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Grundlagen der Blockchain – Teil 1

Vertrauen durch Ketten­bildung

| Autor/ Redakteur: Bernd Schöne / Peter Schmitz

Spätestens seit der Vorstellung der Kryptowährung Bitcoin im Jahre 2008 liegt Blockchain im Trend. Oft wird bei dem Thema aber nicht zwischen der Technologie Blockchain und der Anwendung Bitcoin unterschieden. Dabei gibt es längst zahlreiche weitere Anwendungen, die Blockchain nutzen, und Bitcoin ist nur eine von vielen Kryptowährungen.

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Die Blockchain wird oft auf die Kryptowährung Bitcoin reduziert. Es gibt aber zahlreiche weitere Anwendungen, die Blockchain nutzen.
Die Blockchain wird oft auf die Kryptowährung Bitcoin reduziert. Es gibt aber zahlreiche weitere Anwendungen, die Blockchain nutzen.
(Bild: gemeinfrei / Pixabay)

Blockchain ist eine Technik der verteilten Dokumentation, die zunächst nichts darüber aussagt, was dokumentiert werden soll. Blockchain soll die Richtigkeit nachweisen, und zwar auch dann, wenn es zu Leitungsproblemen, Systemstörungen oder gezielten Angriffen kommen sollte. Die Sicherheit von Blockchain beruht auf der möglichst weiten Verbreitung, also möglichst vielen „Mitspielern„, die ihre Computer online halten. Nur so kann im Zweifelsfall hinreichend sicher entschieden werden, welcher Block, also welche Information, im Zweifelsfall valide ist. Blockchains sollen das „Internet der Werte„ (Internet of value) ermöglichen. Blockchain steht aber auch in der Kritik, unter anderem wird der hohe Energiebedarf kritisiert. Die Befürworter von Blockchain argumentieren mit dem Mangel an Alternativen. In der heterogenen Welt des Internets scheint Blockchain eine zumindest seit einigen Jahren erprobte Methode zu sein, Vertrauen in Informationen zu garantieren. Das Internet und das World Wide Web sind angelegt wir ein Netz, indem es kein Zentrum gibt. Aus diesem Grund gibt es auch keine zentrale Stelle, die Vertrauen und Gewissheit generieren könnte. Das ist vor allem für alle gewerblichen Anwendungen eine Hürde, die es zu überwinden gilt.

Blockchain bietet hier eine Lösung. Seine Erfinder kombinierten die Regeln der verteilten Buchhaltung mit klassischer Verschlüsselungstechnik. Informationen bei Blockchain aus einer Kette kryptographisch verbundener Datensätze. Die Kette ist beliebig erweiterbar und ist dezentral, also an vielen Orten gleichzeitig gespeichert und einsehbar. Technisch wird jedem neuen Datenblock Hashwert des vorausgehenden Blocks angehängt. Das soll die Integrität der Daten sicherstellen. Allgemein wird dieses Konzept wird als„ Distributed Ledger Technologie„ (dezentral geführte Kontobuchtechnologie) bezeichnet. Es entstammt der Buchführunsgstechnik und soll dort das verteilte Arbeiten an der Datenbank einer Buchhaltung ermöglichen. Schon in biblischen Zeiten ersannen die Menschen die Technik des Kerbstocks. Auf zwei identischen Stöcken werden in Form von Kerben die Schuld einer Partei dokumentiert. Im Fall von Streitigkeiten dokumentieren die Kerbungen den wahren Wert, denn der Schuldner wird keine zusätzlichen Kerbungen hinzufügen, kann aber auch kein Tilgen. Gleiches gilt für den Gläubiger. Ein Vergleich mit dem Gegenstück des Schuldners belegt sofort jede Manipulation.

An der Technik des Blockchain wurde ab den 1991 geforscht. Ab 2008 lagen alle wichtigen technologischen Module vor, inklusive des verteilten Datenbankmanagementsystems. Schon 2009 entstand mit Bitcoin die bis heute wohl bekannteste Anwendung.

Blockchain ist eine Open-Source-Technologie, kein Produkt, das von einer Firma oder Normungsbehörde erarbeitet wurde. Es handelt sich eher um eine Ansammlung von Modulen, die unterschiedlich genutzt werden können. So ist nicht zwangsläufig jeder Blockchain über das Internet erreichbar und Teil einer größeren Gemeinschaft. So gibt es neben den öffentlichen auch private Blockchains. Je nach Bedarfsfall wählen die Anwender die passenden Module aus. Von zentraler Bedeutung ist immer der Teilnehmer, hier „Node“ oder Knotenpunkt genannt, sowie dessen “Eigentum“, das in einem „Ledger“ oder Hauptbuch verzeichnet ist. Die „Miners“, oder Bergleute, besitzen Kopien von diesem Dokument. Sobald der „Node“ eine Transaktion ausführt, überprüfen die angeschlossenen Buchhalter bzw. Bergleute den Vorgang und stimmen ihr zu, wenn das Konto gedeckt ist. Sie lösen dann ein „Proof of Work“ aus, und aktualisieren ihre Einträge. Die kollektive Verifizierung ersetzt bei diesem Modell die Rolle einer Bank, die bei Überseegeschäften dafür sorgt, dass das Geld bei einer anderen Bank in der dort gängigen Währung ankommt.

Zumindest nach Ansicht ihrer Befürworter haben Blockchains das Potenzial, das Internet zu bereichern und zu verändern. So wird diskutiert, Blockchains als Rückgrat für das Internet der Dinge (IoT) zu verwenden. Blockchain sollen Ursprung und Qualität von sensiblen Waren und Lebensmitteln garantieren, ebenso die korrekte Handhabung wie ununterbrochene Lieferketten sowie Verzollung etc.

Der Boom rund um Kryptowährungen wie Bitcoins hat allerdings auch dazu geführt, dass sich Kriminelle den Energieaufwand zum schürfen neuer Münzen sparen wollen. Sie stehlen diese von fremden Rechnern oder kapern fremde Rechner, um dort auf Kosten der Besitzer Bitcoins zu berechnen. Es gehört zum Wesen der Blockchain, das die ausgetauschten und zu berechnen Dokumente mit jeder Transaktion immer länger werden. Inzwischen arbeiten Mathematiker an energieeffizienteren Verfahren, um dieses Argument zu entkräften.

Geschichte und Geschichten

Die Blockchain-Technologie ist eigentlich uralt, die Umsetzung für das digitale Zeitalter begann aber vor nicht einmal drei Jahrzehnten. Erste Arbeiten erscheinen ab 1991 von Stuart Haber, W. Scott Stornetta, Ross J. Anderson und vom "Verschlüsselungsguru" Bruce Schneier sowie John Kelsey. Überlegungen für eine dezentrale, digitale Währung für das Internet, heute kurz Kryptowährung genannt, stammen von Nick Szabo und erste Grundlagen zur kryptografisch abgesicherten Verkettung einzelner Blöcke wurden 1991 von Stuart Haber sowie Stefan Konst (Theorie).

2008 stellte Satoshi Nakamoto das Konzept zu Bitcoin vor. Über die Urheber den oder die Urheber der Bitcoin-Technik herrscht Unklarheit, denn ob Satoshi Nakamoto ein Mensch ist, oder Gruppe von Entwicklern, konnte nicht eindeutig geklärt werden. Schon seit den 90er Jahren dachten Kryptologen über ein Internetgeld nach. Recht bekannt wurde das zentral verwaltete „eCash“ von David Chaum. Alle Systeme scheiterten, nicht zuletzt, weil die betreffenden Staaten und ihre Notenbanken gegen jeden Versuch einer externen Geldschöpfung Widerstand anmeldeten. Bitcoin als transnationales Bezahlsystem ohne bekannten Urheber und ohne juristisch haftbar zu machende Person konnte sich trotz dieses Drucks fast ungestört entwickeln.

Starke Schwankungen: Noch Währung oder schon Aktie?

In vielen Punkten ähneln Kryptowährungen eher einer Aktie als einer Währung. Der Wert eines Bitcoins entwickelte sich binnen 7 Jahren von unter einem Dollar (2010) pro Bitcoin auf 10 000 Dollar im Jahr 2017. Auch der Wert klassischer Währungen schwankt, aber bei Bitcoins sind Angebot und Nachfrage entscheidend, und nicht die Wirtschaftskraft eines Staates. Trotz dieser Einschränkungen werden Kryptowährungen zunehmend salonfähig. Inzwischen akzeptieren in einigen Ländern die Behörden die Begleichung von Gebühren über Bitcoins, so etwa in der Schweiz. Bekannt wurde die Währung auch, weil die Urheber von Verschlüsselungstrojanern (Ransomware) sehr oft Bitcoins zu erpressen versuchen. Am 31. Oktober 2018 verschwand in Norwegen die Ehefrau des Immobilien- und Energiemagnat Tom Hagen aus dem Familienhaus. Hagen ist einer der reichsten Männer des Landes. Die Entführer der 68-jährige Anne-Elisabeth Falkevik Hagen verlangten Das Lösegeld in einer Kryptowährung. Gelöst ist der Fall bis heute nicht.

Ende Juli wurde in Österreich laut ORF ein Mann in seiner Wohnung überfallen und zur Herausgabe von Bargeld gezwungen. Gleichzeitig musste er Bitcoin von seinem Computer auf das Konto der Angreifer überweisen. In New York wurde Ende 2017 ein Nutzer mit vorgehaltener Pistole dazu gebracht, Passwort und Standort seiner Kryptowährung zu offenbaren. Auch Krankenhäuser und Städte werden erpresst. Wer, wie Baltimore, den Hackern die geforderten 13 Bitcoins nicht überweist, muss seine IT selbst wieder in Gang bringen. In Baltimore sollen sich die Kosten nach 38 Tagen ohne funktionsfähige städtische Server auf 18 Millionen Dollar summiert haben. Die Bitcoins hätten nur ca. 100 000 Dollar gekostet.

Das Vertrauen der Kriminellen auf die Anonymität von Kryptowährungen schein grenzenlos zu sein. Das hat seinen Grund. Kryptowährungen wie Bitcoin, Ether und zCash ermöglichen anonyme Geldtransfers über nationale Grenzen hinweg.

Internationaler Geldverkehr wie zu Zeiten der Templer

Eine transparente Ökonomie jenseits der Nationalstaaten und den sonst üblichen Mechanismen des Geldverkehrs. Die Übermittlung des „Geldes“ erfolgt über das Internet, wobei es sich eben stets um ein virtuelles Gut handelt, nämlich über Blockchain abgesicherte Informationen, die für reale Werte bürgen. Auch das ist nicht ganz neu. Schon der sagenumwobene Templerorden bot vor knapp 1000 Jahren solch einen Service zur Zeit der Kreuzzüge. Die Nutzer des Dienstes konnten ihre Schuldverschreibungen auf Papier vor Ort, also etwa in Jerusalem, gegen reales Gold eintauschen. Der Orden übernahm den riskanten Transport des Edelmetalls vom Abend- ins Morgenland und zurück. Kryptowährungen gehen hier noch einen Schritt weiter. Es gibt weder eine Zentrale noch reale Werte, die irgendwo auf der Welt hinterlegt sind. Das kann sich für die Nutzer als Risikoreich erweisen.

Verwahrt werden die Einheiten in virtuellen Geldbörsen, auch Wallets genannt. Um mit dem Kryptogeld etwas zu kaufen, nutzen die Besitzer Tauschbörden. Schon 2010 liefen über die damals größte Börse Namens „Mt.Gox“ 150.000 Bitcoin pro Tag. Vier Jahre später musste Mt.Gox Insolvenz anmelden. Die Schlüssel zu den Wallets der Tauschbörse waren gestohlen worden. Die Nutzer konnten auf ihre Bitcoins nicht mehr zugreifen. Anfang 2018 wurde die japanische Börse Coincheck Opfer von Hackern, die eine knappe halbe Milliarde Euro in private Wallets umleiteten. Gestohlen wurden hunderten Millionen NEM Token (kurz XEM), eine in Asien verbreitete Kryptowährung. Sie wurde schnell in Bitcoins getauscht und mehrfach umgebucht, was eine Rückverfolgung nahezu unmöglich machte. Nur mit Mühe und mit staatlicher Hilfe konnte die Börse den Zusammenbruch vermeiden.

Kryptowährungen und Kriminelle

Auch Polizisten und Secret-Service-Agenten konnten in der Vergangenheit dem Charme der Kryptowährungen nicht widerstehen. Blockchains und Kryptowährungen wurden vor allem durch das Darknet bekannt, weil die illegalen Marktplätze die Währung als erstes zum Standard erhoben. Als 2015 der von Ross Ulbricht geführte Darknet-Schwarzmarkt Silk Road geschlossen wurde, zweigten Polizisten Bitcoins im Gegenwert von einigen hunderttausend Euros ab, und überwiesen sie auf die eigenen Wallets. Der Betrug fiel auf, und brachte die Ermittler selbst ins Gefängnis.

Kryptowährungen scheinen Menschen zu kriminellen Handlungen zu verleiten, Das gilt auch für die Macher selbst, denn manche Kryptowährung ist nichts weiter als Bluff. Im kalifornischen Arcadia sammelte der Geschäftsmann Steven Chen Geld von knapp 3.000 Anleger ein, um die Kryptowährung GemCoin auf den Markt zu bringen. Doch die gab es gar nicht. Das Geld war verloren. Gleiches galt zuvor schon für die Kryptowährung Benebit. Auch sie bestand nur aus einem Whitepaper und einer Marketingkampagne. In beiden Fällen erhofften sich die Investoren Gewinnen wie in den ersten Bitcoin Jahren. Die ersten Bitcoins konnten noch ohne teuren Rechnerpark und Spezialhardware errechnet werden. Entsprechend gering wurde ihr Wert angesetzt. Wer damals kaufte und später verkaufte, konnte sein Kapital mühelos vertausendfachen, denn das Errechnen neuer Bitcoins erschwert sich, je mehr davon bereits existieren.

Wer Bitcoins erwirbt, geht unter Umständen noch zusätzliche Risiken ein, denn es könnten in bestimmten Blöcken nicht nur Links zu verbotenen Inhalten, sondern auch kinderpornografisches Material versteckt worden sein. Damit wäre der Besitz in vielen Ländern illegal. Belege gibt es dafür aber nicht. Man müsste die Verschlüsselung brechen, um Entwarnung geben zu können. Risiken bestehen auch durch Quantencomputer. Mathematiker gehen davon aus, dass ihre Rechenkraft schon bald ausreichen könnte, die kryptografischen Sicherheitsbarrieren zu brechen.

Jedem seine Kryptowährung: Vielfältiges Angebot

Der Boom ist trotzdem ungebrochen. Wikipedia listet aktuell rund 100 Kryptowährungen auf, die Website coinmarketcap.com sogar 2290 (Stand 01.08.2019) Kryptowährungen mit einer Gesamtmarktkapitalisierung von über 275 Milliarden US-Dollar. Die Marktkapitalisierung der 14 wichtigsten hat die Milliarden-Dollar-Grenze gesprengt, während die exotischen Wahrungen nur wenige Millionen Dollar aufzuweisen haben. Etliche der Neulinge spielen im Namen mit dem Begriff „Bitcoin„, ohne etwas mit dem Original zu tun zu haben. Ein Umstand, auf den Nutzer achten sollten. Mitte 2019 stellte zudem Facebook „Libra„ als neue Währung vor. Die Zukunft wird zeigen, ob der Internetriese sein Produkt, wie erhofft, als Standardbezahlsystem für das Internet etablieren kann.

Wie Wissenschaftler und Forscher, sowie das Bundesamt für die Sicherheit in der Informationstechnik Blockchain und Kryptowährung beurteilen, lesen Sie im zweiten Teil.

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