Neben Funktionsweise, werden in dieser Arbeit einige markante Vorteile (U.a. Unveränderbarkeit, Sicherheit, Redundanz, Privatsphäre) einer dezentralen Struktur aufgezeigt und was diese für Nachteile (Nutzerunfreundlichkeit und Eigenverantwortung, Transparenz und Datenschutz, Ressourcenverschwendung und Kosten, Transaktionale Effizienz) mit sich bringt.
Im Anschluss wird noch ein kurzer Zukunftsausblick und eine Bewertung für das Thema Blockchain und dezentrale Strukturen gegeben.
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
1. Einleitung
2. Definition und Funktionsweise
3. Vorteile einer Blockchain Technologie
3.1 Unveränderbarkeit
3.2 Sicherheit
3.3 Redundanz
3.4 Privatsphäre
4. Nachteile einer Blockchain Technologie
4.1 Nutzerunfreundlichkeit & Eigenverantwortung
4.2 Transparenz & Datenschutz
4.3 Ressourcenverschwendung & Kosten
4.4 Transaktionale Effizienz
5. BewertungundZukunftsausblick
6. Literaturverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Datenstruktur und Verkettung der einzelnen Blöcke (Bundesamt fürSicherheit in der Informationstechnik, 2019, S. 9)
Abbildung 2: Erstellung eines Private Keys (In Anlehnung an Hosp, 2017, S. 50)
Abbildung 3: Visualisierung von zentralen, dezentralen und verteilten Netzwerken (Lee, 2017)
Abbildung 4: Enervieverbrauch eines dezentralen Netzwerkes (de Vries, 2021)
Abbildung 5: Die drei zentralen Attribute zur Charakterisierung von Blockchain- Lösungen (Ramesohl. S et. al., 2017, S. 37)
Abkürzungsverzeichnis
PoW - Proof-of-Work
DSGVO - Datenschutzgrundverordnung
1. Einleitung
Das Grundproblem, was von einem gewissen Satoshi Nakamoto in einem Whitepaper 2008 mit dem Titel Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System gelöst werden soll, ist, dass Informationen ohne eine zentrale Instanz im digitalen Zeitalter kostenlos vermehrt, verändert oder vernichtet werden können. Man nennt dies auch Double Spending, welches bis zu dieser Veröffentlichung nur durch den Einsatz einer typischen Client-Server-Architektur, also einer zentralen Instanz als vermeidbar galt. Diese genießen hierbei unser ungeteiltes Vertrauen.
„Was benötigt wird, ist ein elektronisches Zahlungssystem, das auf einem kryptografischen Beweis statt auf Vertrauen basiert, wodurch zwei bereitwillige Parteien direkt miteinander arbeiten können, ohne dass eine vertrauenswürdige dritte Partei benötigt wird. Transaktionen, die rechnerisch nicht umkehrbar sind, würden Verkäufer und Käufer vor Betrug[..]schützen.“ (Nakamoto, 2008, S.1)
Aus diesem Zitat geht ein Lösungsvorschlag hervor, welches ein System für digitale Informationsverarbeitung ohne eine zentrale Institution beschreibt, die Blockchain. Ein solches System wäre dann offen für jeden, verspricht durch die Dezentralität ein hohes Maß an Sicherheit, wäre unveränderbar und vor Manipulation gesichert. Außerdem müsste man niemandem Vertrauen, da jeder selbst die Kontrolle hätte. Seit der Erfindung 2008 haben dezentrale Strukturen immer mehr an Beliebtheit und Zuspruch gewonnen. In vielen Branchen, u.a. im Automotive, eCommerce und Finanzen, wird diese Technologie bereits erfolgreich eingesetzt.
Neben Funktionsweise, werden in dieser Arbeit die Vorteile einer dezentralen Struktur aufgezeigt und was diese für Nachteile mit sich bringt. Aufgrund der Seitenlimitierung folgt der Bezug in dieser Arbeit auf dezentrale Netzwerke, die auf dem Proof-of-Work Verfahren beruhen und es wird nur ein Überblick gegeben, da eine tiefergehende Betrachtung den Umfang derArbeit überschreiten würde.
1. Definition und Funktionsweise
Um nachher die Vor- und Nachteile besser nachvollziehen zu können, wird im folgenden Kapitel die Funktionsweise erläutert.
„Eine Blockchain ist eine vollständige und unveränderliche Transaktions-Historie zu allen Transaktionen einer dezentralen Community, der jeder, derein Teil davon ist, zustimmt.“ (Hosp, 2017, S. 40)
Sie ist wie eine Datenbank, die aus einer chronischen Verkettung von Blöcken besteht. Jeder Eintrag in diese Datenbank ist erst dann erlaubt, wenn der entsprechende Verifikationsprozess durch den eingesetzten Konsensus-Algorithmus, dem PoW-Verfahren erfolgreich abgeschlossen ist. Dieser Vorgang wird von den sogenannten Minern ausgeführt, welche eine Transaktion auf Korrektheit prüfen und dieser anschließend zustimmen (vgl. Hosp, 2017, S. 55-57). Jedes Mitglied des Netzwerkes besitzt stets die aktuelle Kopie der entsprechenden Datenbank, welche gegen mögliche Manipulationen eine Art Absicherung ist. Wer die Datenbank unzulässig ändert, steht dann direkt im Widerspruch zu den anderen Teilnehmern. Diese Transaktions-Historie wird in regelmäßigen Zeitabständen aktualisiert. Jeder Teilnehmer der dezentralen Community akzeptiert sie als Realität, speichert sie auf seinem eigenen Computer ab und kann auf diese Weise jederzeit sicherstellen, dass niemand Ausgaben doppelt machen kann, da dies an anderer Stelle zu einem Konflikt in der Transaktions-Historie führen würde (vgl. Hosp, 2017, S. 66f).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 1: Datenstrukturund Verkettung der einzelnen Blöcke (Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik, 2019, S. 9)
2. Vorteile
Auf den nächsten Seiten wird zunächst auf die positiven Aspekte der Blockchain eingegangen.
3.1 Unveränderbarkeit
„Eine Blockchain entsteht aus kryptographisch miteinander verketteten Blöcken voller Transaktionen. Sie kann daher nicht verändert werden, ohne die gesamte Strukturzu zerstören. Aus diesem Grund wird diese als eine unveränderliche Transaktions-Historie angesehen, auf die sich eine dezentralisierte Community geeinigt hat.“ (Hosp, 2017, S. 66)
Als ersten großen Vorteil muss man die Unveränderbarkeit einer dezentralen Struktur beschreiben.
Bei der Konsensusbildung wird jeder Eintrag von Informationen auf der Blockchain zunächst an alle zugehörigen umliegenden Miner gesendet. Diese prüfen nach, ob korrekt mit dem Private Key unterschrieben worden ist. Dieser ist vergleichbar mit einem E-Mail-Passwort. Anschließend wird die Public Adresse, des Empfängers, welche ähnlich wie eine E-Mail-Adresse funktioniert kontrolliert und ob der Sender überhaupt berechtigt ist diese Informationen zu senden (vgl. Hosp, 2017, S. 55-57).
Um die Unveränderbarkeit und die Manipulationssicherheit zu gewährleisten ist es von großer Wichtigkeit, dass bei der Bildung von Konsensus Kosten aufgewendet werden müssen. Dies kann in Form von aufgebrachter Rechenleistung sein oder in Form von kryptographischen Tokens (Währung). Wenn 51% der Teilnehmer eines Netzwerkes den Eintrag übernehmen, dann gilt dieser als bestätigt und wird in die Kette der Blöcke aufgenommen. Jeder Block baut unwiderruflich auf einem Älteren auf und durch jeden Block, der auf diesen folgt, wird die Transaktion immer wieder bestätigt. Dadurch wird sie immer sicherer, da es immer mehr kosten würde, die Vergangenheit zu ändern. In den meisten dezentralen Anwendungen gilt eine Information bereits dann als sicher, wenn sie schon einmal bestätigt worden ist. Würde man trotzdem einen älteren Block entfernen wollen, müsste man alle, darauffolgenden neueren Blöcke ebenfalls entfernen, was die Kette der Blöcke zerstören würde. Dies würde mehr Aufwand erfordern, als es Gewinn einbringen könnte (vgl. Hosp, 2017, S. 66-67).
3.2 Sicherheit
Als nächsten großen Vorteil muss man die Sicherheit erwähnen. Diese beruht auf Kryptographie, was bedeutet, dass man durch die Erstellung eines Private Keys ohne weitere Verifizierung an der Datenverarbeitung teilhaben kann.
„Da es in einem dezentralen System keine Datenbank geben kann, die abgleicht, ob ein Konto bereits vergeben wurde oder nicht, erhält man bei einer ..Neukundenregistrierung“ einfach ein Konto nach dem Zufallsprinzip. Im Beispiel von Kryptowährungen bezeichnet man diese Nummer ais Private Key.“ (Hosp, 2017, S. 46)
Es gibt bei der größten Blockchain, der von Bitcoin zum Beispiel 2256 Möglichkeiten für einen Privat Key. Aus diesem Private Key, der zufällig gewählt wird, wird dann über kryptographische Formeln die sogenannte Public Adress ermittelt, über die alle Transaktionen ausgeführt oder Informationen ausgetauscht werden (vgl. Hosp, 2017, S. 46-50).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 2: Erstellung eines Private Keys (In Anlehnung an Hosp, 2017, S. 50)
Der Sicherheitsaspekt ist hierbei, dass es nahezu unmöglich ist, den Private Key zu erraten, wenn man nur die Public Adresse besitzt. Selbst wenn man alle existierenden Computer kombinieren könnte, würde es niemals passieren, den dazugehörigen Private Key einer Public Adresse zu erraten. Im Falle von Kryptowährungen zum Beispiel ist seit der Entstehung 2008 bis heute kein Fall bekannt, bei dem ein Private Key, der vom Besitzer korrekt erstellt wurde, gehackt worden ist (vgl Hosp, 2017, S. 51).
Dezentrale Systeme haben noch einen Sicherheits-Nebeneffekt. Da es keine Datenbank gibt, die alle Konten und Passwörter abspeichert, gibt es keinen zentralen Angriffspunkt für Hacker. Einmal kreierte Daten und Dokumente lassen sich so nicht mehr vernichten und sind daher vor jeder Naturkatastrophe und jedem Hackerangriffgeschützt (vgl Hosp, 2018).
3.3 Redundanz
Bei einer Blockchain handelt es sich immer um ein dezentrales oder verteiltes
System, welches in unzähligen Datenbanken gespeichert und auf jedem angeschlossenen System in den verschiedensten Regionen der Welt verteilt wird. Bei dem Ausfall eines Knotens bleibt das Netzwerk wegen der dezentralen Struktur weitgehend stabil und Nutzer können weiterhin ohne nennenswerte Probleme Daten verarbeiten (vgl. Glücklich, 2017).
Im Vorherigen Kapitel ist der Schutz gegen Hackerangriffe erwähnt worden. Dieser resultiert auch aus der Dezentralität, da es keinen zentralen Angriffspunkt geben kann, wo alle Daten gesammelt sind.
In der unteren Grafik kann man den Aufbau unterschiedlicher Strukturen erken nen, wobei die Mittlere und die Rechte Abbildung für dezentrale Netze eingesetzt werden.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 3: Visualisierung von zentralen, dezentralen und verteilten Netzwerken (Lee, 2017)
3.4 Privatsphäre
Die Privatsphäre setzt sich hierbei aus der Anonymität und der Transparenz zusammen.
Die Anonymität ist in diesem System deshalb so hoch, da hierbei, wie oben beschrieben, nur eine Public Adresse erzeugt werden muss, um in einem dezentralen System Daten auszutauschen, oder einzulesen und Transaktionen zu tätigen. Hierbei muss kein Name oder andere vertrauensvolle Daten angegeben werden, wodurch niemand anderes oder ein System erfahren kann, wer hinter dieserTransaktion steckt.
Dies hat den weiteren Vorteil, dass jede Person einer Blockchain beitreten kann, ohne hierbei einen Unterschied zwischen Herkunft, Alter oder Geschlecht zu machen. Man kann außerdem unabhängig von Banken oder Unternehmen handeln und das Vertrauen in zentrale Institutionen kann entfallen.
Außerdem muss die Transparenz einer dezentralen Struktur erwähnt werden.
Alle Transaktionen und Informationen, die jemals gesendet worden sind, werden unwiderruflich und für jeden einlesbar in Blöcken abgespeichert. Jeder kann den Weg von Geld- oder Informationsfluss mitverfolgen oder dokumentieren. Eine hohe Anonymität und zugleich eine hohe Transparenz bezeichnet man als Pseudo-anonym.
Ein Computer kann aufgrund der hohen Transparenz Transaktionen zurückrechnen und alle benötigten Informationen zu einer Identität zusammensetzen, wodurch so die Anonymität reduziert wird. Das würde genügen, selbst wenn die eigentliche Identität nie zum Vorschein kommt, um herauszufinden, welche Person hinter welchem Nutzer steckt, Nutzerprofile zu erstellen und wer zum Beispiel ein bestimmtes Finanzverbrechen begangen hat. Steuerhinterziehungen oder andere Verbrechen sind so nicht mehr möglich, da alle Daten bis in Ewigkeit vorhanden und nachvollziehbar abgespeichert sind (vgl. Hosp, 2017, S. 123 bis 125).
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- Quote paper
- Anonymous,, 2021, Welche Vor- und Nachteile hat eine dezentrale Technologie wie Blockchain?, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1170336
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