13
‚Blockchain 3.0’ werden Applikationen in den
Bereichen Industrie, Politik, Gesundheitswe-
sen, Wissenschaft oder Kultur subsumiert.
Ein großes mediales Interesse, zahlreiche neue
Projekte von Branchengrößen und hohe Investi-
tionssummen ließen den Blockchain-Markt
wachsen. Gemäß aktuellen Marktberichten soll
der globale Blockchain-Markt bis zum Jahre
2021 auf ein Volumen von 2,3 Milliarden US-
Dollar wachsen. Das prognostizierte Markt-
volumen für das Jahr 2017 liegt bei rund 340
Millionen US-Dollar.
4
Funktionsweise
Die Abbildung 1 zeigt schematisch die Funkti-
onsweise der Blockchain, wie sie bei der Kryp-
towährung Bitcoin besteht. Diese ursprüngliche
Funktionsweise einer Blockchain läuft in den
folgenden (vereinfachten) Schritten ab und ist
die Basis für abgewandelte Verfahren:
5
1) Der Sender einer Transaktion signiert diese
digital mit seinem persönlichen Schlüssel-
paar, um die Authentizität zu gewährleisten.
Ersichtlich für das Netzwerk sind dabei Sen-
der und Empfänger sowie der Wert der
Transaktion.
2) Die Knotenpunkte (Teilnehmer) des Netzwer-
kes erhalten die Transaktion und autorisieren
diese mit der Prüfung der Schlüsselpaare.
Danach wird die Transaktion mit anderen
zeitnahen Transaktionen gebündelt.
3) Ein Knotenpunkt fasst nun die autorisierten
Transaktionen in einem Block zusammen.
Der Block enthält die Transaktionsliste, einen
Referenzcode zu dem vorherigen Block
(„Header“) und eine zufällige Zahlenkombi-
nation („Nonce“). Jeder Block enthält eine
Vielzahl von gesammelten Transaktionen,
welche solange gepaart und in Hashwerte
umgewandelt werden, bis der sogenannte
Merkle Root verbleibt. Der Header des Blo-
ckes vereint den errechneten Merkle Root
und den Hashwert des Vorblockes. Somit
sind die Blöcke miteinander verkettet und
eine nachträgliche Manipulation ist unmög-
lich (siehe Abbildung 2).
4) Das gesamte Netzwerk erhält nun den vor-
geschlagenen Block und versucht diesen zu
validieren. Dazu werden Konsensprotokolle
genutzt. Bei dem sogenannten „Proof-of-
work“-Ansatz werden die Listen der Trans-
aktionen, der Header und die Nonce zu einem
Hashwert als Output kombiniert. Dieser Out-
put muss geringer sein als ein zuvor festge-
legter Wert. Nur dann wird der Block validiert,
ansonsten wiederholt sich der Rechenpro-
zess. Als Anreiz für die Blockerzeugung be-
kommt der erfolgreiche Knotenpunkt (Miner)
eine Vergütung (hier: Bitcoin).
5) Im letzten Schritt hat ein Knotenpunkt den ge-
suchten Output mittels reiner Rechenkapazi-
tät gefunden und fügt diesen in die Block-
chain ein. Die dadurch verlängerte Blockkette
hat dann den aktuellsten Zustand. Jeder
Knotenpunkt erhält abschließend eine aktua-
lisierte Version der Blockchain.
Architekturarten
Die Blockchain kann auf verschiedene Arten or-
ganisiert werden. Hinsichtlich der Verteilung
von Rechten (permissionless vs. permission)
und des Dezentralisierungsgrades (public vs.
private) lassen sich folgende Architekturarten
unterscheiden:
8
Abb. 1: Schematischer Miningprozess (Quelle: Eigene Darstellung, i.A.a. Burelli et. al., S. 8)
Abb. 2: Blockchain im Detail (Quelle: Bitcoin.org)
„Hashwerte“:
Durch Algorithmen können Transaktionsinhalte in eine hexadezimale Zeichen-
kette, mit fester Länge gewandelt werden. Aus dem Hashwert kann der Eingangswert nicht
rückermittelt werden. Wird der Transaktionsinhalt nachträglich verändert, entsteht ein neuer
Hashwert. Hashwerte dienen daher zum einen als Verschlüsselungstechnik und zum anderen
als Prüfsummen.
6
„Merkle Root“:
Die Hashwerte von gebündelten Transaktionen werden immer weiter mit-
einander ‚gehasht’, bis ein letzter Hashwert, der Merkle Root, überbleibt. Der Merkle Root ist
demnach die gesamte Prüfsumme aller Transaktionen eines Blockes.
7
CM März / April 2018
