Aus dem Unterricht des CAS Digital Masterclass mit Prof. Dr. Fabian Schär vom 5. Juli 2019 berichtet Student Peter Schüpbach.

Eines der Wahlthemen, auf die sich die diesjährige Digital Masterclass einigte, ist die  Blockchain-Technologie. So ging jeder mit mehr oder weniger grosser Erwartungshaltung frisch gestärkt aus dem Mittagessen an diesem Freitag  zurück in die Klasse.

Kaum ein Thema der Zukunft wird seit einiger Zeit mehr gehypt als Blockchain, nicht zuletzt in der Finanzbranche. Dabei kann sich die Schweiz weltweit auf einem Spitzenplatz behaupten – man spricht in diesem Zusammenhang auch vom «Crypto Valley» in Zug, in Anlehnung an das «Silicon Valley» in Kalifornien.

Die Herausforderung von Fabian Schär war es nun, diese durchaus komplexere Thematik, in seiner Gesamtheit der Digital Masterclass näher zu bringen. Er tat dies mit viel Humor und Scharfsinn, nicht zu trocken und auch anhand von live-Demos. Doch der Reihe nach.

Was versteht man unter dem Begriff Blockchain?

Darüber sind sich nicht mal die Experten ganz einig, weil das abhängig vom konkreten Anwendungsfall ist.

«Die Blockchain ist ein unbestechliches digitales Hauptbuch von wirtschaftlichen Transaktionen, das so programmiert werden kann, dass es nicht nur finanzielle Transaktionen, sondern praktisch alles von Wert erfasst»

Don & Alex Tapscott, Autoren Blockchain Revolution (2016)

Um sich der Abstraktheit der Thematik anzunähern, lohnt sich eine Betrachtung am Beispiel der Yap Insulaner im Pazifik.

© 2019 Prof. Dr. Fabian Schär

Kalkstein, welcher nicht auf der Insel vorkommt, wurde von der rund 400km entfernten Insel Palau per Kanu und Flössen hergeholt und zu Steinscheiben hergestellt. Grösse und Beschaffenheit der Steine wie auch die soziale Stellung der Besitzer bestimmen den Wert, wobei die Scheiben, einmal hingestellt, nicht mehr bewegt werden. Die Gemeinschaft bezeugt, wann und wie eine Steinscheibe den Besitzer gewechselt hat. Selbst im Meer versunkene Steine verlieren ihren Wert nicht, sofern genügend Personen dies bezeugen können.

Somit lässt sich feststellen, dass in einem Austausch von monetären Systemen eine Verifizierung der Transaktionen stattfinden, resp. ein Kontrollorgan als Mittelsmann eine solche bestätigen muss, um doppelte oder falsche Transaktionen zu vermeiden.

© 2019 Prof. Dr. Fabian Schär

Diese Mittelsmann-Funktion übernimmt, in traditionellen, monäteren Systemen Banken, Versicherungen, Kreditinstitute, usw. gegen eine entsprechende Gebühr. Die Mittelsmann-Funktion schafft somit Konsens und Vertrauen in das System unter den Transaktionsteilnehmer, ist jedoch nicht kosteneffizient und oftmals von wirtschaftlichen und politischen Interessen getrieben.

Die Blockchain-Technologie schaltet diese Mittelsmann-Funktion aus, indem unveränderbare, mit einem Zeitstempel versehene Datensätze (digitale Währungen und sonstige -Informationen) über ein Netz von verschiedenen Computer verteilt werden und somit nicht von einer einzigen, zentralen Instanz (wie z.B. Bank XY) kontrolliert werden. Somit kann jeder im Netz die Informationen einer Transaktion einsehen und nachvollziehen.

Das  Netz als Summe aller Teilnehmer – oder aller angeschlossener Computer – agiert als zentrale Instanz, um Konsens über die Transaktionen herzustellen. Jeder Datensatz an digitalen Informationen wird mit einem weiteren Datensatz zu einer Datenkette (daher der Name Blockchain) angereichert, ohne dabei den vorgängigen Datensatz zu verändern.

Die Authentizität und Integrität der einzelnen Datensätze («Blocks») wird mit Verschlüsselungstechniken garantiert. In anderen Worten: Jeder Teilnehmer kann mithilfe der jeweiligen öffentlichen Schlüssels eindeutig verifizieren, woher die Nachricht stammt und ob sie unterwegs nicht manipuliert worden ist.

© 2019 Prof. Dr. Fabian Schär

Skripts und Smart Contracts

Jeder Transaktionsoutput ist an eine Bedingung gekoppelt, d.h. an ein Skript (Computerprogramm), welches die genauen Voraussetzungen enthält unter welchen dieser Output erneut verwendet werden kann.

Komplexe Skripte, sogenannte «Smart Contracts», kann man sich im übertragenen Sinn als eine Art Coca-Cola Vending Machine vorstellen: ein Münzeinwurf (Input) bewirkt eine Ausführung und führt zum Flaschenauswurf (Output). Wir können uns also die ganze Blockchain auch als Abfolge, solcher miteinander verhängter Vending Machines vorstellen.  Jede dieser Machines würde sinnbildlich etwas anderes oder zusätzliches herausgeben wie im nachfolgendem Bild dargestellt.

Die Hashfunktion generiert aus einem Datensatz unterschiedlicher Länge (z.B. Daten aus einer Geldtransaktion) mittels einem Algorithmus eine Zeichenkette mit fester Länge, welche eine verschlüsselte Prüfsumme, den Hashwert als digitalen, unbestechlichen Fingerabdruck ausgibt.

Mittels dem Prüfsummenverfahren können die Werte der einzelnen Datensätze («Blocks») verglichen werden um Übertragungsfehler zu vermeiden. Da diese Datensätze nicht mehr verändert werden können, würde eine Änderung zu einer anderen Prüfsumme führen, was die Technologie gegenüber nachträglichen Manipulationen relativ sicher macht. Ebenso müssen bestimmte Schwellenwerte für die Prüfsumme eingehalten werden, damit die Anzahl neuer «Blocks» künstlich beschränkt wird und das Netzwerk Zeit hat, sich auf einen Zustand zu einigen.

Schürfen, was das Zeug hält

Der Begriff «Bitcoin-Mining», resp. «Crypto-Mining» bezieht sich auf die Erzeugung der digitalen Währung, der Kryptowährung, welche nicht etwa gedruckt, sondern virtuell «geschürft» wird. Dies erfolgt, indem ein einzelner Rechner den SHA256-Algorithmus nutzt. Der Rechner muss über die Wahl eines Nonce (number used once), einen Datensatz erzeugen, dessen Hashwert unter dem angesprochenen Schwellwert liegt. Im Gegenzug erhält der Rechner oder «Miner» für einen passenden Datensatz eine Belohnung in Form von Bitcoins.

Zusammengefasst, weist eine Blockchain die folgenden Eigenschaften aus:

© 2019 Prof. Dr. Fabian Schär

Für was eignet sich eine Blockchain?

Dafür hat Fabian Schär eine einfache Entscheidungsgrundlage zusammengestellt:

© 2019 Prof. Dr. Fabian Schär

Nebst dem Finanzsektor bieten sich weitere, interessante Anwendungsfälle an – Aufzählung nicht abschliessend:

  • Smart contracts; z.B. Abschluss eines Versicherungsvertrags
  • Sharing economy; Wegfall von zentrale Dienstleister wie Taxivermittler, Hausmakler, usw.
  • Crowdfunding; dezentrale Finanzierung mit Mikrokredite
  • E-Voting / E-Governance; Verifizierung der Wahlberechtigung, Funktion einer Amtsperson, usw.
  • Verifizierung von Lieferantenprozesse; z.B. Sicherstellung von Ursprungszeugnissen
  • Dateiverwaltung ohne zentrale Server
  • Schutz geistiges Eigentums, z.B. Patente, Diplome, usw.
  • Identifizierung
  • Verwaltung von IoT-Geräten
  • Microgrids

 Daneben gibt es Anwendungen mit dem Handel von digitalen Gütern («digital assets»):https://www.cryptokitties.co/

Oder Lust, mal endlich Landbesitzer («virtual real estate») zu werden, wenn auch nur virtuell? https://decentraland.org/

The dark side of Blockchain: wie sicher ist die Technologie?

Die Probleme im (unsicheren) Umgang mit Blockchain werden meistens nicht direkt durch die Technologie verursacht. Die Fehler liegen häufig beim Menschen bzw. der Tatsache, dass viele Personen relativ wenig Erfahrung in diesem Bereich haben. Dies führt zu einer gewissen Zweischneidigkeit, da mit der Autonomie auch die Verantwortung auf das Individuum übergeht. Zu möglichen Problemen gehören:

  • Benutzung manipulierter Hardware
  • Computer und Devices können gehackt werden
  • Fahrlässiger Umgang und Sicherung der sensitiven Daten, z.B. den privaten Schlüsseln.
  • Benutzung unsicherer Plattformen und Devices für den Einsatz und Speicherung sensitiver Daten

Daneben zeigen sich einige Problemfälle der Blockchain Technologie:

  • Image: Missbrauch für kriminelle Zwecke; Einsatz von Ransomware wie «WannaCry», Einsatz von Malware wie «Coinhive»
  • Proof of Work erzeugt hohe Stromkosten durch benötigte Rechenleistung
  • Benötigte Hardware-Anpassungen wenn die sogenannte «Bitcoin Difficulty» steigt; siehe
  • Handel mit illegalen Gütern und Dienstleistungen, z.B. auf Open Bazaar
  • Zu wenig Dezentralisation auf der Angebotsseite

Fazit

Blockchain wird gerade Anwendungen und Dienstleistungen, wo ein Mittelsmann fingiert, herausfordern, wenn nicht sogar gänzlich in Frage stellen (Disruption). Die Technologie setzt jedoch solide Kenntnisse sowie entsprechende Infrastruktur bei Soft- und Hardware voraus, um sinnvoll einsetzbar zu sein.

Blockchain kurz erklärt

Herzlichen Dank an Fabian Schär für den kurzweiligen und spannenden Freitagnachmittag.