Bier&Breze - Der Philoskonomie Finanzblog

Ziel dieses Blog ist es, Denkanstöße zu geben und Diskussionen zu provozieren. Meine Posts sind nicht wissenschaftlich belegt, in der Regel absolut subjektiv, einseitig und wertend. Aber genau damit möchte ich Ihnen einen Nadelstich versetzen, der Ihnen hoffentlich einen Kommentar abringt.

Wie funktioniert eine Blockchain?

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Alle reden über Blockchain , Bitcoins , Ripple und Ethereum. Ich möchte mich in einer Artikelserie mit dem Thema befassen und klären, ob diese Währungen wirklich die Macht besitzen, die angestammte Bankenlandschaft aus den Angeln zu heben. Dieser Artikel dient dazu, die notwendigen Grundlagen über die Technologie zu vermitteln. Denn nur wenn man diese kennt, kann man eine Beurteilung über die disruptive Potenz der angeblichen Killerapplikationen vornehmen.

Dezentralität ist alles...

Bei der Blockchain handelt es sich um eine Verwirklichung der sog. Distributed Ledger Technology (DLT). Grob gesagt bedeutet dies, dass es keine zentrale, sondern viele dezentrale / verteilte – aber inhaltlich synchrone - Datenbanken gibt. Jeder dieser Datenbanken bildet einen sog. Knoten (Node). So simpel wie diese Beschreibung klingt, so wichtig ist sie, um das Wesen von Blockchains zu verstehen. Denn im Umkehrschluss bedeutet der skizzierte Aufbau, dass es weder einen Datenbank Master noch irgendeine Zentralstelle gibt, welche über die Datenhoheit und damit die Korrektheit von Transaktionen entscheidet. Diese Eigenschaft ist das Grundelixier der Blockchain-Technologie und wird für einen Praxisvergleich immer wieder eine entscheidende Rolle spielen. Man könnte eine DLT natürlich auch anders bauen. Die Besonderheit der Blockchains sind aber die Art der Organisation und Sicherheit der Datenbanken. So besteht eine Blockchains, wie der Name bereits sagt, aus Blöcken, welche eine oder mehrere Transaktionen oder Informationen enthalten. Die Informationen in jedem Block werden in einen einmaligen Hash-Wert zusammengefasst. Ändert sich auch nur ein Bit in dem Block, ändert sich dieser Hash-Wert. Das Besondere nun, dass sich jeder Block auf die Hashwerte der vorherigen Blocks bezieht. Es entsteht als eine Art kryptographischer Kette. Anhand der Kette lässt sich somit jede Transaktion nachvollziehen und ist je nach Ausgestaltung der Blockchain auch für jedermann einsehbar.

Fußball ohne Schiri?

Eine Blockchain stellt keine selbstständige künstliche Intelligenz dar, welche selbsterhaltend im luftleeren Raum schwebt. Jede Blockchain benötigt einen Betreiber, der die Transaktionstechnologie und weitere Regeln und Methoden überhaupt erst einmal programmiert und später auch Fehler korrigiert. Eine Blockchain muss also programmiert und gewartet werden. Man kann es sich in etwas wie beim Fußball vorstellen. Es gibt ein Set an Regeln welche definieren, wie das Spielfeld aussieht und welche Spielregeln gelten sollen. Den Spielverlauf selber gestalten dann aber die Teilnehmer (Fußballspieler). In der Welt der Blockchain gibt es aber aufgrund der DLT-Prinzips keinen zentralen Schiedsrichter oder Unparteiischen. Dennoch muss aber irgendwie sichergestellt werden, dass nur richtige Informationen / Transaktionen in die Datenbank(en) aufgenommen werden. Im Falle der Blockchains bedient man sich daher verschiedener Validierungsmethoden, die i.d.R. auf dem Konsensprinzip beruhen. Wie dieses dann genau aussieht, muss wiederum ins Blockchain-„Regelbuch“ programmiert werden. Zwei typische Vertreter sind z.B das sog. „proof of work“ und „proof of stake“ Konzept. Bei ersterem muss man durch Rechenleistung und bei letzterem durch eine Beteiligung an der Transaktion nachweisen, dass man diese freigeben darf. Je nach Konzept wird eine Transaktion erst dann freigegeben bzw. ein neuer Block erzeugt, wenn je nach Konzept ein definierte Anzahl oder die Mehrheit der Nodes die Richtigkeit des Vorhabens bestätigen. Im Prinzip ist es in etwas so, als wenn man die beteiligten Fußballspieler darüber entscheiden lässt, ob es nun ein Foul war oder nicht. Ich weiß, ich weiß was Sie sagen wollen. Aber im Gegensatz zum Fußball gibt es in der idealen Blockchain Welt nicht nur zwei Mannschaften, sondern etliche unabhängige beteiligte Nodes.

In den nachfolgenden Abschnitten möchte ich die Blockchain Technologie anhand der Bitcoins näher erläutern und einige Rückschlüsse bezüglich der Verwendbarkeit in der Finanzpraxis geben.

Wallets – Das Portemonnaie der heutigen Zeit

Jeder Teilnehmer der Bitcoins senden oder empfangen möchte, benötigt eine Art elektronisches Portemonnaie, das sog. Wallet. Dieses gibt es in verschiedenen Varianten (online, offline oder auch als Hardware-Wallet). Um ein Wallet zu generieren, benötigt man keine Identitätsprüfung. Hier wird auch gleich klar, warum Bitcoins als anonyme Währung zu betrachten sind und sich damit großer Beliebtheit bei einem einschlägigen Klientel erfreuen. Für jedes Wallet wird eine eindeutige ID (Bitcoin Adresse) errechnet. Die Bitcoin Adresse ist quasi die Kontonummer des Wallets. Das Wallet ist somit der (i.d.R.) grafische Zugang zur Blockchain und stellt einen neuen Knoten (Node) im Bitcoin Netzwerk bereit. Das Wallet ist durch einen privaten kryptographischen Schlüssel geschützt, den (hoffentlich) nur der Besitzer kennt bzw. welcher in der Wallet Software verwahrt wird. Bereits hier ist auch eine gesunde Skepsis angesagt, denn gehacktes Wallet = gehackter privater Schlüssel = Digitale Kohle pfutsch!

Aber wie funktioniert das ganze nun genau

Ich möchte den Prozess einer Bitcoin Transaktion gern anhand der unten dargestellten Grafik erklären. Stellen Sie sich eine Lokomotive vor, die einsam auf dem Bahngleis steht (0). Ohne auf alle Details eingehen zu wollen, hängt nun jemand einen ersten Wagon an, in welchem sich 50 Bitcoins befinden. Wenn man nun einen Teil der Bitcoins im ersten Wagons an eine andere Person senden möchte, muss man mittels der Wallet-Software, die ja den Zugang zum Bitcoin Netzwerk darstellt, eine Art elektronischen Überweisungsauftrag ausfüllen (1) und absenden. Bisher ist das Vorgehen eigentlich ähnlich zum Online-Banking. Im nächsten Schritt jedoch, verlässt der Prozess alle bisher bekannten Prinzipien. Denn die Überweisung (sog. Transaktion) wird nun nicht an einen zentralen Bankrechner, sondern im Peer to Peer Verfahren (p2p) an alle im System befindlichen Knoten (Nodes) verschickt (2).Bitcoin Transaktionsprozess Diese prüfen anhand der bei ihnen liegenden dezentralen Datenbank, ob die Transaktion korrekt ist (3). Korrekt ist sie z.B. dann, wenn der Empfänger und der Absender überhaupt existieren (genauer gesprochen die beiden Bitcoin Adressen) und letzterer auch über die notwendigen Bitcoins verfügt. Ich habe im bisherigen Beispiel verschwiegen, dass die Blockchain Technologie auf einer extrem starken Verschlüsselungsmethodik beruht, welche (zumindest per Stand heute) auch von der NSA nicht geknackt werden konnte. Das bedeutet, dass natürlich auch die kryptographische Validität des Absenders (sog. Signatur), digitale Schlüssel usw. überprüft werden. Sind alle Prüfungspunkte eingehalten, gibt ein Node die Transaktion frei. Dies reicht aber nicht aus. Denn erst wenn eine definierte Anzahl der Nodes im Konsensprinzip die Transaktion validiert hat, wird diese in Gänze als korrekt vermerkt. Eine solche Validierung dauert meist nur wenige Sekunden.

Wozu braucht es die Schürfer | Miner

Nun findet aber nicht nur eine Transaktion, sondern hunderte oder tausende Transaktionen pro Sekunde statt. Diese werden gesammelt und alle nach obigem Schema verifiziert. Nach Ablauf eines bestimmten Triggers – in der Bitcoin Blockchain ist dies die Zeitspanne von ca. 10 min – werden alle validen Transaktionen in einen neuen Wagon (=Block) gepackt (4) und an den bestehenden Zug angehangen, so dass ein langer Güterzug (Chain) entsteht. Das geniale dabei ist aber, dass der neue Wagon nicht irgendwie angehangen wird, sondern basierend auf den Kennungen (Hash-Werte) der vorherigen Anhänger eine eigene Kennung (Hash) bekommt. Es ist also nicht mehr möglich, eine Transaktion oder einen Anhänger des bestehenden Zuges auszutauschen – weder den neuen noch einen alten. Das macht die Blockchain so einzigartig und so sicher.

Die Erstellung (Verschlüsselung) eines neuen Blocks erfordert aber enorme Rechenkapazität. Diese erbringen die sog. Miner (Schürfer) (5). Entgegen den Anfangstagen der Bitcoins kann die notwendige Rechenleistung aber nicht mehr von einem einzelnen Schürfer erbracht werden. Daher schließen sich die Miner häufig in sog. Miningpools zusammen. Ein Großteil der heute bestehenden Pools befindet sich in Asien, vor allem in China, da die dortigen Energiekosten (als größter Kostenfaktor) sehr niedrig sind. Aber warum verpulvern die Miner Unmengen an Energie für die Lösung mathematischer Rätsel? Ganz, einfach, sie werden mit Bitcoins, also der Blockchain eigenen Währung, belohnt (7). Aktuell steht ein Bitcoin mit über 5.000 EUR hoch im Kurs. Das heißt, Mining ist letztlich eine Frage der Grenzkosten für Energie in Bezug auf den Wert der in Blockchain verankerten Kryptowährung. Wenn Sie nun aber glauben Schürfen ist einfach, müssen Sie beachten, dass das Mining nach dem Windhundverfahren abläuft (first come, first serve). Hat ein Miner den für den neuen Block gültigen Hash-Wert ermittelt (6), wird dieser an die anderen Miner übermittelt und die überprüfen dessen Gültigkeit. Ist der berechnete Hash-Wert korrekt, wird der neue Block der Kette angehangen (6) und der Miner bekommt nun seine Belohnung (7). Die anderen Schürfer gehen leer aus. Auch wenn das erst einmal brutal klingt, ist dieses Verfahren, als Garantie einer starken Verschlüsselung, unter dem Begriff „proof of work“ – also dem Beweis der Arbeitsfähigkeit (in Bezug auf Rechenleistung) – absolut gewollt. Das Mining und demnach auch die Belohnung dafür sind daher essentielle Bestandteile der Bitcoin Blockchain. Wie oben beschrieben ist die Grundidee der heutigen Blockchains, dass nicht eine Zentralstelle, sondern die dezentralen Miner die Verifizierung und Verbreitung des neuen Blocks im gesamten Netzwerk vornehmen, so dass am Ende wieder alle Datenbanken einen synchronen Inhalt aufweisen und der Kreislauf nun wieder von vorn beginnen kann.

Die Angst geht um...

Grundsätzlich muss man sagen, dass die mathematischen Theorien zum Bau einer Blockchain schon einen langen Bart haben. Aber diese graue Theorie in die Praxis umzusetzen, ist eine bzw. die wahre Meisterleistung von Satoshi Nakamoto - wer immer er oder sie nun wirklich sein mag. Manch einer sieht in der Blockchain Technologie eine Erfindung, die sogar das Internet in den Schatten stellt. Da Bitcoins eine eigene Währung sind, wurde relativ schnell der Bezug zur Bankenwelt hergestellt. Eine völlige Dispruption dieser Branche ist prophezeit. Ob dies wirklich so ist, klärt der Artikel Wie disruptiv ist die Blockchain für Banken wirklich?

Aber egal ob nun vollständig disruptiv oder nicht. Die Technologie einer Blockchain bietet auf jeden Fall enormes Potenzial für Transparenz und Effizienzsteigerungen. Das weiß jeder Treasurer, der schon einmal Geld von Bank A in Deutschland nach Bank B in Übersee überwiesen hat und sich wundert, warum in einer so simplen Transaktion etliche Banken beteiligt sind und sich jede dabei auch noch dumm und dusselig verdient und das Ganze dann noch eine gefühlte Ewigkeit dauert. Insofern hat die Diskussion um Blockchains und der Druck des Startups R3 mindestens schon einmal die heutigen Alleinherrscher von SWIFT aufgeschreckt, die sich nach Jahren der Intransparenz und des Abkassierens nun als geläutert geben und mittels des Projekts GPI (Global Payment Innovation) mehr Transparenz in den Überweisungsprozess bringen wollen. Ist doch auch schon mal etwas!

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