Blockchain und Kryptowährungen: Was hat es damit auf sich?

Blockchain und Kryptowährungen: Was hat es damit auf sich?

Patrik  Zipperle
Patrik Zipperle

Patrik Zipperle, der Autor dieses Berichts, ist Studierender des eidgenössisch anerkannten und Online-Nachdiplomstudiengangs «Dipl. Digital Innovation Manager NDS HF» der Höheren Fachschule des Bildungszentrums BVS St. Gallen.

Die Begriffe Blockchain, Kryptowährungen oder Mining sorgen immer wieder für fragende Blicke. Ein aktuell tolles Beispiel ist Tesla-Chef Elon Musk, der vor einigen Wochen zuerst in die Kryptowährung «Dogecoin» investiert hat und sich Tage später wieder von Kryptowährungen distanziert hat, weil diese zu viel CO2 verursachen. Ob Musks Investition in Kryptowährungen eine finanzielle oder ökologische Strategie war?

Zur Erklärung: Einer Studie im Wissenschaftsmagazin «Joule» zufolge sorgen die Bitcoin-Serverfarmen jährlich für einen Ausstoss von 22 Millionen Tonnen Kohlendioxid. Dies entspricht in etwa den Emissionen in Ländern wie Jordanien oder Sri Lanka. Forscher gehen davon aus, dass die Coin-Herstellung pro Jahr etwa 144‘000‘000‘000 Kilowattstunden Strom verbraucht. Mit Klimaschutz lässt sich das schwer vereinbaren. Für das sogenannte «Schürfen», also das Herstellen von Bitcoin, sind grosse Mengen an Energie nötig

Distributed-Ledger-Technologie

Werfen wir mal einen Blick auf das Grundprinzip, auf dem Blockchain aufgebaut ist: die Distributed-Ledger-Technologie, kurz DLT. Diese grossartige Technologie ist nichts anderes als ein digitales Verfahren, mit dem Transaktionen von beispielsweise Kryptowährungen, Geld oder Eigentumsrechten von Grundstücken sicher dokumentiert werden können. Der Unterschied zu gebräuchlichen Dokumentationsverfahren, bei denen Daten zentral verwaltet werden, liegt in der Verwaltung der Transaktionen. Mit Hilfe von DLT werden identische Kopien der Transaktion von unterschiedlichen Beteiligten dezentral verwaltet und abgeglichen.

Die DLT macht also nichts anderes als dezentral geführte Transaktionsdatenbanken zu kreieren. Im Prinzip wird also ein digitales Kontobuch geführt. So macht sie eine Vermittlungsperson (Authority) überflüssig.

Dezentral ist ein häufiger Begriff im Zusammenhang mit Blockchain. Es bedeutet, dass das Protokoll in Form einer riesigen Datenbank, nicht auf einem Server oder bei einem Unternehmen abgespeichert wird, sondern über mehrere Computer verteilt ist. Das Protokoll gehört somit nicht einer einzelnen Person. Keine staatlich regulierte Behörde, kein Unternehmen oder eine einzelne Person haben alleine Macht über das Protokoll. Jeder und jede Teilnehmende der Blockchain hat die gleichen Zugriffsrechte und Möglichkeiten – oder eben nicht. Die Blockchain ist ein neutrales System der Informationsverarbeitung, das nicht zu manipulieren oder zu hacken ist. In einem dezentralen System, wie es Blockchain ist, gibt es keine zentrale Verwaltung mehr, die sagt, was richtig und was falsch ist.

Keine Angst, nicht jede Person oder Partei mit einem Computer nimmt automatisch an der Blockchain teil, sondern diese muss aktiv an einer auf Blockchain basierenden Lösung teilnehmen. Die Blockchain ermöglicht somit Transaktionen direkt zwischen den Teilnehmenden ohne eine zwischengeschaltete Partei – zum Beispiel ein Notariat oder eine Bank - einzubeziehen, die für ihre Dienste meist Geld verlangen.

Transaktionen müssen nicht nur Verschiebungen eines Geldwertes sein. Die Blockchain ist glücklicherweise nicht nur auf finanzielle Transaktionen beschränkt, sondern kann für alle Arten der Informationssicherung genutzt werden.

Ein WhatsApp-Chat ist wie eine Blockchain

Um das Prinzip einer Blockchain zu verstehen, hilft der Vergleich mit einem Gruppenchat in WhatsApp.

Nehmen wir an Fabienne, Ryan und Reto haben sich am Donnerstag gegen 17.00 Uhr in der Schulcafeteria verabredet, um ihre nächste Präsentation zu besprechen. Diese Information ist nach dem Absenden im Chatverlauf der drei auf jedem der drei Handys gespeichert. Fabienne überlegt es sich anders, da sie noch den Match vom FCSG zu Ende sehen will. Sie möchte sich erst um 19.00 Uhr treffen. Diese Entscheidung kann sie nicht allein fällen, sie kann auch nicht einfach nachträglich die Uhrzeit im Chatverlauf ändern. Fabienne muss also entweder gemeinsam mit den anderen von vorne planen oder sie steht um 19.00 Uhr allein in der Cafeteria. Niemand kann nachträglich etwas verändern. Dieses Prinzip ist der Kern einer Blockchain, denn auch hier werden Informationen in einem Verlauf gespeichert.

  • Jede Information bildet einen Block
  • Für diesen wird ein Hash, also eine Art digitaler Fingerabdruck, berechnet.
  • Der neue Block enthält zusätzlich auch den Hash des vorherigen Blocks. Über die Hashes werden die Blöcke miteinander zu einer Kette verbunden.
  • Ähnlich wie bei einem Chatverlauf können Informationen nicht verändert werden. Ändert sich eine Information ändert, sich auch deren Hash und die Kette würde auseinanderbrechen. Genau wie Fabienne, Ryan und Reto mit der Planung von vorne beginnen müssten, müssten die Hashes aller folgenden Blöcke neu berechnet werden. Im Chat ist das kein Thema, bei einer Blockchain jedoch schon, denn sie wird über ein dezentrales Netzwerk verwaltet, dem jede und jeder beitreten kann. Jedes Mitglied hat eine vollständige Kopie der kompletten Blockchain auf dem Computer. Der Computer prüft, ob die Blockchain noch intakt ist.
  • Ein neuer Block wird erst hinzugefügt, wenn ihn jeder Computer im Netzwerk verifiziert hat.
  • Genau das macht eine Blockchain so sicher: Alle teilnehmenden Geräte kontrollieren diesen Vorgang. wichtig ist dafür aber nicht der Mensch vor dem Computer oder eine dritte Instanz wie beispielsweise ein Notariat.

Und was das nun mit Bitcoins zu tun hat? Die Blockchain ist die Technologie, Kryptowährungen wie Bitcoins sind eine Anwendungsmöglichkeit. Neben Krypotwährungen hat eine Blockchain jedoch noch viel mehr Potenzial:

  • Sie ermöglicht beispielsweise allen Beteiligten der Logistik einer Lieferkette, den Zugriff auf Versanddaten, Dokumente und den aktuellen Standort der Sendung.
  • Bei Wahlen ermöglicht sie es, Register manipulationssicher und effizienter zu führen.
  • Ein Datenaustausch von hochsensiblen Patientendaten im Gesundheitswesen ist sicher und medizinische Lieferketten können in Echtzeit zu überwachen.

Was bedeutet Mining?

Die Transparenz einer Blockchain ist dadurch gegeben, dass das digitale Kontobuch jederzeit durch ein Netzwerk sogenannter Miner kontrolliert wird. Diese Miner verifizieren Block für Block die hinterlegten Informationen und teilen sie im Netzwerk, in dem alle Teilnehmenden Zugriff auf dieselbe Blockchain haben.

Bei einer Blockchain wird eine Information in einzelnen Blöcken abgelegt. Die Art der Information ist dabei zweitrangig, es könnte eine Überweisung, ein Vertrag, Testament, Aktien oder ein Kaufvertrag sein. Ein Block enthält immer auch die Historie der Kette. Jeder neue Block ist verbunden mit dem vorhergehenden Block und enthält die Historie in Form einer Prüfsumme des vorhergehenden Blocks. Zusätzlich zur Prüfsumme des vorhergehenden Blocks enthält ein Block auch immer die Prüfsumme der gesamten Kette. Jeder Block wird durch das Mining verifiziert und versiegelt. Einmal verifiziert sind der Block und die darin enthaltenen Information für die Ewigkeit gespeichert, unveränderbar und für alle sichtbar. Manipulation ist im System nicht vorgesehen. Diejenigen, die Blöcke verifizieren, sind Miner, die nichts anderes tun, als Rechenleistung zur Verfügung zu stellen und die Blöcke zu verifizieren. Die Miner sind sozusagen die Buchhalterinnen und Buchhalter.

Ein Beispiel: Gioia kauft ein neues Notebook im Internet. Gioia wird als Besitzerin im Kaufvertrag eingetragen. Diese Information wird in der Blockchain abgelegt. Durch das Mining wird die Information verifiziert und ist nun für die Ewigkeit vor Manipulation geschützt und für alle einsehbar.

Public Key (öffentliche Adresse) und Private Key (persönlicher PIN)

Um an einem auf Blockchain basierenden System teilzunehmen, braucht es eine Zugangssoftware. Diese Zugangssoftware basiert auf einem Schlüsselpaar, bestehend aus einem privaten und einem öffentlichen Schlüssel. Der öffentliche Schlüssel ist für allesichtbar. -Gehen wir davon aus, dass es sich um Gioias Notebook handelt. Der private Schlüssel ist geheim und vergleichbar mit einem Passwort, das Gioia benötigt um ihr Notebook zu entsperren. Jede Transaktion oder Bewegung innerhalb der Blockchain wird mit Hilfe des privaten Schlüssels signiert. Ohne Signatur ist die Transaktion ungültig. Da das Schlüsselpaar auf einer asymmetrischen Verschlüsselung basiert, ist es unmöglich, nur anhand des öffentlichen Schlüssels den privaten Schlüssel zu erraten.

Der Private Key wird per Zufallsgenerator zugewiesen und liegt zwischen 1 und 2 hoch 258 = 463168356949264781694283940034751631413079938662562256157830336031652518559744 (78-stellig)

Kryptowährungen wie Bitcoin

Echtes Geld wird in der Regel von Banken hergestellt und gedruckt, doch wie entsteht eine Kryptowährung wie beispielsweise ein Bitcoin? Diese Frage habe ich in der ersten Lektion meinem Dozent Roger Heines gestellt. Die Erklärung war für ihn simpel, für mich am Anfang schwierig zu verstehen: Unter einer digitalen Währung ist umgangssprachlich eine Kryptowährung zu verstehen. Kryptowährungen sind im Gegensatz zum Schweizer Franken nur digital als «Code» vorhanden und können nicht angefasst werden. Heute gibt es weit mehr als 10‘000 alternative Coins.

Bevor ich meine Weiterbildung zum «Digital Innovation Manager NDS HF» begonnen hatte, war meine ursprüngliche Meinung zu Kryptowährungen: Das sind Bitcoins! Ich hatte zu Anfang viel über Kryptowährungen gelesen, hatte jedoch trotzdem keine Ahnung. Und doch wollte ich Kryptowährungen kaufen. Gedacht, getan. Ich investierte im April 2021 in Kryptowährungen. Ich investierte in den bekannten Bitcoin sowie in Ethererum, Chiliz und Komodo. Dies, um etwas breiter aufgestellt zu sein. Leider hatte ich in weniger als 6 Wochen einen Wertverlust von -48%. Heute stehe ich noch immer bei einem Wertverlust von -32%, Tendenz erfreulicherweise sinkend. Rückblickend war der Zeitpunkt meiner Investition jedoch nicht optimal.

Nutzen einer Blockchain-Technologie im Alltag

Viele Privatpersonen sowie Firmen speichern ihre Daten auf lokalen Servern und Geräten oder in einer Cloud. Mit der Blockchain-Technologie können Kosten für externe Server reduziert, wenn nicht sogar ganz aufgehoben werden. Wer nicht lokal speichert, verschwendet somit auch keine Kapazität auf dem Computer und gewinnt dafür Geschwindigkeit auf dem Gerät. Vertrauliche Dokumente wie beispielsweise im Finanzwesen, in der Medizin oder der Logistik können mittels Blockchain sicher übermittelt werden. Gleichzeitig können alle Beteiligten sicher sein, dass nur die zum Empfang berechtigte Person darauf zugreifen kann.

Einsatzmöglichkeiten bei meiner Arbeitgeberin

Ich bin bei der Grosshändlerin Sanitas Troesch AG als Aussendienstmitarbeiter tätig. Wir verkaufen Apparate für Küchen und Bäder. Unsere Hauptaufgabe besteht in der Beschaffung der Apparte und deren Verteilung an unsere Kundinnen und Kunden. Blockchain könnte also in unserer Logistik sinnvoll eingesetzt werden. Der Warenfluss kann so genau kontrolliert werden. Alle Berechtigten haben von überall Zugriff auf die verschlüsselten Daten und stehen sicherer zur Verfügung als mit herkömmlichen Technologien. Es ist genau auszulesen, wann welche Aktionen durchgeführt wurden. Die Blockchain hilft dabei, einen Datenfluss durchzuführen und diesen auch zu verwalten. Dies bietet aktuell vermutlich keine eine andere Technologie, vor allem nicht mit einer dezentralen Datenspeicherung.

Ich kann mir auch Smart Contracts vorstellen. Smart Contracts sind Verträge mit unseren Kundinnen und Kunden, die aufgrund der Informationen darin automatisch vordefinierte Aktionen auslösen. Das könnten beispielsweise Daten sein, aufgrund derer automatisch eine Bestellung, Lieferung oder Zahlung ausgelöst wird.

Die Blockchain ermöglicht eine Beschleunigung der Prozesse im Unternehmen. Gleichzeitig werden dank der transparenten Datenspeicherung die einzelnen Informationen besser verfolgbar. Vor allem in der Logistik ergeben sich dadurch Vorteile, weil alle Informationen jederzeit rückverfolgbar sind.

Nutzen einer Kryptowährung für den Alltag

Wir alle kennen Landeswährungen wie den Schweizer Franken und die entsprechenden Geldscheine und Münzen. Doch was ist eine Kryptowährung und wie funktioniert sie genau? Eine Kryptowährung wird definiert als digitale Währung, die als Computercode existiert und keine physische Form hat, bis man sie gegen einen physischen Gegenstand eintauscht, so wie es zum Beispiel digitec.ch anbietet.

Einsatzmöglichkeiten im eigenen Beruf

Ein Vorteil von Kryptowährungen ist zum Beispiel, dass eine Transaktion von einem Coin von einem Käufer oder Käuferin zu einem Verkäufer oder einer Verkäuferin keine Vermittlungsinstanz benötigt und somit unter normalen Umständen keine Transaktionskosten entstehen. Es braucht niemanden, der oder die unser Geld verwaltet da die DLT die Form des digitalen Geschäftsbuches übernimmt.

Für Unternehmen wie beispielsweise die Sanitas Troesch AG hätten Kryptowährungen als Zahlungsmittel den Vorteil, dass für eine Zahlung keine Bank benötigt wird und dass Kryptowährungen fälschungssicher und nicht manipulierbar sind. So sind die finanziellen Mittel unseres Unternehmens trotzdem geschützt.

Fazit

Die Blockchain-Technologie sowie Kryptowährungen haben das Potenzial, die Welt zu verändern, wie es vor ihnen Netflix, Smartphones oder der Buchdruck gemacht haben. Wir dürfen uns nicht vor den an uns gestellten technologischen Anforderungen fürchten, sondern wir müssen die Vorteile dieser Technologien richtig einsetzen.

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