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Blockchain in der Praxis Wer zähmt das energiefressende Monster?

| Autor / Redakteur: Dipl. Betriebswirt Otto Geißler / Peter Schmitz

Der Energieverbrauch beim Mining von Kryptowährungen steigt seit Längerem stetig an. Wird dies ein frühes Ende der Blockchain-Technologie bedeuten? Oder stehen bereits Varianten der Blockchain bereit, die nicht nur deutlich sparsamer mit Ressourcen umgehen, sondern auch im Hinblick der Skalierbarkeit und Geschwindigkeit auftrumpfen?

Auf Grund der Dezentralisierung ergeben sich bei der Bitcoin-Blockchain massive Effizienzverluste, die sich vor allem in der Geschwindigkeit und im Energieverbrauch manifestieren. Andere Blockchain-Varianten gleichen diese Nachteile aus.
Auf Grund der Dezentralisierung ergeben sich bei der Bitcoin-Blockchain massive Effizienzverluste, die sich vor allem in der Geschwindigkeit und im Energieverbrauch manifestieren. Andere Blockchain-Varianten gleichen diese Nachteile aus.
(Bild: gemeinfrei / Pixabay )

Eines ist glasklar: Die Bitcoin-Blockchain wickelt nur wenige Transaktionen pro Sekunde ab und verschlingt dagegen Unmengen an Energie. Der Analyst Alex de Vries schätzt, dass rund 12.000 Knotenrechner zusammen so viel Strom verbrauchen wie Länder der Größe von Nigeria.

Ein gewaltiger Knoten, auch riesige Rechnerfarm genannt, wurde in der Mongolei errichtet, der seinen Strom aus Kohlekraftwerken erhält. Hier betragen die CO₂-Emissionen rund 24 Tonnen pro Stunde. Dies entspricht einem Ausstoß eines Mittelklassewagens über eine Strecke von 200.000 Kilometern. Das sind abenteuerliche Zahlen.

Technologie mit Zukunft?

Trotzdem sind viele Unternehmen weltweit von den bestehenden und zukünftigen Möglichkeiten der Blockchain-Technologie begeistert. Denn dadurch lassen sich Transaktionen aller Art ohne Intermediäre sicher, nicht korrumpierbar und jederzeit nachprüfbar abwickeln. So kann eine Blockchain Grundbuchämter, Notare oder zentrale Datenbanken ersetzen, die vertrauliche Krankenakten oder Unternehmensdaten speichern.

Im Vergleich zu den herkömmlichen zentralen Datenbanken werden neue Einträge durch die Teilnehmer im Prinzip an den Knoten selbst gepflegt, berechnet und aktualisiert. Alle Knoten arbeiten zusammen, damit sichergestellt wird, dass alle zu den gleichen Ergebnissen gelangen und dadurch eine integrierte Sicherheit für das gesamte Netzwerk bieten.

Bemerkenswert ist, dass es vergleichsweise nur mit der Blockchain durch einen Verbund von Ansätzen wie beispielsweise P2P, Kryptographie, Konsensverfahren und Smart Contracts gelingt, das Ansinnen der Netzwerkteilnehmer so auszurichten, dass eine Kooperation stets die beste Lösung bietet und so keiner auf Kosten eines anderen einen Nutzen daraus ziehen kann.

Das klingt alles sehr vielversprechend - wenn die Blockchain nicht dieses energiefressende Monster wäre. Doch es gibt Hoffnung: Eine Reihe von Blockchain- bzw. Distributed Ledger Technologien wollen diesen kapitalen Konstruktionsfehler der Bitcoin-Blockchain beseitigen.

Blockchain ist nicht gleich Blockchain

Es gibt mittlerweile viele unterschiedliche Varianten von verteilten, dezentralen Datenbanken (Distributed Ledger). Dabei sind vor allem verschiedene Arten von Konsens-Algorithmen zu unterscheiden. Die gängigsten werden als Proof of Work (PoW) und Proof of Stake (PoS) bezeichnet. Jede hat ihre Stärken, wenn es darum geht, Sicherheit mit Funktionalität, Geschwindigkeit, Energieverbrauch und Skalierbarkeit in Einklang zu bringen.

Der erste Konsens-Algorithmus, der für die Blockchain überhaupt entwickelt wurde, heißt PoW. Er wird insbesondere von Bitcoin und vielen anderen Kryptowährungen genutzt und ist ein wichtiger Teil des Mining. Hierbei wird den Minern für die Lösung von komplizierten kryptografischen Aufgaben eine Belohnung in der jeweiligen Kryptowährung ausgezahlt. Die Lösung dieser Aufgaben wird in der Blockchain durch die Erzeugung eines neuen Blocks gekennzeichnet. Jedoch entsteht beim Lösen der Aufgaben die beschriebenen gravierenden Nachteile hinsichtlich Zeit und Energie, was wiederum hohe Kosten verursacht.

Für den Fall, dass das Vertrauen fehlt und der PoW zu viel Energie verbraucht, soll beispielsweise der PoS dabei helfen, den Aufwand drastisch zu reduzieren. Proof of Stake beschreibt ein Verfahren, mit dem ein Netzwerk einen Konsens darüber erzielt, welcher Teilnehmer die Erlaubnis erhält, den nächsten Block zu erzeugen. Dafür kommt eine gewichtete Zufallsauswahl zum Einsatz. Im Vergleich zum PoW erfolgt der PoS ohne zeit- und energieintensives Mining. Zudem kann das Netzwerk nicht durch Besitz von hoher Rechenleistung übernommen werden.

Der andere Weg: Hyperledger

Das Projekt Hyperledger ist eine Plattform für Blockchain-Anwendungen auf Open-Source-Basis. Mit dieser Technologie lassen sich sogenannte Distributed Ledger auf Basis einer Blockchain entwickeln, die den hohen Anforderungen einer flexiblen und kostenreduzierten betrieblichen Nutzung gerecht werden.

Auf diese Weise sollen auch mittlere und kleinere Unternehmen in den Genuss kommen, eigene Frameworks, die eine Grundstruktur für die geschäftliche Nutzung der Blockchain darstellen, wesentlich einfacher, schneller und kostengünstiger zu erarbeiten. Beispielsweise verfügt die Hyperledger Fabric-Blockchain über kein festes Konsensus-Protokoll. Daher kann man Konsens-Mechanismen aus der Welt der Public Blockchains wie Proof of Work (klassisches Mining) oder Proof of Stake etc. erst einmal ausblenden.

Die involvierten Netzwerk-Teilnehmer validieren hierzu gegenseitig ihre Transaktionen. Das heißt, es müssen nicht alle Knotenbetreiber in eine Transaktion eingebunden werden. Was wiederum das Vertrauens- und Verifizierungsniveau reduziert, dagegen aber eine höhere Skalierbarkeit ermöglicht. Das bedeutet, mithilfe einer Hyperledger Fabric kann ein Unternehmen sein Netzwerk quasi ganz nach seinen eigenen Anforderungen entwickeln. Dies löst auch weitestgehend Probleme der Skalierbarkeit, wie man sie von Bitcoin-Netzwerken her kennt, und macht insbesondere auch einen hohen Transaktionsdurchsatz möglich.

Hyperledger Fabric hat als eine „Private Permissioned Blockchain“ gerade für Unternehmen noch weitere entscheidende Vorteile: Individuell definierte Zutrittsberechtigungen, für die sich die Nutzer registrieren und ihre Anonymität ablegen müssen, sorgen dafür, dass sich Zugriffe auf einzelne Daten nochmal in Channels granular nachtunen lassen. Denn solche flexiblen Berechtigungen sind im Geschäftsleben unabdingbar, um Vertrauen herzustellen. Nur so erklären sich auch gegenseitige Wettbewerber bereit, auf eine gemeinsame Industrieplattform zu gehen.

Unternehmen profitieren mit einer Hyperledger Fabric-Blockchain gleich doppelt: Einerseits von der Effizienz der Blockchain und andererseits davon, dass sie dabei immer die Kontrolle über die Einsicht ihrer internen Unternehmensaktivitäten behalten. Eine Public Blockchain wäre für Unternehmen somit völlig ungeeignet, da die Konkurrenz jederzeit Einblicke in die privaten Geschäfte erhalten könnte. Hier zeigt sich wieder einmal mehr, dass mit der Blockchain eine Vielzahl von Varianten möglich sind und sie auf den jeweiligen Bedarf anpassbar ist.“

(ID:46833790)

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