Blockchain: So funktioniert die manipulationssichere Datenbank

von Begleitforschung Smart Service Welt 1 Monat keine Kommentare
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Die Blockchain gilt derzeit als eine der zukunftsträchtigsten digitalen Technologien – und kommt immer häufiger im Finanz- und Energiebereich zum Einsatz. Große Potenziale werden der Blockchain auch im Gesundheitswesen, in der Logistik oder in der öffentlichen Verwaltung, etwa beim Identitätsmanagement, zugeschrieben. Doch wie funktioniert die Technologie genau?
Die Blockchain ist ein besonderer Typ einer dezentralen Datenbank: Die Datensätze, die über eine Blockchain verwaltet werden, sind nicht nur auf dem Computer oder Server eines einzelnen Nutzers gespeichert. Vielmehr übernimmt ein Netzwerk aus Rechnern Aufgaben der Datenhaltung und -fortschreibung. Dabei ist es erforderlich, dass eine hinreichend große Anzahl von Computern eine vollständige Kopie der Blockchain vorliegen hat und diese auf Konsistenz überprüft.

Die Blockchain funktioniert dadurch wie ein hochsicheres Logbuch, das Vorgänge für alle Netzwerkteilnehmer transparent speichert. Dies kann etwa in der Logistik von großem Vorteil sein, um Lieferungen von Gütern als Transaktionen in der Blockchain zu protokollieren. Dadurch ist es möglich, beispielsweise die Herkunft von Produkten nachzuvollziehen. Neue Blöcke, die aktuelle Transaktionen enthalten, werden dabei stets an das Ende der bisherigen Kette von Blöcken gehängt und mit kryptographischen Verfahren verknüpft. So reiht sich in der Blockchain wie in einer Kette Datenblock an Datenblock.

Doch was macht die Blockchain so vertrauenswürdig? Dass sie als höchst manipulationssicher gilt, liegt daran, dass ein „Angreifer“ für eine Manipulation der Blockchain, neben dem die Transaktion enthaltenden Block auch jeden darauffolgenden Block neu erstellen und kryptographisch verknüpfen müsste. Nur eine Kette von Datenblöcken, die konsistent und ausreichend lang ist, hat die Chance, von anderen Netzwerkknoten als die „echte“ Blockchain akzeptiert zu werden. Dazu müsste ein „Angreifer“ in der Regel einen immens hohen Aufwand betreiben. In Zusammenhang mit einem sogenannten „Proof-of-Work“-Konsensmechanismus, wie er etwa von Bitcoin genutzt wird, müsste er beispielsweise eine Rechenleistung aufbringen, die höher ist als die des gesamten restlichen Netzwerks.

Die Funktionsweise der Blockchain klingt erst einmal komplex – doch wo könnte eine solche Technologie konkret genutzt werden?

Zwei mögliche Einsatzbereiche:
Digitale Währungen (z. B. Bitcoin):
Im Bitcoin-Netzwerk ist für das Erstellen jedes Datenblocks die Lösung eines schweren mathematischen Rätsels erforderlich. Dieses Rätsel kann in der Regel nur durch massives „Ausprobieren“ gelöst werden. Denn das Erstellen eines Datenblocks erfordert bei Bitcoin die Generierung eines sogenannten Hash-Wertes. Erstellt ein Rechner als erster im Netzwerk einen solchen Hash-Wert unter Einbezug der aktuellen Transaktionen und des Hash-Wertes des vorhergehenden Blocks, erhält er dafür als Belohnung eine „Prämie“ in Bitcoin. Der auf diese Weise erstellte Hash wird dann für die Erstellung des nächsten Blocks der Blockchain zugrunde gelegt. Da durch die „Prämien“ ein Anreizsystem geschaffen wird, Rechenleistung für das Fortschreiben der Blockchain aufzuwenden, werden potenzielle Angriffe auf das System extrem erschwert. Durch solche Anreizsysteme wird in Blockchain-Netzwerken darauf hingewirkt, dass die Arbeit am Verketten von neuen Blöcken für die Netzwerkteilnehmer rentabler ist als ein Angriff auf die Integrität des Systems.

Logistik:
Die Logistik von Industrieunternehmen ist zentral für reibungslose Abläufe in der Produktion. Bei dem Transport von Rohstoffen oder Maschinen fallen zahlreiche Informationen an, die in Dokumenten wie Rechnungen oder Frachtbriefen festgehalten sind. Werden solche Daten über die Blockchain abgesichert, hat das große Vorteile: Sämtliche Daten sind nicht nur sicher vor Manipulationen, sie können darüber hinaus jederzeit von allen am Logistikprozess Beteiligten eingesehen werden. Veränderungen lassen sich in Echtzeit nachvollziehen. Ein solcher Einsatz von der Blockchain für Lieferketten ist nur ein Beispiel, wie die Technologie in der Industrie zu mehr Effizienz, Transparenz und Sicherheit führen kann.

Autor: Begleitforschung Smart Service Welt
Bildquelle: iconimage/fotolia

Kategorien:
  Allgemein, Querschnittstechnologien

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