Abkürzungen & Fachbegriffe

Abkürzung / Fachbegriff	Bedeutung / Erklärung
AI	Artificial Intelligence = künstliche Intelligenz
ALU	Arithmetic Logic Unit
ASIC	Application-Specific Integrated Circuit = spezielle Hardware für das Mining von Coins
AVX	Advanced Vector Extensions
B2B	Business to Business
CPU	Central Processing Unit = Prozessor im Computer für die Rechenleistung
DApps	Distributed Apps = verteilte Anwendungen
DNS	Domain Name System = Namensverwaltungssystem
DSL	Digital Subscriber Line
Fiat Geld	Objekt ohne einen inneren Wert, dient aber als Tauschmittel. Das Gegenteil ist Warengeld (Gold, Silber, Tabak, …), hat einen Tauschwert und inneren Wert.
FiFo	First in, First out = was zuerst rein ist, wird zuerst verarbeitet.
GCP	Google Cloud Plattform
GPU	Graphics Processing Unit = i. d. R. Chip auf der Grafikkarte, für die Berechnung von grafischen Objekten
Hash	Streuwert (kryptografisch errechnet). Die Daten werden zerstückelt und verteilt. Ein Hash errechnet sich aus mehreren Daten. Verändert sich nur ein Zeichen, ergibt es einen anderen Hashwert. Jeder Hashwert ist (und muss) einmalig sein, da es sonst zu einer Kollision kommt.Man spricht daher auch von einem Hash-Algorithmus.
Hashrate	Maßeinheit für die Rechenleistung des Blockchain-Netzwerks. Je höher die Hashrate im Blockchain Netzwerk, desto mehr Teilnehmer im Netzwerk und desto schwerer ist es, einen Coin zu minen. Je höher die Hashrate bei der Mining-Hardware ist, desto einfacher und wahrscheinlicher ist es, eine Aufgabe zu lösen und eine Belohnung zu erhalten.
I/Os	Inputs / Ouputs
ICO	Initial Coin Offering = Start der Coin Ausgabe
IPO	Initial Public Offering = Start der Aktienausgabe
IT	Informationstechnologie
LAN	Local Area Network = internes Netzwerk
MFA	Multi Faktor Authentifizierung ermöglicht die Authentifizierung über mehrere Wege (Fingerabdruck, Iris Scan, Stimme etc.)
ML	Machine Learning
Node	Knotenpunkt eines Netzwerkverbunds
NSA	National Security Agency
NFC	Near Field Communication
NIST	National Institute of Standards and Technology
OpenSource	Lizenzfreie Software, die kostenlos ist und der Code öffentlich jedem zugänglich ist
P2P	Peer-to-Peer = Punkt zu Punkt Verbindung
RAM	Random Access Memory = Hauptspeicher im Rechner
RFID	Radio Frequency Identification
Sidechain	Eine Seitenblockchain, die parallel zur Hauptblockchain verläuft. Auf der Seitenblockchain verläuft die Verarbeitung der Daten. Auf der Hauptblockchain werden wichtige Ereignisse gespeichert. Dies sorgt für eine bessere Performance.
SHA	Secure Hash Algorithm
UNL	Unique Node List
WWW	Word Wide Web

1) Kurze Einleitung

Die Informationstechnologie (IT) begeistert von Jahr zu Jahr immer mehr Menschen – schon allein aus dem Grund, dass wir mit diesem Thema tagtäglich zu tun haben und an den Schulen die IT-Fächer immer intensiver gelehrt werden. Die IT verändert unser Leben in nahezu allen Bereichen und die Entwicklungen in diesem Bereich gehen weiter. Vielmehr schreiten die Entwicklungszyklen immer schneller voran, sodass immer mehr IT-Fachkräfte benötigt werden, diese jedoch fehlen.

Es werden verschiedene neue Bereiche im IT-Sektor geschaffen, welche teilweise andere Berufe ersetzen oder die neuesten Themen in der Informationstechnologie behandeln. Forscher könnten Forschungen ohne die Werkzeuge, welche erst durch Computer bereitgestellt werden, weder so schnell noch so tiefgreifend betreiben. Durch den Einsatz von künstlicher Intelligenz sowie Rechenleistung werden mathematische, physische, chemische, biologische oder logische Vorgänge deutlich schneller verarbeitet. Sozialwissenschaftler analysieren das menschliche Verhalten mittels IT-gestützter Systeme (z. B. durch Analytics), um daraus bessere Produkte oder Dienstleistungen erstellen zu können.

Ich selbst habe die IT bereits im Alter von 6 Jahren für mich entdeckt und war sofort von Computern begeistert – natürlich erst wegen der Möglichkeit des Spielens, denn andere Funktionen waren mir bis dahin als kleines Kind noch nicht bekannt. Schnell änderte sich dies aber, da ich mich mit den verschiedensten Themen eines Computers, dessen Innenleben, Software und Peripherie-Geräten auseinandersetzen musste. Spätestens mit dem Einzug des Internets war noch mehr bereitgestelltes Wissen zugänglich.

Beruflich bin ich in unterschiedlichen Bereichen tätig. Zunächst habe ich nach meiner Ausbildung als Fachinformatiker – Systemintegration bei einem deutschen Unternehmen als System Engineer angefangen. Anschließend habe ich weitere Rollen innegehabt, wie technischer Projektleiter, IT-Architekt und schlussendlich Produktarchitekt / Plattformarchitekt. In dieser Zeit habe ich auch mein nebenberufliches Studium (Wirtschaftsinformatik) in 2 Jahren an einer Fernhochschule abgeschlossen. Nach 6 Jahren bin ich anschließend zu einem renommierten Beratungsunternehmen gewechselt, um dort die Rolle eines Cloud Solution Architekten wahrzunehmen. Hier beschäftige ich mich neben Cloud auch mit einigen anderen interessanten und innovativen IT-Themen.

2) Was ist eine Blockchain?

In der heutigen Welt erleben wir viele Veränderungen, das Leben und die Welt ist viel dynamischer gestalten – seien es Veränderungen in der Politik, der Gesellschaft oder vor allem in Dingen, die unser Leben betreffen. Besonders viele Veränderungen gibt es in der IT, welche auch teilweise sehr starke Auswirkungen auf unser Leben haben. Denn heutzutage ist alles vernetzt und kaum etwas geht noch ohne einen Computer.

Selbst in einem Smartphone steckt mehr Rechenleistung als dies noch vor 10 Jahren in einem Desktop-Computer möglich war. Das Smartphone wird schon lange nicht mehr nur zum Telefonieren verwendet, sondern für viele andere Tätigkeiten und das Telefonieren gehört nur noch zu einer Nebenfunktion.

Immer wieder tauchen neue Erfindungen oder Erweiterungen von bereits bestehenden Dingen auf. Die Entwicklungszeit verringert sich und es wird versucht, so schnell es nur geht, auf den Markt durchzudringen. Denn nur, wenn das Produkt auf dem Markt ist, wird es bekannt, gekauft und kann Umsatz generieren. Dabei muss es sich nicht zwangsläufig um ein physisches Produkt handeln.

Denn immer mehr Produkte sind nicht mehr nur physisch vorhanden, sondern teilweise digital oder existieren in Form von Dienstleistungen. Sprich: Digitale Produkte wie auch Plattformen werden geschaffen, um diese zu nutzen, um dann wiederum weitere digitale Produkte und Dienstleistungen zu kreieren.

Unternehmen wie Uber oder Airbnb haben keine eigenen Taxen oder Hotels, sondern agieren als Vermittler. Google hat selbst nur wenig physische Produkte. Nahezu das gesamte Geld wird mit der Suchmaschine verdient1. Und Traditionsunternehmen wie Siemens entwickeln sich neu und gehen mehr in Richtung Software-Unternehmen2. Unternehmen, die digitale Produkte, Dienstleistungen oder Technologien anbieten, sind gefragter denn je und beeinflussen unser Leben.

So gehört auch die Blockchain dazu. Die Entwicklung der Blockchain lässt sich mit der Einführung des Internets vergleichen: eine Revolution oder, neologistisch ausgedrückt, ein Gamechanger.

Die Blockchain ist eine Technologie, die es ermöglicht, Transaktionen zwischen zwei Parteien durchzuführen. Dabei bildet die Blockchain eine neue Basis für weitere interessante Dienste und Einsatzgebiete (siehe Kapitel 5 „Blockchain Trends & Möglichkeiten“).

Die neue Basistechnologie Blockchain ist mittlerweile in verschiedenen Ausprägungen vorhanden, allerdings haben diese in der Regel gemeinsame Schnittmengen. So ist jedes zentrale Element ein Transaktionsregister, welches nicht mehr verändert werden kann. Die Transaktionen selbst werden hingegen in einer Datenbank gespeichert, welche dezentral ist. Das bedeutet, dass diese Datenbank nicht nur auf einem Rechner (Node = Knotenpunkt) vorhanden, sondern auf zahlreiche Nodes verteilt ist.

Damit werden die Daten und somit auch die durchgeführten Transaktionen redundant gehalten. Sollte ein Node ausfallen, ist es kein Problem, da diese Daten auf allen anderen Nodes gespeichert sind. Außerdem verfügt diese Blockchain auch über ausreichend Rechenkapazität.

Die Blockchain ist außerdem vor möglichen Manipulationen geschützt, da die jeweiligen Transaktionsregister nicht rückwirkend verändert werden können. Das bedeutet also, dass das Register und somit auch die Blockchain immer weiterwächst und weitere Transaktionen hinzukommen. Es werden nur zulässige Transaktionen akzeptiert und gespeichert. Dies stellen bestimmte Verfahren sicher, ebenso, dass diese auf die anderen Nodes entsprechend verteilt werden. Des Weiteren ist die Blockchain-Technologie Open Source und somit ist der Code für jeden einsehbar.

Je nach Blockchain-Plattform kann diese für alle offen (z. B. Bitcoin) oder aber auch geschlossen und nur für bestimmte Teilnehmer geöffnet und nutzbar sein (z. B. Ripple). Dies hat entsprechende Vor- und Nachteile (siehe Kapitel 2.3 „Vor- und Nachteile von Blockchain“).

Der Grundgedanke von Bitcoin ist, dass jeder an diesem Netzwerk teilnehmen und Teil dieser Plattform werden kann. Dies war die Reaktion auf das Versagen der Banken und der Regierung im Jahre 2008 (Finanzkrise). Der Vorteil an diesem Verfahren ist, dass die Verbreitung des Bitcoin-Netzwerks schnell und einfach stattfinden kann sowie die Akzeptanz als Zahlungsmittel hoch ist. Dies kann gegebenenfalls mit dem Grundgedanken der Sparkasse verglichen werden, wo jeder ein Kunde sein kann und viele Automaten zur Verfügung gestellt werden.

Aber warum heißt die Blockchain eigentlich Blockchain? Der Name kommt vom Vorgehen und der Funktion. Denn die Vorgänge werden „Blocks“ genannt und jeder Block wird hinter den anderen angehängt, also verkettet, somit „chain“, das englische Wort für „Kette“. Zusammengesetzt ergibt sich daher der Name „Blockchain“. Theoretisch – und hierzu gibt es bereits Gespräche – müsste es richtig „Distributed Ledger Technology“ (DLT) heißen, da es im Grunde genommen verteilte Datenbanken sind3.

2.1) Wie funktioniert eine Blockchain?

Wenn man nun grob weiß, was eine Blockchain ist, möchte man mehr über diese neuartige Technologie erfahren und verstehen, wie diese überhaupt funktioniert. Dies ermöglicht einem, sich kompetenter an Diskussionen beteiligen zu können, seien sie privater oder beruflicher Natur. Außerdem hilft es, sich über die potenziellen Möglichkeiten und Änderungen bewusst zu werden, denn die Blockchain Technology ist heute in Deutschland noch nicht so stark vertreten, während sie Amerika allgegenwärtiger und somit häufiger anzutreffen ist.

Von privatem Interesse kann es gegebenenfalls sein, wenn neue Investitionsfelder gesucht werden oder man einfach mehr über diese neue Technologie erfahren möchte. Im beruflichen Alltag begegnet man der Blockchain vermutlich früher, da erste Tests für neue Produkte und Lösungen im Gespräch sind und man hier ebenfalls betroffen bzw. beteiligt ist, besonders bei einem Beruf im IT-Umfeld. An dieser Stelle soll die Funktionsweise von Blockchain auf zwei verschiedene Arten erklärt werden.

2.1.1) Vergleich zur analogen Welt

Ein Vergleich zu unserem realen analogen Leben bietet das Grundbuch. Wer im Grundbuch für dieses Grundstück und das Haus eingetragen ist, ist der Eigentümer dieses Grünstücks und des Hauses. In der Blockchain sind mehrere Blöcke vorhanden, welche fest in der Kette enthalten sind, analog zum Grundbuch. Dabei stellt ein Block die kleinste Einheit in der Blockchain dar. Um Transaktionen zu bezahlen, Dienste in Anspruch zu nehmen etc. werden Münzen, sogenannte Coins verwendet.

Anders als bei unserem üblichen Geld muss man nicht einen ganzen Coin besitzen, sondern kann auch einen Bruchteil davon sein Eigen nennen, beispielsweise 0,002345 Einheiten einer Kryptowährung. Bei einer erfolgreich ausgeführten und akzeptierten Transaktion wird ein Block erstellt und in der Kette verankert. Diese Transaktion kann nicht rückgängig gemacht werden. Auch ist es nicht möglich, den Block zu löschen oder zu verändern. In der Blockchain sind somit alle Transaktionen seit der Entstehung der jeweiligen Blockchain enthalten.

Ein Text, welcher bei der Transaktion verwendet werden soll, kann wie beim Feld „Verwendungszweck“ einer Banküberweisung ebenfalls mitgegeben werden. Der Text ist frei wählbar und kann vom Auftraggeber der Transaktion in der Regel verschlüsselt werden. Die Daten der Blockchain können in Abhängigkeit von der jeweiligen Blockchain öffentlich sein und somit von jedem eingesehen werden. Bei der Bitcoin-Blockchain ist dies der Fall.

Die Identität der Sender und Empfänger der jeweiligen Transaktion ist durch Kennungen gekennzeichnet. Aus diesen Kennungen, welche in hexadezimaler Schreibweise aufgebaut sind und somit eine kryptische Adresse bilden, kann auf die tatsächliche Identität nicht geschlossen werden. Teilweise kann und muss es der Blockchain nicht einmal bekannt sein. Anonyme Transaktionen und Überweisungen sind also je nach Blockchain möglich.

2.1.2) Vergleich mit einer Finanztransaktion

Wenn wir die Funktion der Blockchain mit einer Finanztransaktion vergleichen, stellt sich dies wie folgt dar:

Anton überweist 1000 Euro an Berta. Dabei spielt es keine Rolle, wo sich die beiden Personen befinden, ob im Inland, Ausland, 5 km oder 1000 km voneinander entfernt. Wichtig ist nur, dass sich beide im gleichen Blockchain-Netzwerk befinden und mit der gleichen Währung bezahlen.

Abbildung 1: Geldtransfer Anton an Berta

Damit diese Transaktion durchgeführt werden kann, muss heute eine Zwischeninstanz enthalten sein, also ein Intermediär, welcher vertrauensvoll ist, z. B. eine Bank. Das Geld wird also von Anton an Berta über eine Bank überwiesen. Die Bank nimmt das Geld entgegen, weil Anton dieser vertraut, dass sie das Geld auch vollumfänglich an Berta weitergibt, also die gesamten 1000 Euro. Wenn die Bank das Geld von Anton erhalten hat, leitet sie den Betrag an Berta weiter.

Abbildung 2: Geldtransfer Anton an Berta über Intermediär

Der eindeutige Nachteil des Ganzen ist, dass man Zeit verliert. So ist man an die Öffnungszeiten der vertrauensvollen Instanz (z. B. Bank) gebunden. Eine Überweisung braucht 1 – 3 Bankarbeitstage, bis diese verarbeitet wurde und das Geld schlussendlich bei Berta angekommen ist. Außerdem fallen teilweise Gebühren für die Geldtransaktion an, besonders bei Überweisungen ins Ausland oder mit anderen Geldtransferdienstleistern. Der direkte Kontakt zwischen Anton und Berta und die Überweisung des Geldes gehen also nicht ohne eine dritte Instanz.

Genau hier setzt die Blockchain an. Die Blockchain soll verhindern, dass eine dritte Instanz dazwischengeschaltet ist und hierfür Zeit und Geld in Anspruch nimmt. Um dies zu ermöglichen, werden bestimmte Verfahren verwendet, damit alles wie gewohnt funktioniert, nur eben ohne Intermediär. Dazu gibt es unter anderem das offene Kontobuch bei der Blockchain. Nehmen wir an, dass Anton 1000 Euro hat und davon 300 Euro an Berta überweist, Berta überweist 150 Euro an Claus und Claus 50 Euro an Diana. Bildlich können wir uns das wie folgt vorstellen:

Abbildung 3: Geldtransfer Anton an Berta, zu Claus, zu Diana

Anhand des oben beschriebenen Beispiels wird das Konzept des offenen Kontobuchs der Blockchain etwas deutlicher und man sieht, wie die Protokollierung der Transaktionen erfolgt. In dem Kontobuch wird also Folgendes stehen:

• Anton hatte einen Anfangsbestand von 1000 Euro

• Anton hat 300 Euro an Berta überwiesen

• Berta hat 150 Euro an Claus überwiesen

• Claus hat 50 Euro an Diana überwiesen

Die Transaktionen werden also komplett nacheinander abgearbeitet und enthalten die entsprechenden Informationen. Die Blöcke werden somit miteinander verkettet. Die Namensgebung des offenen Kontobuchs ist deshalb so gewählt, weil jeder, der an dem entsprechenden Blockchain-Netzwerk teilnimmt und zu der jeweiligen Transaktion gehört, sehen kann, ob es sich um eine valide Transaktion handelt. Wenn Claus 500 Euro an Berta überweisen möchte, wird das nicht funktionieren, weil Claus nur 150 Euro besitzt. Damit wäre es also keine valide Transaktion und die beiden Parteien könnten das Kontobuch des anderen einsehen. Der Block wird also nicht in die Blockchain geschrieben bzw. an das Ende angehängt.

Jetzt könnte man sich die Frage stellen, wieso es eine zentrale Instanz gibt, wenn Blockchain den Grundgedanken hatte, keine zentrale Instanz mehr zu haben. Vorstellen muss man sich das so, dass die erfolgreich durchgeführte und verifizierte Transaktion in das aktuelle Kontobuch der beiden Teilnehmer geschrieben wird. Anschließend wird das Kontobuch an die verschiedenen Nodes (Teilnehmer des Blockchain Netzwerks) verteilt, sodass diese jeweils eine Kopie des Kontobuchs erhalten. Bildlich lässt sich das wie folgt darstellen:

Abbildung 4: Kontobuch bei allen Beteiligten vorhanden

Wenn also keine zentrale Instanz mehr notwendig ist und das Kontobuch an jeden Teilnehmer als Kopie verteilt wird, wie wird dies dann auf dem neuesten Stand gehalten und synchronisiert? Hier möchte ich nochmal vom Anfang beginnen und den dritten Schritt dazu nutzen, dieses Vorgehen genauer zu erläutern. Wenn wir also wieder davon ausgehen, dass Anton 1000 Euro besitzt und 300 Euro an Berta überwiesen hat – und Berta hat wiederum 150 Euro an Claus überwiesen. Nun, wenn Claus 50 Euro an Diana überweisen möchte, meldet Claus sein Vorhaben an. Diese Absicht wird also veröffentlicht. Da es sich noch um ein Vorhaben handelt und noch nicht durchgeführt wurde, ist diese Transaktion noch nicht in der Blockchain und somit in keinem der Kontobücher zu finden.

Das Geschriebene stellen wir uns also wie folgt vor:

Abbildung 5: Claus kündigt ein Vorhaben einer Transaktion an

Nun hat Claus also sein Vorhaben, nämlich 50 Euro an Diana zu überweisen, geäußert, aber es wurde noch nicht validiert und steht also noch nicht in den Kontobüchern und somit auch nicht in der Blockchain. Damit diese Transaktion validiert werden kann, sind sogenannte Miner notwendig. Das sind ebenfalls Teilnehmer des Netzwerks und ihre Aufgabe ist es, die Transaktion in das Kontobuch zu bringen und somit diese an die Blockchain zu anzuhängen.

Die Miner treten aber in Konkurrenz an, um diese Transaktion an die Blockchain anzuhängen, denn die Miner werden für jede Bestätigung belohnt (mehr zu Mining, siehe Kapitel 4 „Was ist Mining und wie funktioniert es?“). Nur so viel zum Miner: Deine Aufgabe besteht darin, dass er die Transaktion validiert und diese an die Blockchain anhängt, wofür er schließlich belohnt wird, indem er eine bestimmte Menge an Coins der Kryptowährung bekommt, wobei es lediglich Bruchteile sind.