Das System Blockchain — Zukunft oder Hype?

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Mit dem steigenden Erfolg von Kryptowährungen, wie beispielsweise Bitcoin, sind Blockchains in aller Munde. Jeder will dabei sein, wittert — angetrieben von nahezu fabelhaft anmutenden Kurssprüngen der letzten Monate — seine Chance auf großen Reichtum und investiert den einen oder anderen Euro in die Technologie, die das digitale Geld ermöglicht. Während der Bitcoin zunehmend salonfähig wird und fast täglich mit neuen Rekorden in den Nachrichten ist, ist die Funktionsweise einer Blockchain den meisten weitestgehend unbekannt. Dieser Artikel gibt einen kurzen Rundumblick, der es ermöglicht das Konzept von Blockchains im Allgemeinen sowie ihre mannigfaltigen Lösungsansätze, aber auch ihre gegenwärtigen Probleme, zu verstehen.

Entwicklung

Die Entwicklung des Blockchain-Verfahrens geht auf die Geburt des Bitcoins ins Jahr 2008 zurück. Unter dem Pseudonym Satoshi Nakamoto, dessen Identität mehr oder weniger ungeklärt ist, wurde ein White Paper veröffentlicht, das ein digitales Geld auf Basis eines Peer-to-Peer-Netzwerks beschreibt, welches bei einer Transaktion direkt vom Sender zum Empfänger transferiert wird, ohne dass es hierfür den Einsatz von Dritten (sog. Intermediären) benötigt. Die Sicherheit des Systems wird durch die Dezentralität des Netzwerks, den Einsatz von komplexer Verschlüsselung und die transparente Verkettung von Transaktionen in zeitlicher Abfolge, welche der Technologie den Namen Blockchain einbrachte, gewährleistet. Im Jahr 2017, 9 Jahre nach dem Beginn der Entwicklung von Bitcoin, beträgt der Wert eines Bitcoins, letztlich ein abstrakter Datensatz ohne substanziellen Wert, über 3800 EUR. Andere Kryptowährungen, wie Ether und Litecoin, drängen auf den Markt. Die Marktkapitalisierung von Kryptowährungen insgesamt beträgt über 123 Mrd. USD. Zur Einordnung: Das entspricht in etwa dem Bruttoinlandsprodukt von Ungarn.

Des-Intermediär-isierung

Einer der Gründe, warum die Blockchain-Technologie so verheißungsvoll ist und eines Tages weit mehr sein könnte, als digitales Geld, liegt in der Möglichkeit des Verzichts auf Intermediäre. In unserer analogen und digitalen Welt sind Intermediäre der Garant dafür, dass zwischen sich persönlich unbekannten Parteien Vertrauen auf die Durchführung und Werthaltigkeit einer Transaktion besteht. Intermediäre können beispielsweise Banken, Versicherungen und andere Dienstleister sein. Dieser Vorteil des Vertrauensschutzes ist aber kostenintensiv. Zum einen verlangt der Intermediär für seinen Einsatz üblicherweise Geld, zum anderen erfolgt eine Verifizierung in der Regel durch Arbeitskräfte und somit nicht in Echtzeit. Im Regelfall kostet es also zwei der im Wirtschaftsleben wichtigsten Ressourcen: Zeit und Geld.

Transparenz

Eine Blockchain kann bei entsprechender Implementierung dieses Vertrauen durch die Kombination von Kryptografie und einem vorgegebenen Verfahren in einem Netzwerk aus anonymen und sich gegenseitig unbekannten Nutzern selbst herstellen. Die einzelnen Transaktionen werden als Hash-Wert irreversibel verschlüsselt und in zeitlicher Abfolge mit dem Hash-Wert der unmittelbar vorangegangenen Transaktion verbunden. Nur wenn die Mehrheit des Netzwerks die Transaktion bestätigt wird sie in den aktuellen Block der Chain aufgenommen. Durch die Überprüfung wird unter anderem sichergestellt, dass eine Transaktion nicht mehrfach ausgeführt wird (sog. double spending). Eine nachträgliche Änderung der Blockchain ist praktisch nicht möglich. Ist die Transaktion erstmal bestätigt, dann bleibt sie demnach für immer Teil der Kette und ist für jeden anonym einsehbar.

Mining

Das Erzeugen (sog. Schürfen, engl. Mining) eines neuen Blocks geschieht anhand einer künstlich erschwerten mathematischen Berechnung. So kann die Anzahl und Geschwindigkeit der Erzeugung neuer Blöcke gesteuert werden. Um einen Anreiz zu schaffen, dass Nutzer ihre Rechenleistung für diese komplexen, hardwareintensiven und auch stromfressenden Berechnungen zur Verfügung stellen, bekommt derjenige, der einen Block erzeugt hat eine Belohnung. Bei Bitcoin beträgt diese Belohnung aktuell 12,5 Bitcoins (BTC) pro Block. Ein Block entsteht alle zehn Minuten. Nach 210.000 Blöcken wird die Belohnung jeweils halbiert. Dieser Mechanismus nennt sich „Proof of Work“ (PoW). Er ist eine der größten Errungenschaften des Systems und gleichzeitig auch eine seiner größten Schwachstellen.

Limitierungen

Aufgrund der beschränkten Anzahl an neu geschürften Blöcken und deren Kapazitätsgrenzen ist die Anzahl der darin gespeicherten Transaktionen beschränkt. Dies führt unweigerlich dazu, dass bei einer Erhöhung des globalen Transaktionsaufkommens die Verifizierung von jeder einzelnen Transaktionen verzögert wird und die Transaktionsgebühren, die zur Priorisierung der Transaktion genutzt werden können, steigen. Beides widerspricht eigentlich den Grundsätzen der Blockchain. Um Änderungen der Blockchain-Architektur durchzusetzen bedarf es Mehrheiten unter den Nutzern, die ansonsten nur bei Wahlen in autokratischen Staaten erzielt werden können. Werden Änderungen nicht von eine derart überwiegenden Masse getragen, kann es zu einer Teilung der Blockchain kommen. Dies geschieht dann dadurch, dass verschiedene Nutzer nicht mehr miteinander kompatible Software benutzen. Erst kürzlich haben unüberbrückbare Meinungsverschiedenheiten in der Skalierungsdebatte der Bitcoin-Blockchain zur Spaltung und Entstehung der Währung Bitcoin Cash (BCH) geführt.

Energieverbrauch

Darüber hinaus erscheint fraglich, wie lange in Zeiten des Klimawandels und der angestrebten Reduktion des weltweiten CO2-Ausstoßes der energiehungrige PoW-Prozess hinnehmbar ist. Eine Bitcoin-Transaktion übertrifft den Strombedarf einer durchschnittlichen US-Familie pro Tag. Schätzungen zufolge beträgt der Stromverbrauch von Bitcoins im Jahr 2020 in etwa dem von ganz Dänemark. In der Theorie sieht die letzte Entwicklungsstufe der Blockchain daher einen „Proof of Stake“-Mechanismus (PoS) vor, der die Erzeugung eines neuen Blocks unabhängig von der eingebrachten Rechenleistung und abhängig von dem Anteil des Teilnehmers am gesamten Netzwerk machen soll. Diese Technologie ist jedoch noch nicht einsatzfähig und steht vor erheblichen — vor allem sicherheitsrelevanten — Schwierigkeiten bei der Umsetzung.

Angriff der Mehrheit

Solange es noch nicht soweit ist, dürfte der Zusammenschluss zu sog. Mining-Pools, also Gemeinschaften, die ihre Rechenleistung zur Erhöhung der Wahrscheinlichkeit den nächsten Block zu errechnen, bündeln, weiter zunehmen. Es erscheint grotesk, dass ausgerechnet ein System mit der Zielvorstellung absoluter Dezentralität letztlich durch seine Konzeption wieder zu einem Zusammenschluss und folglich einer Zentralisierung führt. Abseits ideeller Gesichtspunkte birgt diese Bündelung von Kapazitäten das Risiko, durch eine sog. 51%-Attacke angegriffen zu werden. Mittels einer relevanten Rechenkapazität — entgegen des irritierenden Namens nicht zwingendermaßen 51% — könnte die Blockchain dann theoretisch nachträglich verändert oder auf andere Art manipuliert werden. Realistisch betrachtet ist die Gefahr dafür gar nicht so gering. Ein Zusammenschluss der derzeit drei größten Mining-Pools würde zur mathematisch wahrscheinlichen Realisierung einer solchen Attacke bereits ausreichen. Die Gefahr ist zwar nicht besonders konkret, jedoch abstrakt betrachtet gegeben.

Werthaltigkeit

Was letztlich die Zukunft durch Bitcoins und andere Blockchains bringt, steht in den Sternen. Es lassen sich aus den gewonnenen Erkenntnissen jedoch gewisse Tendenzen ableiten. Zum einen steht mittlerweile ein signifikanter Geldwert hinter der Technologie, so dass ihre Relevanz zumindest für den Moment außer Frage steht. Während Kritiker die astronomischen Wertzuwächse mit der Spekulationsblase um holländische Tulpenzwiebeln Mitte des 17. Jahrhunderts vergleichen wollen, sehen andere enormes Potenzial. In vielen Ländern der Welt ist der gesetzgeberische Umgang mit dem Thema Blockchain und die Einführung des Bitcoins als Zahlungsmittel zumindest schon durch einzelne Parteien thematisiert worden. Je mehr diese Entwicklung voranschreitet, desto unwahrscheinlicher ist ein absoluter Wertverfall. Ein Anstieg der Nachfrage nach Bitcoins, von denen es aufgrund technischer Limitierungen maximal 21 Millionen Stück geben wird, würde in diesem Fall nach den Gesetzen des Marktes eher zu weiteren Preiserhöhungen führen.

Große Einsatzmöglichkeiten

Wahrscheinlich ist, dass Blockchains auch auf anderen Gebieten Einzug erhalten. Die Möglichkeiten, die sich durch Smart Contracts, kleinen Programmen, die autonom auf der Blockchain laufen, ergeben, sind nahezu unbegrenzt. Schon jetzt treiben viele Intermediäre ihre Erkenntnisgewinnung in diese Richtung an. Gerade in der Bankenbranche entstehen erste Projekte zur Realisierung eigener Blockchains. Für Intermediäre und ihre Mitarbeiter besteht grundsätzlich nämlich die große Gefahr mit ihrer Tätigkeit gänzlich überflüssig zu werden. Auch im Bereich des „Internet of Things“ (IoT) kann die Blockchain-Technologie nach Expertenmeinungen einen entscheidenden Beitrag leisten. Wichtig wäre hierfür jedoch, dass sich Standards durchsetzen, welche effektiv genutzt werden können und eine Vereinheitlichung des Programmierung und Kommunikation bewirken.

Ausblick

Letztlich gilt es also genau zu beobachten, welche Entwicklungen sich hier abzeichnen. Möglicherweise setzen sich nur wenige Blockchains durch, möglicherweise ist es aber auch nur die Technologie, die sich durchsetzt und eine Vielzahl von Blockchains existieren je nach Anwendungsbereich nebeneinander. Auch darf nicht außer Acht gelassen werden, dass beinahe täglich neue Entwicklungen hinzukommen. Als Beispiel sei hier die Blockchain IOTA genannt, die erst Ende 2015 entstanden ist und sich dadurch auszeichnet, dass es nicht nur eine einzelne Hauptkette gibt, sondern eine Vielzahl von Nebenästen. Die technologischen Limitierungen anderer Blockchains sollen dadurch vermieden werden. IOTA zielt jedoch hauptsächlich auf den IoT Markt ab.

Vollkommen unabhängig davon, ob man von einen langfristigen Erfolg der Blockchains überzeugt ist oder in Anlehnung an Bill Gates Überzeugungen vom Internet der Meinung ist, dass Blockchains „nur ein Hype“ sind, lässt sich eines mit großer Sicherheit sagen: Die Entwicklung, die die Blockchain-Technologie noch nehmen wird, steht erst ganz am Anfang.

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