung durch Softwarebibliotheken eine einfache Anbindung an IT-Prozesse ermöglicht. Die derzeit große Anzahl von Kryptowährungen kann zumindest teilweise auch als Zeichen dafür gesehen werden, dass ganz unterschiedliche Mechanismen und Konzepte zum Einsatz kommen. Nach einer Konsolidierungsphase könnte zukünftig für verschiedene Bezahl-Szenarien im Sinne eines Funktionsbaukastens aus einer kleineren Zahl ausgereifter Lösungen die besonders geeignete Kryptowährung ausgewählt werden.

Quelle: Kompetenzzentrum Öffentliche IT

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