Block­chain

„Block­chain“ ist ein Trend­the­ma und aus dem öf­fent­li­chen Diskurs nicht mehr weg­zu­den­ken. Doch was ist dran an der Tech­no­lo­gie, die im Zu­sam­men­hang mit Kryp­to­wäh­run­gen steht, in ihren An­wen­dungs­mög­lich­kei­ten jedoch weit über Bitcoin und Co. hin­aus­geht?

Block­chains dienen der Ve­ri­fi­zie­rung von Da­ten­trans­ak­tio­nen. Der Einsatz der Tech­no­lo­gie erstreckt sich auf alle Vorgänge, in denen Daten gesichert, be­glau­bigt und verteilt werden müssen. Block­chain-basierte An­wen­dun­gen kommen dabei ohne ver­mit­teln­de Clea­ring­stel­le aus. Zah­lungs­ver­kehr, Ka­pi­tal­markt­be­we­gun­gen, Verträge, Be­glau­bi­gun­gen, Zer­ti­fi­ka­te, Ur­he­ber­rech­te, Patente und Register lassen sich so – theo­re­tisch – ohne Banken, Notare, Treu­hän­der oder staat­li­che Ein­rich­tun­gen verwalten. Ein wach­sen­des Interesse an der Block­chain-Tech­no­lo­gie zeigt sich daher nicht nur im Ban­ken­sek­tor. Auch die Im­mo­bi­li­en­bran­che, die Ver­si­che­rungs­wirt­schaft und das Ge­sund­heits­wei­sen könnten von Bockchain-An­wen­dun­gen pro­fi­tie­ren. Po­ten­zia­le sehen Be­für­wor­ter zudem im Rechts­we­sen, in der En­er­gie­wirt­schaft sowie in der öf­fent­li­chen Ver­wal­tung.

Wir erklären Ihnen, wie Block­chains funk­tio­nie­ren und warum die Tech­no­lo­gie Prozesse wie den Wer­te­aus­tausch im Internet in Zukunft schneller, flexibler und kos­ten­ef­fi­zi­en­ter gestalten könnte.

Ein zentrales An­wen­dungs­ge­biet der Block­chain-Tech­no­lo­gie ist die Do­ku­men­ta­ti­on von Trans­ak­tio­nen. Ver­an­schau­li­chen lässt sich dies an folgendem Beispiel:

Paul hat sich einen neuen Hut gekauft und möchte seine alte Mütze über eine Klein­an­zei­gen­sei­te im Internet verkaufen. Hugo, der bisher ohne Kopf­be­de­ckung unterwegs war, stößt im Internet auf Pauls Anzeige. Beide einigen sich auf einen Preis von 10 Euro. Die Trans­ak­ti­on Mütze gegen Geld stellt Paul und Hugo jedoch vor ein Problem: Paul möchte Hugo die Mütze erst dann zu­schi­cken, wenn er das Geld erhalten hat. Hugo jedoch ist es zu unsicher, in Vor­leis­tung zu gehen. Was, wenn Paul am Ende nicht liefert? Ein Mit­tels­mann muss her.

Um das Problem zu lösen, könnten sich Paul und Hugo an einen Be­zahl­an­bie­ter wenden. Dieser wickelt die Trans­ak­ti­on für beide Parteien trans­pa­rent und sicher ab, do­ku­men­tiert den Vorgang und verlangt dafür Gebühren. Ein solcher Ablauf ist heute das Stan­dard­ver­fah­ren.

Die Block­chain-Tech­no­lo­gie bietet eine Al­ter­na­ti­ve zur so­ge­nann­ten „Trusted Third Party“. Trans­ak­tio­nen in Block­chain-Netz­wer­ken werden nicht von Dritt­par­tei­en ve­ri­fi­ziert, sondern durch ein ge­mein­schaft­lich geführtes, fäl­schungs­si­che­res Buch­füh­rungs­sys­tem, das Dis­tri­bu­ted Ledger.

Schon heute stehen mit Bitcoin und Ethereum Block­chain-An­wen­dun­gen zur Verfügung, die Trans­ak­tio­nen wie die zwischen Paul und Hugo un­ter­stüt­zen. Um diese in Anspruch nehmen zu können, müssen Paul und Hugo lediglich der ent­spre­chen­den Community beitreten. In der Regel genügt es, die Client-Software her­un­ter­zu­la­den und lokal auf dem Rechner zu in­stal­lie­ren. Sowohl Pauls als auch Hugos Rechner werden damit zu Knoten eines Block­chain-Netzwerks.

Bis zur Erfindung der Block­chain-Tech­no­lo­gie beruhten Trans­ak­tio­nen im Internet auf dem Vertrauen in ver­mit­teln­de Instanzen. Möchte ein Kunde Waren eines On­line­händ­lers erwerben, müssen beide Parteien einem zentralen Mit­tels­mann vertrauen – bei­spiels­wei­se einem Be­zahl­an­bie­ter oder einer Bank. Vor­aus­set­zung ist die Ge­wiss­heit, dass dieser die ge­wünsch­te Trans­ak­ti­on korrekt ausführt.

Pro­ble­ma­tisch wird eine solche Struktur jedoch dann, wenn der Mit­tels­mann durch seine zentrale Stellung in eine Macht­po­si­ti­on gelangt, eigene In­ter­es­sen vertritt und Trans­ak­tio­nen ent­spre­chend zu steuern versucht. Ereignet hat sich eine solche Ein­fluss­nah­me bei­spiels­wei­se im Jahr 2010, als der Be­zahl­an­bie­ter PayPal das Konto der Ent­hül­lungs­platt­form WikiLeaks sperrte.

Um das Internet de­mo­kra­ti­scher zu gestalten, arbeitet die kryp­to­gra­fi­sche Community daher bereits seit Jahren an Netz­werk­an­wen­dun­gen nach dem Peer-to-Peer-Prinzip (P2P), die Trans­ak­tio­nen ohne ver­mit­teln­de Instanz er­mög­li­chen. Für Aufsehen sorgte unter anderem das kol­la­bo­ra­ti­ve File­sha­ring-Protokoll Bit­Tor­rent, das ohne zentralen Server auskommt und einen welt­wei­ten Da­ten­aus­tausch unter anonymen Nutzern er­mög­licht.

Hin­der­lich für einen Wer­te­aus­tausch im Internet jedoch ist das fehlende Vertrauen unter anonymen Nutzern. Als Lö­sungs­vor­schlag brachte der Com­pu­ter­wis­sen­schaft­ler und ehemalige Ju­ra­pro­fes­sor Nick Szabo bereits 1997 die Block­chain-Tech­no­lo­gie ins Gespräch. Seiner Ansicht nach beruhen Verträge sowohl auf ge­gen­sei­ti­gem Vertrauen der Ge­schäfts­part­ner als auch auf einem bei­der­sei­tig an­er­kann­ten recht­li­chen Rahmen. Zu Problemen käme es jedoch dann, wenn eine un­ter­schied­li­che Auf­fas­sung über die Auslegung be­stimm­ter Pa­ra­gra­fen herrscht oder ein Ge­schäfts­part­ner den anderen des Ver­trags­bruchs be­zich­tigt. Verträge der Zukunft sollten Szabo zufolge daher soft­ware­ba­siert sein. Solche „Smart Contracts“ könnten mithilfe eines Al­go­rith­mus selbst bestimmen, ob beide Parteien ihren Ver­trags­pflich­ten nach­kom­men oder ein Re­gel­ver­stoß vorliegt.

Auf­ge­grif­fen wurde dieser Ansatz von einem un­be­kann­ten Hacker, der sich Satoshi Nakamoto nennt. Nakamoto kom­bi­nier­te eta­blier­te Tech­no­lo­gien wie P2P, Hashing und Ver­schlüss­lung und prä­sen­tier­te ein kryp­to­gra­fi­sches Verfahren, das es er­mög­licht, Da­ten­sät­ze ir­rever­si­bel und fäl­schungs­si­cher mit­ein­an­der zu verketten. Auch die erste Anwendung der Block­chain-Tech­no­lo­gie, die Peer-to-Peer-Währung Bitcoin, stammt aus Nakamotos Feder. Der Kryp­to­wäh­rung folgten weitere An­wen­dun­gen wie Ethereum, Ripple, Trade­Block und Dash.

Die Block­chain-Tech­no­lo­gie basiert auf dem Dis­tri­bu­ted-Ledger-Konzept. Tech­ni­sche Grundlage ist ein Com­pu­ter­netz­werk nach dem Peer-to-Peer-Prinzip. Lösungen zur Kon­sens­bil­dung und Va­li­die­rung greifen auf kryp­to­gra­fi­sche Verfahren und Ansätze der Spiel­theo­rie zurück.

Bei einem Dis­tri­bu­ted Ledger (auf Deutsch: ver­teil­tes Kontobuch) handelt es sich um ein öf­fent­li­ches, dezentral geführtes Hauptbuch. Der Inhalt des Ledgers (in der Regel eine An­ein­an­der­rei­hung von Trans­ak­ti­ons­da­ten, die bei­spiels­wei­se Kon­to­be­we­gun­gen belegen) wird in einem Com­pu­ter­netz­werk ge­mein­schaft­lich erstellt. Eine Kopie des Da­ten­be­stands liegt auf jedem Knoten des Netzwerks vor.

Überweist Hugo Paul das Geld für die Mütze mithilfe einer Block­chain-Anwendung, wird diese Trans­ak­ti­on im Dis­tri­bu­ted Ledger ge­spei­chert und ist fortan für alle Teil­neh­mer der ent­spre­chen­den Anwendung nach­voll­zieh­bar.

Statt einer realen Währung wie Euro oder Dollar kommen in Block­chain-Netz­wer­ken in der Regel digitale Wäh­rungs­äqui­va­len­te wie Bitcoin, Ether, Litecoin, Dash oder ander Altcoins zum Einsatz.

Das Dis­tri­bu­ted-Ledger-Konzept wird auf Basis von Peer-to-Peer-Netz­wer­ken rea­li­siert, die eine Kom­mu­ni­ka­ti­on unter gleich­ran­gi­gen Rechnern er­mög­li­chen. Ver­än­de­run­gen am Da­ten­be­stand werden nur dann vor­ge­nom­men, wenn die am Netzwerk be­tei­lig­ten Knoten zu einem Konsens kommen.

Digitale Werte werden in Block­chain-P2P-Netz­wer­ken nicht von A nach B über­tra­gen. Statt­des­sen halten sämtliche Teil­neh­mer eine Kopie aller Trans­ak­ti­ons­da­ten in an­ony­mi­sier­ter Form vor, aus der zwei­fels­frei her­vor­geht, wer welchen digitalen Wert zu welcher Zeit besitzt. Bei Än­de­run­gen des Da­ten­be­stan­des wird jedes Replikat auf jedem be­tei­lig­ten Knoten mit der neusten Version der Block­chain syn­chro­ni­siert. Die Teil­neh­mer in­ter­agie­ren mit der Block­chain über eine Cli­ent­soft­ware, die sowohl das Kon­sens­ver­fah­ren als auch die Re­pli­ka­ti­on des Da­ten­be­stan­des regelt.

Än­de­run­gen am Da­ten­be­stand werden nur dann ak­zep­tiert, wenn sich alle be­tei­lig­ten Rechner durch einen Mehr­heits­be­schluss darauf einigen, dass die Änderung recht­mä­ßig ist.

Ak­zep­tiert die Mehrheit der be­tei­lig­ten Rechner die Änderung, wird der neue Zustand der Block­chain von allen Teil­neh­mern über­nom­men. Stellt die Mehrheit der Teil­neh­mer hingegen fest, dass die Änderung nicht recht­mä­ßig sein kann, bei­spiels­wei­se weil Wi­der­sprü­che zu älteren Re­pli­ka­ten der Block­chain erkannt wurden, wird diese von allen be­tei­lig­ten Rechnern abgelehnt. Ein Rechner, der Än­de­run­gen an der Block­chain vornehmen möchte, muss somit nach­wei­sen, dass er be­rech­tigt ist, den ge­mein­sa­men Da­ten­be­stand zu ändern.

In Rahmen von Block­chain-An­wen­dun­gen stellen P2P-Ver­bin­dun­gen sicher, dass alle Teil­neh­mer Zugriff zur gemeinsam ver­wal­te­ten Trans­ak­ti­ons­da­ten­bank erhalten und mit dieser nach denselben Regeln in­ter­agie­ren können. Das P2P-Prinzip ist somit die Grundlage für die trans­pa­ren­te Ver­wal­tung von Da­ten­trans­ak­tio­nen in einem Block­chain-Netzwerk, dabei jedoch zwang­läu­fig mit zwei Her­aus­for­de­run­gen verbunden: Ma­ni­pu­la­ti­on und In­kon­sis­tenz.

• Ma­ni­pu­la­ti­on: Verfolgen die Teil­neh­mer eines Peer-to-Peer-Netzwerks un­ter­schied­li­che Ziele, könnten einzelne Akteure versuchen, die Funk­ti­ons­wei­se des Netzwerks zu ihren Gunsten zu ma­ni­pu­lie­ren.
• In­kon­sis­ten­te Daten: Innerhalb eines P2P-Netzwerks muss ohne zen­tra­li­sier­te ad­mi­nis­tra­ti­ve Instanz si­cher­ge­stellt werden, dass Trans­ak­tio­nen feh­ler­frei, voll­stän­dig und (in den meisten Fällen) einmalig durch­ge­führt werden.

Bezogen auf das oben an­ge­führ­te Beispiel bedeutet das Folgendes: Möchte Hugo die Trans­ak­ti­on eines digitalen Wäh­rungs­äqui­va­lents im Wert von 10 Euro ver­an­las­sen, um Pauls Mütze zu kaufen, muss die jeweilige Block­chain-Anwendung si­cher­stel­len, dass der ge­wünsch­te Betrag tat­säch­lich Paul gut­ge­schrie­ben wird – und zwar nur einmal und nicht zwei- oder dreimal.

Um Da­ten­ma­ni­pu­la­ti­on zu ver­hin­dern und die Kon­sis­tenz des gemeinsam ver­wal­te­ten Da­ten­be­stan­des zu ge­währ­leis­ten, greifen aus­ge­reif­te Im­ple­men­tie­run­gen des Dis­tri­bu­ted-Ledger-Konzepts wie Bitcoin oder Ethereum auf Kon­sens­ver­fah­ren und Va­li­die­rungs­me­cha­nis­men zurück. Sowohl bei der Kon­sens­bil­dung als auch bei der Ver­ket­tung an­ony­mi­sier­ter Da­ten­blö­cke macht sich die Block­chain-Tech­no­lo­gie kryp­to­lo­gi­sche Hash-Funk­tio­nen zunutze.

Trans­ak­ti­ons­da­ten werden in Block­chain-Netz­wer­ken in Form von Da­ten­blö­cken ge­spei­chert, die durch Hash-Werte mit­ein­an­der verkettet sind. Dabei enthält jeder Block Daten zu mehreren Trans­ak­tio­nen, die an­ony­mi­siert auf­ge­zeich­net werden. Jeder Teil­neh­mer des Block­chain-Netzwerks kann somit einsehen, welche Trans­ak­tio­nen getätigt wurden, nicht jedoch von wem.

Die Ver­ket­tung der einzelnen Da­ten­blö­cke erfolgt durch Hash-Werte, die die Block­chain-Software mittels Hash-Funk­tio­nen aus den Trans­ak­ti­ons­da­ten ableitet. Ver­deut­li­chen lässt sich dieser Vorgang anhand des in­ter­ak­ti­ven Tutorials „How Block­chain Works“ von Anders Brown­worth, das unter block­chain.mit.edu kostenlos zur Verfügung steht.

Auch für Da­ten­blö­cke ohne Inhalt lassen sich Hash-Werte derselben Länge berechnen.

Ein Teil­neh­mer, der die Block­chain um einen neuen Da­ten­block erweitern möchte, muss somit den Hash-Wert des vor­her­ge­hen­den Blocks kennen. Selbiger geht in die Hash-Wert-Be­rech­nung des neuen Blocks ein und verbindet diesen un­trenn­bar mit der Block­chain. Dabei fungiert der Nonce-Wert als eine Art Stell­schrau­be, die es er­mög­licht, das Ergebnis der Hash-Wert-Be­rech­nung zu mo­di­fi­zie­ren. Zur Anwendung kommt dieser Me­cha­nis­mus im Rahmen eines Kon­sens­ver­fah­rens, das als Proof-of-Work be­zeich­net wird.

Hashcash ist somit ein CPU-basiertes Proof-of-Work-Verfahren: Je mehr Re­chen­leis­tung ein Teil­neh­mer be­reit­stel­len kann, desto größer ist die Chance, das dieser den gesuchten Nonce-Wert als Erster findet. Im Fall von Bitcoin führt dies zu einem re­gel­rech­ten Wett­rüs­ten unter den Nutzern. Um zu ver­hin­dern, dass Da­ten­blö­cke in immer schnel­le­rer Abfolge erstellt und damit immer mehr Bitcoins generiert werden, passt das Netzwerk die Schwie­rig­keit, den richtigen Nonce-Wert zu be­rech­nen­den, re­gel­mä­ßig an.

Finden zwei oder mehr Nutzer den richtigen Nonce-Wert zur selben Zeit, wird die Block­chain um den Da­ten­block erweitert, der die meisten Trans­ak­tio­nen be­inhal­tet. Die Da­ten­blö­cke der anderen Nutzer verfallen und die darin ent­hal­te­nen Trans­ak­tio­nen, werden, sofern sie im neu an­ge­häng­ten Block nicht enthalten sind, erneut in den Pool der noch zu be­ar­bei­ten­den Trans­ak­tio­nen auf­ge­nom­men.

Die Ver­ket­tung durch Hash-Werte stellt sicher, dass eine nach­träg­li­che Ma­ni­pu­la­ti­on der Block­chain so gut wie unmöglich ist. Bringt ein Teil­neh­mer eine ge­fälsch­te Block­chain-Kopie in Umlauf, bei der einer oder mehrere Blöcke nach­träg­lich verändert wurden, würde dies durch in­kom­pa­ti­ble Hash-Werte auffallen. Der Fälscher müsste in diesem Fall auch die Hash-Werte aller nach­fol­gen­den Blöcke mit dem ge­fälsch­ten Aus­gangs­wert neu berechnen. Dies erfordert nicht nur eine immense Re­chen­leis­tung, der Betrug würde auch spä­tes­tens dann auffallen, wenn andere Teil­neh­mer des Netzwerks die ge­fälsch­te Block­chain mit der eigenen Kopie ab­glei­chen. In diesem Fall gilt: Stellen mehr als die Hälfte der Nutzer Wi­der­sprü­che fest, wird die ge­fälsch­te Block­chain au­to­ma­tisch abgelehnt.

Ein al­ter­na­ti­ves Verfahren, das im Rahmen der Kon­sens­bil­dung zur Anwendung kommt, ist Proof-of-Stake. In Block­chain-Netz­wer­ken, die auf Proof-of-Stake setzen, wird in einem ge­wich­te­ten Zu­falls­ver­fah­ren ent­schie­den, welcher Teil­neh­mer den neuen Da­ten­block erzeugen darf. Die Ge­wich­tung der einzelnen Teil­neh­mer richtet sich dabei bei­spiels­wei­se nach der Dauer der Mit­glied­schaft oder nach dem Anteil an der je­wei­li­gen digitalen Währung.

Auch eine Kom­bi­na­ti­on aus Proof-of-Work- und Proof-of-Stake-Verfahren ist möglich.

Die Wirt­schaft be­ob­ach­tet die Fort­schrit­te der Block­chain-Tech­no­lo­gie mit wach­sen­dem Interesse. Lösungen auf Block­chain-Basis bieten sich vor allem für Ge­schäfts­pro­zes­se an, die de­zen­tra­li­siert werden sollen, weil mehrere un­ab­hän­gi­ge Akteure in­vol­viert sind – bei­spiels­wei­se bei der Fertigung von Produkten oder in der Logistik. Gehen ma­te­ri­el­le Güter oder im­ma­te­ri­el­le Werte wie Ei­gen­tums­rech­te durch mehrere Hände, bieten Block­chain-An­wen­dun­gen die Mög­lich­keit, Abläufe und Sta­tus­än­de­run­gen für alle Be­tei­lig­ten trans­pa­rent auf­zu­zeich­nen.

Zudem kommt die Block­chain-Tech­no­lo­gie der rasanten Ent­wick­lung im IoT-Bereich entgegen. Das Internet of Things| wächst und mit ihm die Zahl ver­netz­ter Geräte. Auch der Da­ten­aus­tausch im IoT könnte zukünftig Block­chain-basiert ablaufen, ebenso wie die Bezahlung für IoT-Services.

Die deutsche Wirt­schaft nähert sich der Block­chain-Tech­no­lo­gie derzeit in erster Linie in Pi­lot­pro­jek­ten. Dabei geht der Trend zum Einsatz privater Block­chains – pro­prie­tä­re Software, die speziell für einen in­ner­be­trieb­li­chen An­wen­dungs­fall ent­wi­ckelt wurde. Anders als öf­fent­li­che Block­chains wie Ethereum oder Bitcoin stehen diese nur einem aus­ge­wähl­ten Per­so­nen­kreis zur Verfügung – bei­spiels­wei­se Mit­ar­bei­tern, Ge­schäfts­part­nern oder Akteuren innerhalb der Lie­fer­ket­te.

Wie die deutsche Wirt­schaft zur Block­chain-Tech­no­lo­gie steht, zeigt die YouGov-Studie „Po­ten­zi­al­ana­ly­se Block­chain“, die im Jahr 2017 von Sopra Steria Con­sul­ting in Auftrag gegeben wurde. Der Studie zufolge prüfen 47 Prozent der Un­ter­neh­men in Deutsch­land die Mög­lich­kei­ten, Block­chains im eigenen Haus ein­zu­set­zen. 21 Prozent der befragten Ge­schäfts­füh­rer, Vorstände, Füh­rungs­kräf­te und Experten testen bereits eigene Pro­to­ty­pen. Als marktreif be­trach­tet wird die Block­chain-Tech­no­lo­gie hingegen nur von sieben Prozent der Befragten.

Die Block­chain-Tech­no­lo­gie bietet au­to­ma­ti­sier­te Abläufe mit einem hohen Grad an Trans­pa­renz und stößt damit nicht nur auf Zu­stim­mung. Nur wenige Un­ter­neh­men trauen der Tech­no­lo­gie Rechts­si­cher­heit zu. Zu den zentralen Pro­blem­fel­dern gehören der drohende Kon­troll­ver­lust, man­geln­der Da­ten­schutz und die unsichere Rechts­la­ge.

De­zen­tra­le Block­chain-An­wen­dun­gen kommen ohne Kon­troll­in­stanz aus. Die Block­chain-Software in­vol­viert diverse Akteure und regelt Abläufe wie Trans­ak­tio­nen und Sta­tus­än­de­run­gen ohne mensch­li­ches Zutun. Rechtlich stellt sich hier die Frage, wer bei Fehlern oder Kon­flik­ten zur Re­chen­schaft gezogen werden kann.

Öf­fent­li­che Block­chains stellen Un­ter­neh­men darüber hinaus vor ein Da­ten­schutz­pro­blem. Zwar werden alle Trans­ak­tio­nen in einem Block­chain-Netzwerk anonym do­ku­men­tiert. Art und Umfang jeder einzelnen Trans­ak­ti­on sind al­ler­dings für alle Teil­neh­mer im Netzwerk einsehbar – In­for­ma­tio­nen, die Un­ter­neh­men mitunter geheim halten möchten. Intern testen die meisten Un­ter­neh­men die Block­chain-Tech­no­lo­gie daher in Form von zu­las­sungs­be­schränk­ten An­wen­dun­gen.

Parallel dazu wird die Ent­wick­lung quell­of­fe­ner Block­chains im Rahmen von Kon­sor­ti­en vor­an­ge­trie­ben. Ein Beispiel dafür ist das auf den Business-Einsatz aus­ge­rich­te­te Schirm­pro­jekt Hy­per­led­ger der Linux-Foun­da­ti­on in Ko­ope­ra­ti­on mit SAP, Daimler, IBM und Intel. Offene Un­ter­neh­mens­an­wen­dun­gen auf Basis der Ethereum-Block­chain werden zudem in der En­ter­pri­se Ethereum Alliance ent­wi­ckelt. In der Ver­si­che­rungs­bran­che haben sich markt­füh­ren­de Ver­si­che­rer wie Aegon, Allianz und Munich Re zum Block­chain-Kon­sor­ti­um B3i zu­sam­men­ge­schlos­sen.

Das For­schungs­in­ter­es­se geht dabei weit über de­zen­tra­li­sier­te An­wen­dun­gen (so­ge­nann­te dApps) hinaus. An­re­gun­gen bietet die Block­chain-Tech­no­lo­gie auch für die de­zen­tra­le Or­ga­ni­sa­ti­on von Verträgen (Smart Contracts) und Or­ga­ni­sa­tio­nen (DAOs). Selbst ganze Ge­sell­schaf­ten lassen sich in der Theorie Block­chain-basiert verwalten.

We­sent­li­che Mo­ti­va­ti­on, die hinter der Ent­wick­lung von Block­chain-Tech­no­lo­gien steht, ist die Un­zu­frie­den­heit mit der zu­neh­men­den Zen­tra­li­sie­rung im Netz: Wenige Un­ter­neh­men bestimmen über die Mög­lich­kei­ten aller. Die Block­chain soll zentrale Dienst­an­bie­ter, Ver­mitt­ler und Kon­troll­in­stan­zen durch de­zen­tra­li­sier­te Systeme ersetzen.

Ein Beispiel für eine solche De­zen­tra­li­sie­rung sind Smart Contracts, die einen Ver­trags­ab­schluss im Internet ohne Ver­mitt­ler wie Notare, Anwälte, Börsen oder Banken er­mög­li­chen. Statt­des­sen werden Verträge in einem Block­chain-Netzwerk ab­ge­wi­ckelt und im Trans­ak­ti­ons­ver­lauf ab­ge­bil­det. Smart Contracts bieten sich für diverse Dienst­leis­tun­gen an:

• Zugang zu Miet­im­mo­bi­li­en oder Leih­fahr­zeu­gen durch das Ma­nage­ment von Schlüs­seln (z. B. für Mietautos, Wohnungen, Ho­tel­zim­mer, Schließ­fä­cher)
• Nachweis von Ur­he­ber­rech­ten, Mar­ken­rech­ten, Rechten an Domains und Lizenzen
• Do­ku­men­ta­ti­on von Daten (z. B. bei Han­dels­pa­pie­ren, GPS-Daten, Ge­nom­da­ten, Kran­ken­ak­ten, Pro­duk­ti­ons­da­ten)
• Abschluss und Ab­wick­lung von Treu­hand­ver­trä­gen
• No­ta­ri­el­le Einträge ohne Notare (z. B. für Grund­stücks­ei­gen­tum, Nut­zungs­rech­te)
• Fi­nan­zi­el­le In­stru­men­te wie Han­dels­pa­pie­re, Anleihen und Derivate
• direkte Vergabe von Krediten, Ver­mie­tung von Wohnungen, Be­reit­stel­lung von Dienst­leis­tun­gen

Ob die Block­chain-Tech­no­lo­gie das Potenzial hat, das Ver­trags­we­sen zu re­vo­lu­tio­nie­ren, hängt unter anderem davon ob, ob es gelingt, zwei we­sent­li­che Hürden zu be­sei­ti­gen: Erstens muss geklärt werden, wie sich Daten in Block­chain-Netz­wer­ken ver­trau­lich ver­ar­bei­ten lassen. Und zweitens fehlt es bisher an einem Konzept, wie Ver­trags­brü­che geahndet und aus­blei­ben­de Zahlungen erzwungen werden können.

Auch kom­ple­xe­re recht­li­che Gebilde bis hin zu kom­plet­ten Or­ga­ni­sa­ti­ons­struk­tu­ren lassen sich in Block­chains abbilden. Man spricht von so­ge­nann­ten DAOs (De­cen­tra­li­zed Au­to­no­mous Or­ga­ni­sa­ti­ons). Der Begriff geht auf das im Mai 2016 auf der Ethereum-Block­chain ins Leben gerufene Crowd­fun­ding-Projekt „The DAO“ zurück – ein Ge­schäfts­mo­dell zur de­zen­tra­len, autonomen Or­ga­ni­sa­ti­on kom­mer­zi­el­ler und ge­mein­nüt­zi­ger Un­ter­neh­men.

Mit einem Fi­nan­zie­rungs­vo­lu­men von 168 Mio. US-Dollar gehört The DAO zu den größten Crowd­fun­ding-Projekten aller Zeiten. Je nach Höhe des ein­ge­setz­ten Betrags erhielten Mit­glie­der des Projekts Stimm­rech­te für Ent­schei­dun­gen wie die Vergabe von Aufträgen und In­ves­ti­tio­nen auf Basis von Smart Contracts. Ab­stim­mun­gen erfolgten per eVoting und wurden ebenfalls über die Block­chain ab­ge­wi­ckelt. In­ves­tiert wurde in der Kryp­to­wäh­rung Ether. Das Projekt schei­ter­te, als es Hackern gelang, rund 50 Mio. Dollar ab­zu­zwei­gen.

Andere Block­chain-Projekte gehen im Bestreben nach De­zen­tra­li­sie­rung noch einen Schritt weiter. Seit 2015 steht In­ter­net­nut­zern die Bitnation zur Verfügung, ein Internet-Staat ohne Län­der­gren­zen und zentrale Regierung. Alle Grund­be­dürf­nis­se werden von privaten Anbietern be­frie­digt und sind markt­wirt­schaft­lich or­ga­ni­siert. Auf lange Sicht möchte sich die Bitnation als Al­ter­na­ti­ve zu tra­di­tio­nel­len Nationen eta­blie­ren.

Jeder Bürger der Bitnation hat ein Stimm­recht, kann Ideen ein­brin­gen und dafür werben. Ein Beitritt ist un­ab­hän­gig vom je­wei­li­gen Wohnort. Das Block­chain-Projekt stellt Pässe bereit und er­mög­licht Grund­buch­ei­trä­ge. Auch Hoch­zei­ten sollen künftig möglich sein. Innerhalb der Bitnation haben Bürger die Mög­lich­keit, sich zu un­ter­schied­li­chen Staats­for­men mit jeweils eigenen Gesetzen zu­sam­men­schlie­ßen. Aktionen der Bürger werden in ver­schlüs­sel­ten Text­da­tei­en ge­spei­chert. Jeder Bürger ist durch einen in­di­vi­du­el­len Code iden­ti­fi­zier­bar. Verträge und andere An­wen­dun­gen werden über Smart Contracts geregelt. Bezahlt wird mit Bitcoins. Als Kon­troll­me­cha­nis­mus dient die Block­chain.

Kritiker der Bitnation bemängeln jedoch die rein markt­wirt­schaft­li­che Aus­rich­tung des Projekts. Recht und Ordnung würden im vir­tu­el­len Staa­ten­kon­zept von privaten Anbietern geregelt. Umwelt- und So­zi­al­stan­dards seien kein Thema. Min­der­hei­ten hätten in der Bitnation das Nachsehen.

Die Block­chain-Tech­no­lo­gie de­zen­tra­li­siert Systeme und hilft dadurch, Macht­kon­zen­tra­tio­nen auf­zu­lö­sen und Trans­ak­tio­nen im Internet trans­pa­ren­ter zu gestalten. Die Kehrseite eines ver­teil­ten Systems ist Redundanz. In einem Block­chain-Netzwerk stellt jeder Knoten eine Kopie der Trans­ak­ti­ons­his­to­rie bereit. Jeder Teil­neh­mer, der sich an einem Kon­sens­ver­fah­ren wie Proof-of-Work beteiligt, führt prin­zi­pi­ell dieselbe Be­rech­nung durch. Darüber hinaus ge­ne­rie­ren Block­chain-An­wen­dun­gen eine immense Da­ten­men­ge, die im Rahmen der Va­li­die­rung von jedem Nutzer her­un­ter­ge­la­den werden muss. Den enormen Verbrauch an Energie und anderen Res­sour­cen durch Block­chain-An­wen­dun­gen bei gleicher Funk­tio­na­li­tät zu re­du­zie­ren, ist eine der zentralen Her­aus­for­de­run­gen bei der Ent­wick­lung von Block­chain-An­wen­dun­gen.

Eine weitere Her­aus­for­de­rung ist die Stei­ge­rung der Trans­ak­ti­ons­ge­schwin­dig­keit. Bitcoin, die Block­chain-Lösung mit der höchsten Markt­ka­pi­ta­li­sie­rung und Trans­ak­ti­ons­zahl, ver­ar­bei­tet aufgrund des re­chen­in­ten­si­ven Kon­sens­ver­fah­rens im Durch­schnitt lediglich sieben Trans­ak­tio­nen pro Sekunde. Ein Wert, der mit der Ver­ar­bei­tungs­ge­schwin­dig­keit mark­füh­ren­der Be­zahl­dienst­lei­ter nicht mithalten kann. Allein PayPal ver­ar­bei­tet in derselben Zeit rund 450 Trans­ak­tio­nen, Visa theo­re­tisch sogar 56.000. Und das schnells­te On­line­be­zahl­sys­tem – Alipay der chi­ne­si­schen Alibaba Group – wickelt pro Sekunde bis zu 256.000 Trans­ak­tio­nen ab. Ein Konzept, wie sich Bitcoin-Trans­ak­tio­nen be­schleu­ni­gen lassen, bietet das Lighting Network. Ein ähnliches Projekt steht mit dem Raiden Network für Ethereum zur Verfügung.

Block­chains kommen ohne Trusted Third Party aus. Die Si­cher­heit der Trans­ak­ti­on wird theo­re­tisch durch die de­zen­tra­le Ver­wal­tung der Trans­ak­ti­ons­his­to­rie si­cher­ge­stellt. Das funk­tio­niert al­ler­dings nur in aus­rei­chend großen Block­chain-Netz­wer­ken. Denn: Für eine In­ter­es­sen­grup­pe, der es gelingt, mehr als 50 Prozent der Netz­werk­kno­ten unter Kontrolle zu bringen, wäre es ein Leichtes, die kol­lek­ti­ve Va­li­die­rung aus­zu­he­beln und einen al­ter­na­ti­ven Trans­ak­ti­ons­ver­lauf in Umlauf zu bringen. Eine po­ten­zi­el­le Ma­ni­pu­la­ti­ons­ge­fahr besteht auch dann, wenn ein Großteil der Re­chen­leis­tung eines in­ter­na­tio­na­len Block­chain-Netzwerks von Nutzern aus demselben Land gestellt wird.

Auch Da­ten­schutz­an­for­de­run­gen stellen Ent­wick­ler von Block­chain-An­wen­dun­gen vor Her­aus­for­de­run­gen. An Lösungen zur sicheren Ver­ar­bei­tung von Trans­ak­ti­ons­da­ten fehlt es speziell bei öf­fent­li­chen Block­chains. Diese do­ku­men­tie­ren den Trans­ak­ti­ons­ver­lauf zwar an­ony­mi­siert, der Trans­ak­ti­ons­in­halt jedoch ist für Teil­neh­mer des Netzwerks einsehbar und erlaubt dem bitkom-Fak­ten­pa­pier „Block­chain und Da­ten­schutz“ zufolge durch frei zu­gäng­li­che Ana­ly­se­werk­zeu­ge durchaus Rück­schlüs­se auf einzelne Akteure.

Eines ist sicher: Die Block­chain wird kommen. Genauer gesagt, sie ist schon da. Während sich öf­fent­li­che Block­chain-An­wen­dun­gen wie die Kryp­to­wäh­rung Bitcoin in erster Linie an Pri­vat­an­wen­der richten, setzen die meisten Un­ter­neh­men, die sich an die neue Tech­no­lo­gie her­an­trau­en, zunächst auf private Block­chain-Lösungen.

Ob sich Block­chain-Ar­chi­tek­tu­ren zukünftig gegen zen­tra­li­sier­te Systeme durch­set­zen werden, hängt vor allem davon ab, ob es der For­schungs­ge­mein­de gelingt, Hürden in Bezug auf die Da­ten­si­cher­heit und den Ver­ar­bei­tungs­auf­wand zu über­win­den. Das Potenzial, Prozesse schneller, trans­pa­ren­ter und kos­ten­güns­ti­ger zu gestalten, bieten beide Use-Cases der Block­chain-Tech­no­lo­gie für nahezu alle Branchen.