Dieser Blogpost ist ein Artikel in einer Serie von Artikeln zu dem im Dezember 2019 erschienenen Buch „Blockchain mit SAP“ (Rheinwerk Verlag, Bonn, ISBN 978-3-8362-6914-8). Der Beitrag bespricht die Welt der Distributed-Ledger-Technologien im Zusammenhang mit den Blockchain-as-a-Service-Angeboten der SAP Cloud Platform. Machen Sie sich mit der Funktionsweise von Blockchains und ihren Möglichkeiten für Ihr Unternehmen vertraut, und lernen Sie von unseren Experten!
Blockchains gehören zur Gruppe der sogenannten Distributed-Ledger-Technologien (DLT). Dies sind verteilte Kontenbücher in Netzwerken ohne zentrale Autorität, die als Antwort auf die große Bankenkrise im Jahr 2008 erfunden wurden. Folgerichtig war die erste Anwendung einer Blockchain die neue Kryptowährung Bitcoin, die sich selbst reguliert und Mittelsmänner überflüssig macht. Angetreten, um das vermeintlich marode System von Banken und Versicherungen auszuschalten, ersetzt es das bisher notwendige Vertrauen in Institutionen wie Banken durch die mathematischen Eigenschaften von Krypto-Algorithmen.
Blockchain ist nicht gleich Bitcoin
Das Rückgrat von Bitcoin bildet die Blockchain, eine dezentral organisierte Datenbank, die jeder teilnehmende Knoten eines Netzwerks vorhält und kontrolliert und deren Datenstand nach festen Regeln abgeglichen wird.
Aber: Blockchain ist nicht gleich Bitcoin. Das Whitepaper zu Bitcoin aus dem Jahre 2008 beschreibt zwar zum ersten Mal die Funktionsweise einer Blockchain zur Lösung des zentralen Double-spending-Problems. Dennoch sind Blockchains durchaus auch für andere Anwendungen nutzbar. Andere Kryptowährungen, wie zum Beispiel Ethereum, haben das Konstrukt der Blockchain aufgegriffen und um neue Konzepte erweitert.
Warum heißen Blockchains eigentlich Blockchains?
Zurück zu den Blockchains: Die Funktion einer Blockchain ist es in erster Linie, die Transaktionen der Teilnehmer am Netzwerk zu protokollieren und nachweisbar zu bestätigen. Das bedeutet, dass die Datengröße einer Blockchain mit der Zeit immer weiter anwächst, je mehr Transaktionen zwischen den Teilnehmern im Netzwerk stattfinden. Im Januar 2020 hat die Bitcoin-Blockchain zum Beispiel die stattliche Größe von 260 GB erreicht. Darin enthalten sind ALLE Transaktionen seit Anbeginn des Netzwerkes im Jahre 2008.
Blockchains heißen Blockchains, weil die erfassten Daten in Blöcken abgelegt werden, die logisch miteinander verknüpft sind. Die Erfassung der Transaktionsdaten in Blöcken erhöht den Durchsatz einer Blockchain.
Unterschiedliche Arten von Blockchains
Blockchains können nach der Art ihres Betreibens kategorisiert werden. Es werden zumeist drei Arten von Blockchains unterschieden. Die folgende Einteilung ist dabei ein wenig willkürlich mal nach der Zugangsart, mal nach der politischen Organisation der Teilnehmer strukturiert:
- öffentliche (public) Blockchains wie die der Kryptowährungen Bitcoin oder Ethereum, an denen jeder teilnehmen kann,
- private (private) Blockchains, die in der Regel von einem Betreiber betrieben werden und einer Einladung bedürfen, sowie …
- konsortiengeführte (federated) Blockchains, die quasi halböffentlich einer größeren Allgemeinheit zugänglich sind.
Öffentliche oder public Blockchains sind einfach zu verstehen: Jeder, der möchte, kann an dem Netzwerk teilnehmen, solange er die nötigen Ressourcen in Form von Rechenkraft, Software und Internet-Anschluss hat.
Private Blockchains sind Netzwerke, denen man nicht ohne weiteres beitreten kann. Sei es, weil sie in privaten, d.h. vom Internet abgetrennten Netzwerken operieren, oder weil die Blockchain mit Verschlüsselung arbeitet, die eine Einladung sowie die Bereitstellung kryptographischer Artefakte benötigt. Auch Enterprise Blockchains wie Hyperledger Fabric fallen unter diese Kategorie.
Konsortiengeführte Blockchains werden wiederum von einem Zusammenschluss mehrerer gleichberechtigter Firmen geführt, und ihnen kann nur auf Einladung hin beigetreten werden. Sie stellen die Paradedisziplin der Blockchains dar, weil hier Parteien mit konträren Interessen zur Erlangung eines höheren Ziels miteinander kooperieren und sich gegenseitig kontrollieren.
Merkmale von Blockchains
Eine Blockchain hat mehrere Kernaspekte, die miteinander kombiniert ihre Vorzüge realisiert:
- Dezentralisierung
Blockchains sind dezentral organisiert, d.h. im Gegensatz zu klassischen Client-Server-Architekturen gibt es keinen zentralen Knoten, der im Besitz der alleinigen Wahrheit wäre. Vielmehr existiert ein Verbund gleichberechtigter Knoten, der sich untereinander abgleicht und kontrolliert, um im Konsens und nach festgelegten Regeln den gültigen Datenstand zu ermitteln.
Fälschungssicherheit
Die Transaktionen zwischen den Teilnehmern werden fortlaufend erfasst und regelmäßig in Blöcken gespeichert. Jeder dieser Blöcke erhält eine Prüfsumme, einen finalen Hash-Wert, der durch die Prüfsumme des Vorblocks und die im aktuellen Block erfassten Daten der Transaktionen errechnet wird.
Jede Prüfsumme eines Blocks baut somit auf der Prüfsumme seines Vorgängerblocks auf, so dass eine gerichtete chronologische Reihenfolge entsteht. Durch das Versehen der Blöcke mit den Prüfsummen kann auch jeder Block geprüft werden. Die gespeicherten Prüfsummen werden von jedem Knoten im Blockchain-Netzwerk nachgerechnet – stimmen sie nicht, wurde entweder der Inhalt der Blöcke oder die Prüfsumme manipuliert.
- Redundanz
Jeder teilnehmende Knoten verfügt jederzeit über den kompletten Datenbestand. D.h. in einem Blockchain-Netzwerk kennt jeder Knoten jede Transaktion, die jemals im Netzwerk stattgefunden hat. Diese Redundanz ist gewollt, denn sie verhindert die Etablierung von gefälschten Daten durch Mehrheitsentscheidungen – wahr ist, was die Mehrheit der Knoten ermittelt hat. Auch ist ein solches Netzwerk, vorausgesetzt es ist groß genug, immun gegen Zensur, Abschaltung oder Löschung von Daten. Wenn ein Knoten ausfällt oder abgeschaltet werden sollte, sind noch genug andere Knoten da, die die Daten haben. Und am Netzwerk teilnehmen kann nur der, der sich der Meinung der Mehrheit anschließt. - Transparenz
Dadurch, dass jeder Knoten im Besitz aller Transaktionsdaten ist und diese jederzeit eingesehen werden können, entsteht Transparenz – jeder Teilnehmer kann jede Transaktion in der Blockchain nachprüfen. Der Trick besteht in einer Blockchain darin, dass zwar nicht die Transaktionen, aber die Teilnehmerkennungen anonymisiert sind, weil sie von kryptographischen Schlüsseln abgeleitet sind und Funktionen wie die Bestätigung von Transaktionen übernehmen.
Durch die Dezentralisierung und Redundanz der Daten rechnen alle Knoten die Ergebnisse der Blockchain selbst nach und gleichen ihre Ergebnisse untereinander ab. Wenn alle Knoten dieselben Daten und Software haben und das Verfahren zur Berechnung der Prüfsummen dadurch festgelegt ist, müssen alle Knoten dieselben Prüfsummen zu den Datenblöcken errechnen und einer Meinung sein.
SAP Cloud Platform
Die SAP Cloud Platform ist das Cloud-Computing-Angebot von SAP und bietet unter anderem auch sogenannte Blockchain-as-a-Service-Angebote (BaaS) zur Entwicklung von Blockchain-basierten Anwendungen. Die Plattform bietet zur Zeit Unterstützung für Enterprise-Blockchain-Frameworks wie Hyperledger Fabric, MultiChain und Quorum und erleichtert die Konfiguration und das Deployment entsprechender Anwendungen durch eine einheitliche Oberfläche und das automatische Erzeugen benötigter Schlüssel.
Weitere Artikel dieser Serie finden sie hier:
- Blockchain-as-a-Service-Angebote der SAP Cloud Platform
- Cloud Computing von SAP: Die SAP Cloud Platform
- Blockchain mit SAP – Geschäftliche Anwendungsszenarien für Blockchains
- Blockchain mit SAP – Erste Schritte zur eigenen Blockchain
- Blockchain mit SAP – Blockchain-Anwendungen mit Hyperledger Fabric entwickeln
- Blockchain mit SAP – Blockchain-Anwendungen mit Hyperledger Fabric entwickeln
- Blockchain mit SAP – SAP HANA Integration
- Blockchain mit SAP – MultiChain Anwendungen
- Blockchain with SAP: MultiChain Applications
- Blockchain mit SAP – Hybride Netzwerkarchitektur und Camelot Hypertrust Plattform
- Blockchain mit SAP – Zusammenfassung und Ausblick
Wollen Sie mehr zur SAP Cloud Platform und der Funktionsweise der Blockchains erfahren? In unserem Buch „Blockchain mit SAP“ erläutern wir Ihnen ausführlich die Funktionsweise und demonstrieren Ihnen anhand zahlreicher Beispiele die Vorzüge dieser innovativen Technologie. Eine ausführliche Leseprobe zum Buch stellt der Verlag online bereit.
