Direkt zum Inhalt
Blockchain

Zehn Fragen zu Bitcoin & Co

Der Siegeszug von Bitcoin und anderen Kryptowährungen ist ins Stocken geraten: Zahlreiche Probleme lassen an der Praxistauglichkeit von Blockchains zweifeln. "Spektrum.de" hat bei drei Experten nachgefragt, wie es um die Zukunft der Technologie steht.
Die Bausteine einer Blockchain
"Für viele ist immer noch unklar, worin der Wert von Kryptowährungen besteht"
(Dr. Daniel Drescher)

Als erster Interviewpartner erläutert Daniel Drescher, warum Kryptowährungen noch nicht in der Bevölkerung angekommen sind. In seinem kürzlich erschienenen Buch "Blockchain Grundlagen" (mitp-Verlag 2017) hat er die Prinzipien der Blockchain-Technologie allgemein verständlich dargelegt. Drescher studierte Software Engineering an der University of Oxford, promovierte in Ökonometrie an der TU Berlin und verfügt über langjährige Erfahrung im elektronischen Wertpapierhandel.

Spektrum.de: Herr Dr. Drescher, wie viel Prozent der Deutschen verfügen privat schon über eine "Wallet", also eine Art digitalen Geldbeutel mit Bitcoin oder anderen Kryptowährungen?

Daniel Drescher: Besitz sowie das Übertragen oder Empfangen von Kryptowährungen ist an kryptografische Adressen gebunden, die nichts über Identität, Wohnort oder Nationalität von deren Besitzern aussagen. Dadurch ist es sehr schwer, Statistiken über die nationale Verbreitung von Kryptowährungen zu erstellen. Jedoch besitzen laut einer Umfrage des Nachrichtenmagazins "Der Spiegel" lediglich vier Prozent der befragten Deutschen Kryptowährungen.

Was steht der Verbreitung von Kryptowährungen als Zahlungsmittel für Privatpersonen entgegen?

Daniel Drescher: Für viele ist immer noch unklar, worin der Wert von Kryptowährungen oder Krypto-Assets auf Basis von öffentlichen Blockchains besteht. Außerdem gibt es nur wenig Möglichkeiten, Kryptowährungen gegen Waren und Dienstleistungen in der realen Welt einzutauschen oder Einkommen in Form von Kryptowährungen zu erzielen. Die gesetzliche Anerkennung sowie die steuerliche Behandlung sind ebenfalls noch unklar. Hinderlich für eine Verwendung als Zahlungsmittel ist auch die große Zahl von derzeit mehr als 1500 untereinander inkompatiblen Kryptowährungen und deren teilweise dramatische Wertschwankungen. Ebenso wenig vertrauensfördernd sind Berichte von gehackten oder insolventen Kryptowährungsbörsen, mit Teil- oder Totalverlusten der Kundenvermögen. Und die Liste geht noch weiter: Das Blockchain-Ökosystem ist infolge von Abspaltungen und parallelem Weiterführen – so genannten Forks – ziemlich unübersichtlich. Für viele sind die technischen Besonderheiten von Blockchains und Kryptowährungen ungewöhnlich, wie die vollständige Transparenz aller jemals durchgeführten Transaktionen, schwankende und schwer abschätzbare Transaktionskosten, mitunter lange Wartezeiten für die Verarbeitung von Transaktionen, die Tatsache, dass Gewissheit über die Verarbeitung von Transaktionen erst im Zeitverlauf zunimmt, und fehlende zentrale Kontrollinstanzen mit menschlichen Ansprechpartnern für Beschwerden, Rückabwicklung oder Schadenersatz.

Worin unterscheiden sich verschiedene Varianten von Blockchains?

Daniel Drescher: Anhand der Vergabe von Lese- und Schreibberechtigung unterscheidet man öffentliche oder private sowie genehmigungsfreie oder genehmigungspflichtige Blockchains. Öffentlich versus privat bedeutet: Kann jeder die Transaktionshistorie lesen, oder können das nur ausgewählte Teilnehmer? Genehmigungsfrei versus -pflichtig bezieht sich darauf, wer neue Blöcke zur Blockchain hinzufügen kann: alle oder wiederum nur ausgewählte Teilnehmer. Öffentliche genehmigungsfreie Blockchains – das heißt, jeder kann alles lesen und neue Blöcke hinzufügen – bieten die höchste Transparenz und erlauben uneingeschränkte Mitwirkung. Dadurch bieten sie jedoch den geringsten Datenschutz und sind am stärksten von geringer Skalierbarkeit betroffen. Im Gegensatz dazu sorgen private genehmigungspflichtige Blockchains für mehr Datenschutz und eine höhere Geschwindigkeit bei der Verarbeitung von Transaktionen. Dafür sind Transparenz der Datenhistorie und Offenheit des Systems eingeschränkt. Man unterscheidet Blockchains außerdem noch nach ihrem Konsensalgorithmus, also nach welchem Prinzip Blöcke zur Blockchain hinzugefügt werden und was man für die Teilnahme am Abstimmungsverfahren leisten muss. Beim "Proof of Work" wird Rechenkapazität eingesetzt, beim "Proof of Stake" geht es nach Vermögenshöhe, beim "Proof of Burn" um Vermögenseinsatz, beim "Proof of Capacity" um den Einsatz von Speicherkapazität und beim "Proof of elapsed time" um den Einsatz von Zeit. "Proof of Work" gilt als einfach zu verstehen, wird aber wegen seines hohen Energieverbrauchs kritisiert. Alle anderen Ansätze haben daher vor allem das Ziel, effizienter zu arbeiten, erreichen dies jedoch oft nur zu dem Preis komplizierter Konsensregeln, deren Korrektheit, Robustheit und spieltheoretische Konsequenzen schwerer zu verstehen oder nachzuweisen sind.

"Der Trend geht dahin, immer weniger Daten tatsächlich in der Blockchain abzulegen, sondern die Daten, die in anderen Datenbanken liegen, verfälschungssicher abzubilden"
(Prof. Dr. Stefan Jähnichen)
Prof. Dr. Stefan Jähnichen
Prof. Dr. Stefan Jähnichen |

Stefan Jähnichen ist Professor am Institut für Softwaretechnik und Theoretische Informatik der TU Berlin und Direktor am Forschungszentrum Informatik (FZI) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Er ist außerdem wissenschaftlicher Leiter der Begleitforschung des Technologieprogramms "Smart Data" des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie.

Herr Professor Jähnichen, welche Vor- und Nachteile bieten Blockchains für Wirtschaft und Industrie im Vergleich zu den gängigen Datenbanksystemen?

Stefan Jähnichen: Die Vor- und Nachteile sind darin begründet, wofür die Blockchain ursprünglich erfunden wurde, also um Transaktionen der Kryptowährung Bitcoin zu verwalten. Das dabei verwendete Prinzip gab der Blockchain ihren Namen: Mehrere Transaktionen werden in einem Block zusammengefasst, und dieser wird anschließend kryptografisch mit anderen Blöcken verkettet. Eine Kopie dieser Kette von Blöcken wird von allen im Netzwerk beteiligten Rechnern gespeichert. Das Besondere daran ist, dass es keiner zentralen Koordinatoren bedarf. Stattdessen einigen sich die Server über so genannte Konsensalgorithmen auf den aktuellen Zustand der Blockchain. Auf diese Weise wird globale Konsistenz und Manipulationssicherheit hergestellt – ohne Intermediäre wie beispielsweise Banken. Neben Bitcoin-Transaktionen speichern Blockchains aber heute auch andere Datensätze wie den Programmkode für so genannte "Smart Contracts", um sie manipulationssicher zu dokumentieren. Ob solche Daten in einer Blockchain besser aufgehoben sind als in traditionellen Datenbanksystemen, kommt auf den Anwendungsfall an. Das höchste Potenzial liegt hier eindeutig dort, wo das System so vertrauenswürdig wie möglich sein sollte, weil es zwischen den Vertragspartnern zu Interessenkonflikten kommen kann, beispielsweise zwischen Verwaltungen und Bürgern. Blockchain-Systeme könnten dank besonderer Möglichkeiten zur Anonymisierung von Daten ausgesprochen gut geeignet sein, um beispielsweise der neuen EU-Datenschutzgrundverordnung gerecht zu werden. Die Bitcoin-Blockchain ist zwar nur teilweise anonym, da die Transaktionshistorie lückenlos nachvollzogen werden kann – man kann also jederzeit "der Spur des Geldes" folgen. Andere Kryptowährungen legen aber mehr Wert auf Vertraulichkeit. Zudem geht der Trend dahin, immer weniger Daten tatsächlich in der Blockchain abzulegen, sondern nur die tatsächlichen Daten, die in anderen Datenbanken liegen, verfälschungssicher abzubilden. Mit Verfahren wie Zero-Knowledge-Proofs kann dann die Konsistenz überprüft werden, auch wenn der Prüfer nur über beschränkten oder sogar keinen Zugriff auf die Daten verfügt.

Oft wird beklagt, derzeitige Blockchain-Technologien seien nicht skalierbar – also nicht für eine beliebig große Zahl von Nutzern ausgelegt. Worin liegt das Problem?

Stefan Jähnichen: Die Skalierbarkeit von Blockchain-Systemen ist die Basis für ihre wirtschaftliche und industrielle Nutzung. Fest steht, dass die Mechanismen, die zurzeit bei Bitcoin zum Einsatz kommen, nicht diesen hohen Anforderungen entsprechen. Das Grundproblem besteht darin, sicherzustellen, dass niemand eine Mehrheit der Server betreiben und damit den aktuellen Zustand der Blockchain manipulieren kann. Dies ist bei einer öffentlichen Blockchain, in der prinzipiell jeder mitrechnen darf, dadurch lösbar, dass die Server komplexe mathematische Rätsel lösen müssen, um sich am Weiterführen der Kette beteiligen zu dürfen. Solange kein Server-Betreiber die Mehrheit der Rechenpower besitzt, sind Manipulationen beinahe unmöglich. Alternativen sind so genannte "private" oder "permissioned" Blockchains: Sie schränken den Kreis derer ein, die neue Blöcke berechnen dürfen, so dass die Verfahren zur Absicherung weniger aufwändig sind. Sie können daher höhere Transaktionsvolumen verarbeiten. Solche Blockchain-Systeme werden bereits eingesetzt, um beispielsweise in Krisenregionen mit schlechter Infrastruktur Assets wie Versorgungsgutscheine zu verwalten. Die Annahme, dass in einigen Jahren blockchainbasierte Anwendungen Einzug in den Alltag des Otto-Normal-Verbrauchers gefunden haben werden, ist jedoch zum heutigen Zeitpunkt genauso spekulativ wie die Vorhersage des morgigen Bitcoin-Kurses.

"Es wäre ein Fehler, Kryptowährungen regulieren zu wollen – es würde nicht funktionieren. Besser wäre, die Europäische Zentralbank würde selbst eine Kryptowährung schaffen, den Kryptoeuro"
(Prof. Dr. Gilbert Fridgen)
Gilbert Fridgen, Fraunhofer Institut, Blockchain Lab
Prof. Dr. Gilbert Fridgen |

Gilbert Fridgen ist Professor für Wirtschaftsinformatik und Nachhaltiges IT-Management an der Universität Bayreuth. Er ist außerdem der Gründer und einer der Leiter des Fraunhofer Blockchain-Labors am Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik in Sankt Augustin.

Herr Professor Fridgen, wo wird Blockchain-Technologie derzeit schon eingesetzt?

Gilbert Fridgen: Der größte Anwendungsbereich ist auch der naheliegendste: die Kryptowährungen. Es gibt aber eine sehr breite Start-up-Szene. Wenn man eine Idee für eine Anwendung hat und ein bisschen googelt, dann findet man meistens schon jemanden, der diese Idee gerade umsetzt. Wie weit das dann bereits funktioniert, ist natürlich eine andere Frage. Viele Ideen stehen einfach als solche in der Welt, und es gibt dazu vielleicht ein Whitepaper, aber noch wenig konkrete Umsetzungen. Unser Team am Fraunhofer-Institut arbeitet eng mit der Industrie zusammen. Dort passiert im Hintergrund schon mehr, als man in der Öffentlichkeit wahrnimmt. Am prominentesten ist aktuell der Fall Bosch: Das Unternehmen investiert in Iota, das auf "Tangle" (Englisch für Gewirr), einen Nachfolger der Blockchain-Technologie, setzt, der mehrere Chains untereinander verknüpft, statt Blöcke aneinanderzuhängen. Diese Technologie ist für das Internet of Things gedacht, mit der Vision, dass Geräte untereinander ihre Transaktionen abwickeln können. Zum Beispiel autonome elektrische Fahrzeuge: Wenn diese ihren Akku wieder aufladen müssen, fahren sie zu einer Ladestation. Ladesäule und Auto treiben dann selbstständig miteinander Handel, ohne dass eine zentrale Instanz dies koordinieren oder kontrollieren müsste. Die Blockchain stellt dann das Vertrauen zwischen diesen Maschinen her. Damit ist sie eine Grundlage der "machine economy".

Gibt es weitere Anwendungsbereiche, in denen Tests laufen?

Gilbert Fridgen: Ja, die gibt es insbesondere im Bereich Energie, zum Beispiel seitens der Energy Web Foundation. Ziel ist hier, dass die Bürger einer Gemeinde untereinander mit Energie handeln können. Jede Kilowattstunde, die man von der Solaranlage des Nachbarn bezieht, wird dann automatisiert über Blockchain-Technologie abgerechnet. Die Reederei Maersk versucht außerdem, die organisationsübergreifenden Prozesse für den internationalen Warenhandel – Containerlogistik, Frachtpapiere – durch Blockchain-Lösungen abzulösen. Man möchte keinen monopolistischen Betreiber für eine Plattform, die den weltweiten Warenhandel koordiniert. Reedereien wollen ungern einem Unternehmen sämtliche Informationen über ihren gesamten Warenverkehr geben. Deswegen ist dieser Bereich bisher nicht so stark digitalisiert. Die Idee ist nun, eine neutrale Instanz zu schaffen: eine dezentral organisierte Plattform, die keine eigenen Interessen am Markt verfolgt. Eine weitere Idee ist, Blockchain-Register für digitale Identitäten zu schaffen, die wiederum nicht in der Hand des Staates oder einzelner Unternehmen liegen. Eine digitale Identität könnte viele Prozesse vereinfachen, beispielsweise online ein Konto zu eröffnen.

Schon jetzt haben Blockchains Probleme, die Abwicklung aller gewünschten Transaktionen hinreichend schnell und kostengünstig zu gewährleisten. Wäre es derzeit überhaupt denkbar, mittels Blockchain-Technologien beispielsweise digitale Identitäten für alle EU-Bürger zu verwalten?

Gilbert Fridgen: Diese Kritik – Transaktionen zu langsam, Kosten zu hoch, Energiebedarf zu hoch – bezieht sich meist auf Bitcoin oder andere ältere Technologien. Man darf nicht vergessen, die Bitcoin-Blockchain ist neun Jahre im Betrieb. Dabei handelt es sich aber nur um die erste Generation von Blockchains. Der nächste Schritt war die Ethereum-Blockchain mit der Möglichkeit, nicht nur Transaktionen, sondern komplexere Programmlogik abzubilden. Sie bietet schon eine höhere Transaktionsrate und braucht weniger Energie, aber immer noch zu viel. Anders die dritte Generation: Die Energy Web Foundation etwa behauptet, bald über ihre Blockchain eine Million Transaktionen pro Sekunde abwickeln zu können. Eine Blockchain-Technologie für das Internet of Things muss auch sehr effizient sein, sonst wird der Betrieb des Geräts zu teuer. Deswegen gibt es bereits Lösungen, die sehr wenig Energie verbrauchen.

Wie gelingt es neueren Blockchain-Technologien, den Energiebedarf zu senken?

Gilbert Fridgen: Die traditionelle Bitcoin-Blockchain erstellt neue Blöcke mit Hilfe von aufwändigen Rechenrätseln – das Prinzip nennt man "Proof of Work". Das kostet Energie und mindert die Transaktionsgeschwindigkeit. Weniger aufwändig ist es schon, unter großen Anteilseignern zufällig einen auszuwählen, der den fraglichen Block erstellt, und ihn zudem von weiteren bestätigen zu lassen – das heißt "Proof of Stake". Hierbei greift zusätzlich eine andere Logik: Wenn ein großer Anteilseigner eine Manipulation vornimmt, schädigt er den Ruf der Technologie, und seine eigenen Anteile verlieren an Wert. Man hat aber noch weitergedacht: Bei neueren Varianten wie Iota laufen mehrere Stränge von Blöcken parallel und sind über einen gerichteten azyklischen Graphen wieder untereinander vernetzt. Je mehr Blöcke angehängt werden, desto schwieriger wird es also, eine vergangene Transaktion zu manipulieren, weil man dafür auf einer riesigen Zahl von Geräten im Internet der Dinge Veränderungen vornehmen müsste. Bei "Tangle", der Technologie von Iota, spart man sich so die aufwändigen Rechenoperationen. Ältere Technologien wie Bitcoin gelten nach wie vor als sicherer, aber Tangle und andere Systeme holen diesen Vorsprung mit zunehmender Teilnehmerzahl auf. Ein breiterer Einsatz von Blockchain-Technologien würde weniger an technischen Problemen scheitern als an rechtlichen Fragen wie der, wer für etwaige Fehler haftet. Es wäre aber falsch, Kryptowährungen regulieren zu wollen – das würde nicht funktionieren. Besser wäre, die Europäische Zentralbank würde selbst eine Kryptowährung schaffen, den Kryptoeuro, dessen Kurs dem des Euro entspricht.

Warum wäre eine Regulierung von Kryptowährungen nicht möglich? Und würde man einen Kryptoeuro nicht regulieren müssen?

Gilbert Fridgen: Die Regulierung von Internettechnologien ist immer ein Wettrennen. Es gibt zu viele Möglichkeiten, sie technisch zu umgehen. Bei MP3s haben wir erlebt, wie die Plattenindustrie lange vergeblich versucht hat, sich juristisch gegen Filesharing zu wehren. An Bedeutung hat Filesharing aber erst mit dem Aufkommen legaler Alternativen wie iTunes oder Spotify verloren. Auch bei Blockchain können wir versuchen, eine technische Innovation durch Gesetzgebung in Deutschland aufzuhalten. Die Innovation findet dann eben im Ausland statt, und in ein paar Jahren haben wir die Lösung so oder so. Oder aber wir bieten eine legale Alternative, die den meisten Nutzern eigentlich ohnehin lieber wäre. Ein Kryptoeuro wäre dabei nicht wirklich vergleichbar mit einer Kryptowährung wie dem Bitcoin. Im Gegensatz zum Bitcoin würde er ja weiterhin zentral herausgegeben und damit demokratisch legitimiert. Ein Kryptoeuro wäre eher vergleichbar mit einer digitalen Druckerpresse: Die Europäische Zentralbank würde einfach einen Teil der neuen Euros nicht auf Papier drucken, sondern in die Blockchain.

Nächste Woche: Brauchen wir für Blockchain-Technologien neue Gesetze?

Warum und an welchen Stellen der Staat regulierend eingreifen sollte, erklärt Julie Maupin vom Max-Planck-Institut für ausländisches öffentliches Recht, finanztechnologische Beirätin der Bundesfinanzaufsicht in Berlin und Mitglied der Taskforce "Digitalwirtschaft" für den G20-Gipfel 2018.

10/2018

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 10/2018

Lesermeinung

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Leserzuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Leserzuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmer sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Vielen Dank!

Partnervideos