Sichere Infrastruktur für Blockchain-Netzwerk Q

T-Systems MMS will Validierungsknoten für das Blockchain-Netzwerk von Q bereitstellen und damit sichere Transaktionen ermöglichen.

Die Telekom-Tochter T-Systems MMS will zudem Q-Token erwerben und erhält damit Stimmrechte innerhalb der Netzwerk-Governance. Als einer der wenigen Root-Node-Betreiber unterstützt T-Systems MMS das Netzwerk: Sie beteiligt sich aktiv an der Q-Blockchain und gestaltet deren Ausrichtung mit. Q ist eine neue Blockchain mit Fokus auf transparenten und durchsetzbaren Governance-Regeln. Als Open-Source-Projekt ermöglicht Q Teilnehmern beispielsweise dezentrale Finanz-Anwendungen (DeFi) auf dem Krypto-Ökosystem zu bauen.

Das Q-Blockchain-Netzwerk vereint laut T-Systems MMS die Vorteile eines öffentlichen und dezentralen Netzwerks mit der Transparenz der "Q-Constitution". Die "Q-Constitution" ist ein vertrauenswürdiges, verlässliches Regelwerk für alle Beteiligten und Grundlage für die Zusammenarbeit im Netzwerk. Die Root Node-Betreiber achten auf die Einhaltung der Rahmenbedingungen. So werden die Rechte der Teilnehmer im Netzwerk geschützt.

Oliver Nyderle, verantwortlich für das Blockchain Solutions Center der T-Systems MMS: "Unternehmen tasten sich für geschäftskritische Anwendungen nur langsam an Blockchain-basierte Lösungen heran. In ihren Entscheidungen spielen die Governance und die Zukunftssicherheit entsprechender Lösungen eine große Rolle. Deshalb unterstützen wir Q dabei, mit verlässlichen Rahmenbedingungen mehr Sicherheiten zu bieten und helfen das Netzwerk zukunftssicher weiterzuentwickeln. Damit tragen wir zum weiteren Wachstum des Blockchain-Ökosystems bei".

Blockchain in 5 Schritten: Kurze Anfänger-Einleitung

Blockchain in fünf Schritten verstehen: Eine kurze Anleitung für Anfänger

Artikel von Lana Iliev; aktualisiert am 07.04.2022

Kryptowährungen wie Bitcoin (BTC) und Ethereum (ETH)

erregen seit geraumer Zeit das allgemeine Interesse. Doch sie werden erst durch die Blockchain-Technologie realisierbar,

die sich auf viele unterschiedliche Bereiche anwenden lässt.

Als die bis heute anonym gebliebene Person oder Personengruppe, die sich „Satoshi Nakamoto“ nannte, im Jahr 2009 die

Bitcoin Software implementierte, war das der Startschuss für die weltweit erste öffentlich zugängliche Blockchain.

1 | Was ist eine Blockchain?

Vereinfacht gesagt ist eine Blockchain (auch Block Chain, zu deutsch: Blockkette) eine digitale und dezentrale Datenbank

oder ein Register, das chronologisch linear um neue Daten bzw. Informationen erweitert werden kann. Aus diesem Grund

spricht man von einer Kette, die stets länger wird.

Oft wird von „der Blockchain“ gesprochen. Das ist irreführend, denn die eine Blockchain gibt es nicht. Es können

beliebig viele Blockchains ins Leben gerufen werden. So hat beispielsweise jede Kryptowährung eine eigene

Blockchain.

Prinzipiell kann dabei inzwischen jede Art von digitaler (oder digitalisierbarer) Information mit einer Blockchain

aufgezeichnet und gesichert werden.

Die technische Innovation der Blockchains besteht darin, dass die aufgezeichneten Informationen Gültigkeit besitzen und

transparent sind, während die Nutzer vollkommen anonym bleiben und direkt miteinander interagieren können. Das war

bisher ein Widerspruch.

Ein Beispiel

Am besten lässt sich das anhand von Währungen verdeutlichen: Der Transfer von Fiatgeld ist nur mit einem

personalisierten Bankkonto möglich. So können zwischengeschaltete Banken die Richtigkeit der Transaktion kontrollieren

und absichern.

Einheiten einer Kryptowährung, die auf einer Blockchain basiert, können hingegen über Wallets den Besitzer wechseln,

ohne das deren Identität bekannt ist. Dennoch ist die Transaktion gültig und sicher. Zudem ist kein Finanzinstitut

nötig, um die entsprechende Transaktionen abzusichern. Auch das ist eine absolute Neuheit.

Wie funktioniert das?

Simple Erklärung: Wie das funktioniert, erklärt dieses Video kurz und anschaulich ohne zu sehr auf die

technischen Details einzugehen.

Detailliertere Erklärung: Eine etwas detailliertere Erklärung der technischen Funktionsweise einer

Blockchain zeigt hingegen dieses Video.

Welche Vorteile gibt es?

Dezentrale Struktur: Kontrollinstanzen (wie Banken) werden durch ein Netzwerk aus

elektronischen Endgeräten (z.B. Computer) ersetzt. Das erspart Zeit und Kosten.

Kontrollinstanzen (wie Banken) werden durch ein Netzwerk aus elektronischen Endgeräten (z.B. Computer) ersetzt. Das erspart Zeit und Kosten. Gültigkeit: Das Netzwerk prüft und legitimiert die Richtigkeit von neuen Informationen und fügt

die Daten als Blöcke an die Blockchain an.

Das Netzwerk prüft und legitimiert die Richtigkeit von neuen Informationen und fügt die Daten als Blöcke an die Blockchain an. Transparenz: Die Erweiterung der Blockchain kann verfolgt (und geprüft) werden.

Die Erweiterung der Blockchain kann verfolgt (und geprüft) werden. Sicherheit: Sind Informationen einmal an die Blockchain angefügt und verifiziert, können sie

(prinzipiell) nicht mehr geändert werden:

Sind Informationen einmal an die Blockchain angefügt und verifiziert, können sie (prinzipiell) nicht mehr geändert werden: Jedes an das Netzwerk angeschlossene Endgerät enthält eine Kopie der vollständigen Blockchain-Datei.

Werden Informationen innerhalb eines Blocks verändert, verändern sich alle nachfolgenden Datenblöcke und

damit auch die gesamte Blockchain-Datei.

damit auch die gesamte Blockchain-Datei.

Der Abgleich einer manipulierten Datei mit den anderen Dateien im Netzwerk würde die Manipulation entlarven.

In der Folge würde sie ausgeschlossen und der richtige Datensatz wäre sicher. So ist die Blockchain gegen

Korruption abgesichert.

2 | Warum der Hype?

Blockchain ist in aller Munde und das branchenübergreifend. Doch weshalb löst die neue Technologie so viel Begeisterung

aus?

Prinzipiell wird hier unabhängigen Parteien, die einander nicht vertrauen, ermöglicht, Übereinkünfte zu schließen — auch

ohne eine dritte Partei einzubeziehen. So könnten zukünftig immense Geldsummen eingespart und wirtschaftliche Abläufe

beschleunigt werden. Und das macht Blockchain interessant für viele Unternehmen.

In einer Studie des

Beratungsunternehmens Deloitte aus dem Jahr 2019 gab über die Hälfte (53 %) der 1.300 befragten Führungskräfte an,

dass Blockchain-Technologie für ihre Unternehmen inzwischen zu den wichtigsten Prioritäten zählt. Zudem zeigt die Studie

ein besonders hohes Investitionsniveau im Bereich Blockchain bei den Befragten auf. Die Autoren der Studie kommen zu dem

Ergebnis, dass Blockchain-Technologie von Unternehmern zunehmend verstanden und angewandt wird.

In der Folgestudie bestätigt sich diese Vermutung: Die inzwischen

1.500 befragten Führungskräfte haben im Jahr 2020 ihre Zweifel verloren. Sie nutzen die Blockchain-Technologie und

sehen sie als integralen Bestandteil unternehmerischer Innovation.

Auch die Tech-Riesen Facebook und Google wollen Blockchain-Potenziale nutzen. Facebook gründete einen hauseigenen

Thinktank, um die Einsatzmöglichkeiten der Technologie zu untersuchen, und plant zudem mit „Diem“ (vormals „Libra“)

eine eigene, blockchainbasierte Kryptowährung. Google hingegen arbeitet derzeit daran Blockchains mit dem Tool

„Blockchain ETL“ durchsuchbar zu machen.

3 | Wird Blockchain überbewertet?

Die ungezügelte Begeisterung um eine neue Technologie kann dazu führen, dass zukünftige Entwicklung unverhältnismäßig

positiv eingeschätzt werden. Das ein solcher Vorgang unschöne Folgen haben kann, bekamen im Jahr 2000 zahlreiche

Kleinanleger mit dem Platzen der Dotcom-Blase zu spüren.

Gerade aufgrund der Komplexität im Blockchain-Bereich lässt sich nur schwierig einschätzen, ob es sich bei einer neuen

Geschäftsidee, Unternehmensgründung oder einem Initial Coin Offering (ICO) um das nächste große Ding oder heiße Luft handelt.

Aus diesem Grund hat das Hasso-Plattner-Institut für Digital Engineering im Jahr 2018 eine Studie zum

Thema „Blockchain – Hype oder Innovation“ durchgeführt und veröffentlicht. Die Studie stuft dabei viele der zahlreichen

Erwartungen, die an Blockchain-Technologien gerichtet werden, als überzogen ein. Dennoch sehen die Forscher des

Instituts vielfältige Potenziale, wenn anfängliche Schwachstellen der Blockchain-Technologie ausgebessert werden.

Zu den genannten Nachteilen zählen dabei auf technischer Seite die unzureichende Standardisierung und die

fehlende Fähigkeit zur Zusammenarbeit verschiedener Systeme. Zudem ist der drastische Stromverbrauch ein großes

Hindernis.

Insgesamt steckt die Technologie laut der Studie noch in den Kinderschuhen, könnte zukünftig jedoch in vielen Bereichen

und Industrien Anwendung finden.

4 | In welchen Bereichen kann Blockchain genutzt werden?

Die Studie des Hasso-Plattner-Instituts kam zu dem Ergebnis, dass gerade in einer Blockchain gesicherte Verträge,

sogenannte Smart Contacts, vielfältige Einsatzmöglichkeiten entfalten könnten.

Smart Contracts ermöglichen den sicheren Austausch von Daten sowie das Management digitaler Identitäten. So könnten mit

ihnen beispielsweise digital und zeitsparend Immobilien vermietet, Kunstwerke gehandelt oder Gesundheitsdaten verwaltet

werden.

Auch im Logistikbereich könnte Blockchain gute Lösungsansätze bieten. So verkündete die Stadt Dubai, sämtliche

Lieferketten automatisch mithilfe einer Blockchain abwickeln zu wollen.

Folgende Liste enthält eine Auswahl weiterer Bereiche, für die Blockchain-Lösungen denkbar sind und zurzeit diskutiert

werden:

Bankwesen

Versicherungswesen

Finanzwesen

Gesundheitswesen

Öffentliche Verwaltung

Telekommunikation

Internetsicherheit (Cybersecurity)

(Regierungs-) Wahlen

Energiemanagement

Verwaltung von Urheberrechten

Mobilität

5 | Wie sicher ist Blockchain?

Auch wenn die Implementierung der Blockchain-Technologie in diesen Bereichen bisher mehr diskutiert als umgesetzt wird,

stellt sich die Frage nach etwaigen Sicherheitslücken.

Sicherheit wird durch das dezentrale speichern und validieren der Blockchain gewährleistet. In der Theorie lassen sich

die gespeicherten Informationen dennoch manipulieren, wenn es gelingt über die Hälfte (51 %) des dezentralen

Netzwerks zu hacken. Auf diesem Weg könnte eine manipulierte Datei als die richtige anerkannt werden, denn sie wäre dann

am häufigsten vertreten. Da ein solcher Zustand jedoch nur sehr schwierig zu erreichen ist, gilt eine Blockchain

allgemein als sicher.

Die größte Unsicherheit entsteht derzeit aber wohl aus der steten Weiterentwicklung der Technologie. Diese führt zu

immer neuen Blockchain-Systemen und somit ist anzunehmen, dass sämtliche zurzeit existierenden Systeme künftig durch

verbesserte Alternativen abgelöst werden.

Drei Bücher, die Sie zum Blockchain-Profi machen

1 | „Bitcoin and Cryptocurrency Technologies“ – Princeton University

Sechs Forscher von angesehenen US-Universitäten veröffentlichten dieses Lehrbuch, das über die Grundlagen und

Möglichkeiten des Bitcoins aufklären soll. Leider erschien es bereits 2016 und ist auf dem damaligen Stand, dafür gibt

es jedoch einen guten Überblick über die Anfänge der Blockchain-Entwicklungen. Zudem ist es kostenlos als PDF

erhältlich.

Erscheinungsjahr: 2016

Preis: 0,00 € (PDF)

Kostenlose PDF: LINK

2 | „Blockchain GameChanger und Revolution: Blockchain Grundlagen für Anfänger. Die Blockchain

Technologie verstehen. Die Technik anhand Beispielen und Kryptowährungen“ – Eugen Grinschuk

Dieses Basiswerk ist eine Einführung in die allgemeine Funktionsweise der Blockchain ohne dabei zu sehr auf die

komplexen technischen Details einzugehen und den Leser mit Tech-Jargon zu verwirren.

Erscheinungsjahr: 2020

Preis: 13,90 € (Taschenbuch)

Buch kaufen: LINK

3 | „Der Blockchain-Faktor: Wie die Blockchain unsere Gesellschaft verändern wird“ – Philipp

Sandner, Isabell Welpe und Andranik Tumasjan

In diesem Buch geht es nicht um die technische Funktionsweise der Blockchain, sondern um den gesellschaftlichen Wandel,

den die neue Technologie ermöglicht. Durch Interviews mit Experten aus verschiedenen Bereichen versuchen die Autoren die

Möglichkeiten der Blockchain im gesellschaftlichem Kontext auszuloten.

Erscheinungsjahr: 2019

Preis: 24,95 € (Taschenbuch)

Buch kaufen: LINK

Copyright: Production Perig

So funktioniert die Blockchain

Was ist die Blockchain und wie funktioniert sie? Ist Blockchain nicht dasselbe wie Bitcoin? Solche und ähnliche Fragen dürften sich aktuell viele stellen, denn die Blockchain beziehungsweise Algorithemn gehört laut Gartner Hype Cycle 2020 zu den 5 Themen, die die Zukunft verändern werden. (Diese fünf Technologie-Trends aus 2020 sollen die Zukunft verändern)

Blockchain ist nicht gleich Bitcoin

Dezentrale Datenbankstruktur, die eine kryptografische Verkettung der Datensätze aufweist (z. B. als Basis digitaler Währungen) – so definiert der Duden die Blockchain. Doch um eines gleich vorweg zu nehmen: Bitcoin und die Blockchain, das sind zwei verschiedene, aber verwandte Dinge. Bitcoin verwendet die Blockchain-Technologie und ist die erste Anwendung dieser gewesen (allerdings gab es zuvor bereits einige rudimentäre Ansätze, die in diese Richtung gingen). Beides, also Bitcoin und Blockchain, entstammt aus einem Paper, dem sogenannten „Bitcoin Whitepaper”, dass Ende 2008 im Netz auftauchte und unter dem Pseudonym Satoshi Nakamoto veröffentlicht wurde. (Hier finden Sie die deutsche Version des Bitcoin Whitepapers) Ob hinter der Idee der Blockchain eine Gruppe an Personen oder ein Individuum steckt, ist bis heute nicht geklärt und die Spekulationen, um wen oder was es sich dabei handeln könnte, sind so alt wie die Blockchain selbst. Immer wieder behaupten verschiedene Personen, Erfinder:in von Bitcoin und damit der Blockchain zu sein. Wer auch immer nun Satoshi ist oder war – klar ist, dass es die erste rudimentäre Implementation von Proof-of-Work bereits in den 1990er-Jahren in dem Projekt HashCash Anwendung fand. Ursprünglich entwickelt um Spam E-Mails zu verhindern, benutzt Bitcoin heute Proof-of-Work als Basis des Consensus-Algorithmus, um so neue Transaktionen innerhalb des Netzwerkes zu bestätigen.

Die Blockchain ist mittlerweile die technologische Basis für viele verschiedene Kryptowährungen, unter ihnen Bitcoin. Auch die Industrie interessiert sich immer mehr dafür. So gründete der VDMA beispielsweise im Juli 2021 ein Gremium zum Thema Blockchain, um Potenziale abzuklären. Aber wie funktioniert das Prinzip hinter der Blockchain? Um die Blockchain-Technologie zu verstehen, muss man zunächst die drei Technologien verstehen, die sie sich zu Nutze macht.

Peer-to-Peer-Netzwerke

Ein Peer-to-Peer Netzwerk ist ein Verbund aus mehreren Computern, die alle miteinander über Kommunikationskanäle (wie z.B. das Internet) verbunden sind und miteinander gleichberechtigt Informationen austauschen – also eine Kommunikation unter Gleichen.

Wozu braucht die Blockchain Hashfunktionen?

Eine Hashfunktion kann man sich als eine Art verschlüsselnden Daten-Schredder vorstellen. Jegliche Art von Daten, die eine Hashfunktion durchlaufen, kommen im Ergebnis als eine Zeichenfolge mit einer festen Anzahl an Zeichen wieder heraus. Diese Zeichenfolge wird als Hash bezeichnet und hat mit den Daten, die in die Hashfunktion eingegeben werden, nichts mehr zu tun – man kann also vom Hash nicht auf den Input schließen (Konfusion/Unumkehrbarkeit), ohne alle Möglichkeiten manuell zu prüfen. Dies wäre allerdings extrem aufwendig und oft wirtschaftlich nicht lohnenswert. Eine weitere wichtige Eigenschaft von Hashfunktionen: zwei verschiedene Inputs können niemals denselben Hash ergeben.

Eine wichtige Anwendungsmöglichkeit von Hashfunktionen besteht darin, die Integrität von Daten zu überprüfen. Bei der Übermittlung einer Nachricht könnte z.B. der/die Sender:in den Hash der Nachricht öffentlich bereitstellen. Der/die Empfänger:in kann dann die Nachricht ebenfalls hashen und das Ergebnis mit dem des Senders vergleichen. Stimmt das Ergebnis überein, wurde die Nachricht nicht verändert.

Was ist asymmetrische Kryptographie?

Asymmetrische Kryptografie lässt sich am einfachsten als ein Verschlüsselungsverfahren beschreiben, durch das sich Nachrichten sicher und privat austauschen lassen.(Autorisierung, Authentifizierung und Kryptographie erklärt: Das sind die grundlegenden Konzepte der sicheren Datenspeicherung) Hierzu werden zwei Schlüssel pro Person benötigt, der sogenannte Private- und Public-Key. Beide generiert ein spezieller Algorithmus aus einer Zufallszahl und sie sind mathematisch miteinander verbunden. Wie sich aus dem Namen der Schlüssel bereits schließen lässt, muss der Private-Key sicher verwahrt werden (es ist extrem wichtig, dass keine andere Person ihn kennt), während der Public-Key ohne Bedenken öffentlich sein kann. Doch wozu sind solche Schlüsselpaare gut? Kurz gesagt: Mit dem Private-Key kann eine Nachricht entschlüsselt werden, die mit dem zugehörigen Public-Key verschlüsselt worden ist. Diese Eigenschaft ermöglicht schlussendlich die sichere Übermittlung von Nachrichten. Hierzu erstellen sowohl Versender:in als auch Empfänger:in ein Schlüsselpaar und teilen ihren jeweiligen Public-Keys miteinander. Anschließend signiert der/die Sender:in seine Nachricht digital mit seinem Private-Key und verschlüsselt die signierte Nachricht dann mit dem Public-Key des Empfängers. Jetzt kann diese Nachricht ganz einfach über das Internet an den/die Empfänger:in geschickt werden – sie ist schließlich verschlüsselt und kann nur mit dem Private-Key des Empfängers entschlüsselt werden. Nachdem dieser das getan hat, sieht er die unverschlüsselte, signierte Nachricht und nun kann er den Public-Key des Senders verwenden (der öffentlich verfügbar ist), um die Signatur des Senders zu prüfen und somit den Beweis zu haben, dass die Nachricht auch wirklich vom Sender stammt.

Wie funktioniert die Blockchain-Technologie?

Was hat das alles mit der Blockchain zu tun? Die Blockchain nutzt alle drei Technologien, um eine Art Datenbank zu schaffen, in der keiner den anderen Parteien vertrauen muss. Jeder auf der Welt kann mit einem Computer und Internetzugang auf die Blockchain zugreifen und diese verwenden. Wie genau dabei die Sicherheit garantiert wird und Transaktionen überhaupt zustande kommen, darum geht es im Folgenden.

Mittels Blockchain können Transaktionen durchgeführt werden (also Kryptowährungen versendet werden), ähnlich wie man bei einer Bank eine Währung transferieren kann. Alle Transaktionen werden dabei in sogenannten Blocks gespeichert, vergleichbar mit einer Computerdatei, und die Blockchain ist nun die Aneinanderreihung dieser einzelnen Blocks. (Das ist die Rolle der Blockchain-Technologie im IoT)

In der Blockchain sind also alle je getätigten Transaktionen gespeichert. Zusätzlich zu einer Handvoll Transaktionen, die in einem Block gespeichert sind, enthält dieser außerdem zwei weitere wichtige Informationen: den Hash des vorangegangenen Blocks sowie den Hash aller in dem Block enthaltenen Transaktionen. So kann jede/r Akteur:in einfach die Integrität der Blockchain und aller anderen Teilnehmer:innen überprüfen – nämlich indem er/sie die Daten einfach selbst hasht und die Werte vergleicht. Manipulationen durch eine/n Teilnehmer:in im Blockchain-Netzwerk fallen so direkt auf, diese Teilnehmer:innen werden einfach vom Netzwerk ignoriert. Das Prinzip ist vergleichbar mit einem Brettspiel: ignoriert jemand die Regeln, lassen einen die anderen Mitspieler:innen nicht mitspielen.

Wer aber sind die Teilnehmer:innen einer Blockchain? Diese sind nichts anderes als sogenannte Nodes, also Computer, die innerhalb eines Peer-to-Peer-Netzwerks miteinander kommunizieren. Jede Node speichert dabei die gesamte Blockchain bestehend aus allen Blocks und damit aus allen bisher getätigten Transaktionen lokal ab. Gleichzeitig stehen alle Nodes permanent im Austausch mit anderen Nodes im Netzwerk und senden sich gegenseitig Informationen über neue Blocks zu. Durch diese Speicherung der Blockchain auf vielen verschiedenen Computern, die weltweit verteilt sind, wird die Dezentralität der Blockchain erreicht – die Blockchain kann demnach nicht einfach durch die Abschaltung einer Node gelöscht oder gar zerstört werden. Gleichzeitig dient die korrekte Speicherung der Blockchain als eine Art Eintrittskarte in das Netzwerk für die jeweilige Node. Würde sie mit einer gefälschten Version der Blockchain arbeiten, so würde dies, wie bereits erwähnt, sofort aufgrund der Unterschiede in den Hashwerten auffallen.

Damit nun Transaktionen innerhalb dieses Netzwerkes durchgeführt werden können, werden genaue Spielregeln benötigt – den sogenannten Konsensmechanismus (Consensus). Am besten erklärt man die Funktionsweise jetzt anhand einer tatsächlichen Transaktion im Bitcoin-Netzwerk, Schritt für Schritt.