Wie funktioniert eigentlich die Blockchain? Teil 4: Die Blockchain im Einsatz


03.05.2018 von

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In dieser Blogserie gehen wir näher auf Blockchain ein und widmen uns dabei verschiedenen Fragestellungen:

In den ersten drei Teilen der Blogserie haben wir uns mit der Funktionsweise von Blockchains und Smart Contracts beschäftigt und sie am Beispiel einer ĐApp demonstriert. Im abschließenden Teil werden wir uns mit typischen Use Cases auseinandersetzen und beleuchten, wie diese Technologie Geschäftsprozesse und Geschäftsmodelle radikal verändern kann. Den allseits bekannten Anwendungsfall der Blockchain – Kryptowährungen – lassen wir bewusst außen vor und fokussieren uns stattdessen auf andere Anwendungsmöglichkeiten.

Etablierte Organisationen tun sich bekanntlich schwer mit dem Gedanken, dass disruptive Technologien ihre Geschäftsmodelle obsolet machen könnten. Sie sehen sich vor dem von Harvard-Professor Clayton M. Christensen beschriebenen Innovator’s Dilemma. Es besteht darin, in solche Technologien schon in frühen Entwicklungsphasen zu investieren, obwohl sie zu diesem Zeitpunkt nach den üblichen betriebswirtschaftlichen Bewertungskriterien wie Marktgröße, Umsatz und Gewinnmarge den etablierten Technologien eindeutig unterlegen sind. Man sollte früh einsteigen, denn sobald die Disruption für alle offensichtlich wird, ist es zu spät: Andere, in der Regel neue Player, haben mit Hilfe der Technologie bereits eine unaufhaltbare Erosion des Marktes eingeleitet.

Welche Anwendungsmöglichkeiten von kryptografisch abgesicherten P2P-Transaktionsnetzwerken zu Disruptionen in verschiedenen Einsatzbereichen führen könnten, beleuchten wir anhand von Beispielen. Aufgrund des atemberaubenden Tempos der Entwicklung in diesem Umfeld ist der aktuelle Entwicklungsstand der einzelnen Lösungen oft schwer festzustellen. In der Regel handelt es sich zum Zeitpunkt der Verfassung dieses Blogs um Pilotprojekte, die vom flächendeckenden Einsatz noch weit entfernt sind und sich in der Praxis erst beweisen müssen.

Buchführung

Der älteste und wohl bekannteste Use Case für Blockchain besteht darin, eine stets konsistente und geteilte Buchführung für alle Teilnehmer eines multilateralen Prozesses zu ermöglichen. Diese kann zu massiven Effizienzsteigerungen führen, weil die bis dahin notwendigen Schattenbestände der einzelnen Teilnehmer sowie die undurchsichtigen paarweisen Schnittstellen und langwierigen Abgleiche zwischen den Teilnehmern entfallen. Das beschleunigt die Abwicklung und reduziert die Kosten. Ein bekanntes Beispiel ist die Marktstudie von Swift im Bereich des internationalen Zahlungsverkehrs. Banken können derzeit ihre Fremdwährungskonten bei ausländischen Korrespondenzbanken nur täglich abgleichen, weswegen sie entsprechende Liquidität mit hohem Wechselkurs- und Inflationsrisiko vorhalten müssen. Diese macht nach einer Studie von McKinsey aus 2016 etwa ein Drittel der Transaktionskosten grenzüberschreitender Zahlungen aus. Diese Kosten könnten durch einen Echtzeitabgleich mit Hilfe der Blockchain erheblich – nach Einschätzung der Santander Bank jährlich um 18 Milliarden US-Dollar – reduziert werden. Weitere Beispiele sind im Bereich der Logistik zu finden. Die weltweit größte Containerschiff-Reederei Maersk versucht, den Aufwand zur Verfolgung von Containern mit Hilfe der Blockchain zu optimieren. Beim Containertransport aus Afrika nach Europa sind bis zu 200 Dokumentations- und Kommunikationsschritte unter 30 Teilnehmern wie etwa Reedereien, Häfen, Zollbehörden und Logistikern notwendig. Die auf alten EDI-Lösungen und Papierdokumenten basierende Bürokratie verfünffacht die eigentlichen Transportkosten. Eine Blockchain-basierte Lösung kann auch in diesem Fall jährliche Einsparungen in Milliardenhöhe ermöglichen, glaubt ein Joint Venture von Maersk und IBM.

Notarisierung

Ein weiterer häufiger Anwendungsfall ist die Beweisführung der Echtheit, Integrität, Herkunft und der zeitlichen Existenz bzw. Gültigkeit von Ereignissen, Daten bzw. Dokumenten. Dazu werden die Daten bzw. ihre eindeutigen Fingerabdrücke in der Blockchain gespeichert. Aus Gründen der Sparsamkeit werden die Daten in bestimmten Zeitabständen in kryptografisch gesicherten Strukturen wie z.B. Merkle Trees zusammengefasst und nur ein Aggregat in der Blockchain persistiert. Dies reicht jedoch, um später jederzeit überprüfen zu können, ob die Daten zum damaligen Zeitpunkt bereits existiert haben bzw. gültig waren. Typische Einsatzbereiche sind zum Beispiel die fälschungssichere Verwaltung von Urkunden wie etwa Zertifizierungen oder Universitätsabschlüssen, wie Testversuche an der Universität in Melbourne zeigten.

Die Speicherung von Daten und Ereignissen in die Blockchain kann auch automatisiert durch Geräte erfolgen, die an die Blockchain angebunden sind. Der TÜV und Bosch arbeiten gemeinsam an einer Lösung zur Verhinderung von Tachomanipulationen, die alleine in Deutschland einen Schaden in Milliardenhöhe verursachen. Hier speichert nicht der Fahrer, sondern das Fahrzeug selbst den Kilometerstand in der Blockchain und macht ihn damit im Falle des Verkaufs des Fahrzeugs überprüfbar. Weitere Beispiele finden wir im Umfeld des Supply Chain Managements. Ihre Zielsetzung ist, die Herkunft und die Verarbeitungskette von Waren wie Fleischprodukten oder Diamanten über die Blockchain zu verfolgen. Dabei speichern IoT-Geräte wie etwa Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensoren die Umgebungsdaten während des Transports automatisiert in die Blockchain. So ist nachweisbar, dass die Vorschriften bzgl. des Transports und der Lagerung der Waren lückenlos eingehalten wurden.

Authentifizierung

Heutzutage weiß jeder alles und nichts über uns. Unternehmen, die uns zu ihren Kunden zählen, speichern alle Informationen über uns, die sie nur bekommen können. Ob diese noch aktuell und überhaupt wahr sind, können sie oft gar nicht überprüfen. Fälschungssichere dezentrale Identitäten ermöglichen es, den Blockchain-Adressen beliebige Behauptungen (sog. Claims) über ihre Eigentümer zuzuweisen. Behauptungen können im Falle einer Person als Eigentümer der Adresse z.B. den Namen, das Geburtsjahr, den Wohnsitz, die Staatsbürgerschaft oder die Schulabschlüsse enthalten (s. Abbildung 1). Diese können vom Eigentümer selbst oder von vertrauenswürdigen Ausstellern bestätigt werden. Behauptungen können von Dritten abgefragt und ihr Aussteller überprüft werden ohne weitere Informationen über den Eigentümer der Identität preiszugeben. So könnte man z.B. bei der Registrierung für einen Online-Dienst mit beschränktem Zugang die Volljährigkeit oder den Wohnort einer Person überprüfen, ohne eine Ausweiskopie oder Ähnliches zu verlangen. In Ethereum wird mit den Standards ERC725 und ERC735 versucht, die Implementierung von solchen dezentralen Identitäten mit Hilfe von Smart Contracts zu vereinheitlichen. 

Tokenisierung

Tokens sind digitale Repräsentationen von materiellen und immateriellen Gütern auf der Blockchain. Sie sind nicht kopierbar, fälschbar oder anderweitig manipulierbar. Wir müssen zwischen Tokens für fungible und nicht fungible Sachen unterscheiden. Bei Ersteren ist die repräsentierte Sache ersetzbar, wie z.B. Geld, Aktien oder Rohstoffe. Daher ist es ausreichend, die Menge der jeweiligen Sache im Besitz der einzelnen Teilnehmer zu kennen (s. Abbildung 2). Aus regulatorischer Sicht kann man diese Tokens weiter unterteilen. Tokens, die für den Zugriff auf Dienstleistungen oder Produkte genutzt werden können, werden Utility Token genannt. Beispiele wären Tokens, die man als Belohnung für bestimmte Aktivitäten erhält wie etwa Treuepunkte und ähnlich zu einem Gutschein für einen Produktkauf oder eine Dienstleistung einlösen kann. Tokens, die Beteiligungs- und Forderungsrechte repräsentieren, wie etwa bei Wertpapieren, einer Vermögensanlage oder bei Anteilen an Investmentvermögen, werden als Security Token bezeichnet. Diese unterliegen strengen regulatorischen Anforderungen. Mit Hilfe von solchen Tokens könnte man zum Beispiel beliebig feingranulare Anteile an einer Immobilie abbilden, diese erwerben, von den Einnahmen aus Vermietung oder Verpachtung profitieren und die Anteile jederzeit mühelos veräußern. Während Bitcoin und seine Derivate ausschließlich Geldtransaktionen ermöglichten, unterstützen die meisten heute genutzten Blockchain-Technologien benutzerdefinierte Tokens für fungible Sachen. Diese Tokens können mit wenig Aufwand implementiert und z.B. im Rahmen von Crowdfunding-Kampagnen, sog. Initial Coin Offerings (ICO), verkauft werden. Auf diese Weise entstanden vergangenes Jahr Hunderte neue Arten von Coins alleine auf der Ethereum Blockchain, deren zugrundeliegenden Smart Contracts den ERC20 Standard implementieren und somit von Wallets und Exchanges als Coins erkannt und unterstützt werden.

Im Gegensatz zu fungiblen Sachen sind nicht fungible Sachen wie etwa Smartphones, Fahrzeuge oder Immobilien einzigartig. Ihre Eigenschaften wie der Wert oder der Besitzer müssen für jedes Einzelstück individuell verwaltet werden (s. Abbildung 3). Smart Contracts sind bestens geeignet, auch nicht fungible Sachen zu tokenisieren. Analog zum Ethereum-Standard ERC20 für fungible Sachen ist unter dem Namen ERC721 ein Standard für Tokens für nicht fungible Sachen in Vorbereitung.

Falls die durch einen Token repräsentierte nicht fungible Sache nicht digital ist, muss eine Kopplung zwischen der Blockchain und der physischen Welt hergestellt werden. Wenn zum Beispiel auf der Blockchain ein Token den Besitzer wechselt, heißt es noch nicht automatisch, dass der entsprechende physische Gegenstand auch übergeben wurde. Dies kann nur außerhalb der Blockchain sichergestellt werden. An dieser Stelle kommen sog. Krypto-Marker ins Spiel. Sie werden unzertrennbar an den physischen Gegenstand angebracht, um diesen eindeutig identifizieren und dem digitalen Zwilling in der Blockchain zuordnen zu können. Physische Gegenstände, die selbst mit der Blockchain verbunden sind, werden Smart Property genannt. Ein Fahrzeug könnte zum Beispiel mit Hilfe eines digitalen Schlüssels in Form eines Tokens geöffnet und gestartet werden, wie es Porsche in einer Kooperation mit dem Blockchain-Startup XAIN gezeigt hat. Man kann den Zugang auch auf einen begrenzten Zeitraum oder auf bestimmte Funktionen des Fahrzeugs wie etwa das Navigationssystem einschränken. Dazu muss die Nutzung dieser Funktionen in der Software des Fahrzeugs an den Besitz eines gültigen Tokens geknüpft sein. Die Tokens können vom Fahrzeugeigentümer generiert und über eine Blockchain-Transaktion auf andere Personen übertragen werden. Das Fahrzeug bekommt dank seiner Verbindung mit der Blockchain alle diese Transaktion mit und kann den Besitzern eines Tokens die für sie vorgesehenen Funktionen bereitstellen.

Disintermediation

Die Zukunftsvision der Blockchain zielt auf die Dezentralisierung von Organisationen, Märkten und sogar Staaten ab, die sich heute auf hierarchischen Strukturen, zentralen Plattformen und regulierenden und überwachenden Behörden basieren. Sie agieren als Mittelsmänner zwischen den Teilnehmern, damit diese miteinander interagieren können ohne sich gegenseitig vertrauen zu müssen. Durch die daraus resultierende Machtkonzentration sind zentralisierte Systeme nicht nur korrumpierbar, sondern auch angreifbar. Wenn man die Kontrolle über die zentralen Stellen erlangt, beherrscht man alle Teilnehmer im System. Die Eliminierung der Mittelsmänner führt daher nicht nur zur Effizienzsteigerung, sondern auch zu mehr Sicherheit und Diskriminierungsfreiheit für alle Teilnehmer.

Im Bereich der öffentlichen Verwaltung werden unter anderem Lösungen für die elektronische Abwicklung von Wahlen und Abbildung von Registern auf der Blockchain diskutiert. Für letzteres gibt es bereits erfolgreiche Pilotprojekte wie etwa das Blockchain-basierte Grundbuch in Schweden. Auch andere europäische Staaten wie Estland oder die Schweiz sind Vorreiter beim Einsatz der Blockchain in der öffentlichen Verwaltung. 

Im Privatsektor gibt es zahlreiche Beispiele für Dezentralisierung der Märkte. Dazu gehören Startups für P2P-Kredite und Versicherungen, Marktplätze, Fahrerdienste, Wettbüros oder lokale Stromnetze, in denen Einspeisungen und Entnahmen über die Blockchain verwaltet und abgerechnet werden. Auch die Geschäftsmodelle der sozialen Medien und die Haupteinnahmequelle von Internetgiganten, die Online-Werbung, bleiben von der Dezentralisierung nicht unverschont. Auch hier gibt es Blockchain-basierte Lösungen, die ihre Benutzer für das Wohl des Netzwerks förderndes Verhalten belohnen. Alle genannten Beispiele haben gemein, dass sie ohne Intermediäre fungieren und die von den Käufern bezahlten Preise direkt an die Verkäufer fließen.

Ein weitreichendes Konzept stellen sog. dezentralisierte autonome Organisationen (DAO) dar. Sie ersetzen die Führungsstrukturen und Kontrollorgane von klassischen Organisationen durch Regelwerke, die in Smart Contracts festgelegt sind, und führen Entscheidungen aus, die auf manipulationssicheren Abstimmungen unter den Anteilseignern basieren. Mit Hilfe von Prognosemärkten (Prediction Markets) können DAOs auch zukünftige Ereignisse antizipieren. Die Grundidee ist, dass alle Teilnehmer den Ausgang ungewisser Ereignisse vorhersagen. Diejenigen, die beim Eintreten des Ereignisses recht behalten, werden dafür im Nachhinein belohnt. Die kollektive Meinung der Crowd wird jedoch schon im Vorfeld im Smart Contract der DAO berücksichtigt.

Das Konzept lässt sich auf verschiedene Branchen und Geschäftsmodelle übertragen. Man stelle sich z.B. eine Flotte autonomer Fahrzeuge vor, die ihre Dienste mit den Fahrgästen eigenständig abrechnen, eigene Einnahmen besitzen und diese für Sprit bzw. Strom sowie Wartung und Versicherung ausgeben. Alles Tätigkeiten, um die sich heute Menschen kümmern, die aber zukünftig durch Smart Contracts gesteuert werden könnten. Ebenfalls in Smart Contracts geregelt, könnten aus den Gewinnen der DAO weitere Fahrzeuge angeschafft oder Dividenden an Investoren gezahlt werden.

Das erste prominente Beispiel war The DAO, eine vollautomatisierte Investmentgesellschaft auf der Ethereum-Blockchain, die in 2016 über 150 Millionen US-Dollar an Investitionen einsammelte. Ein erheblicher Teil davon konnte kurze Zeit später aufgrund eines fehlerhaften Smart Contracts entwendet werden. Um den Investoren ihr Geld zurückzugeben, hat sich die Mehrheit des Ethereum Netzwerks für einen Hardfork entschieden, bei dem die Transaktionen der betroffenen Coins rückgängig gemacht wurden. Es haben jedoch nicht alle mitgemacht, wodurch das ursprüngliche geforkte Netzwerk, in dem diese Transaktionen weiterhin gültig sind, unter dem Namen Ethereum Classic weiterhin erhalten blieb.

Disruption oder nur Hype

P2P-Technologien wie Blockchains sind aufgrund der Netzwerkeffekte prädestiniert, die Plattformen der New Economy bzw. der Sharing Economy durch eine gerechtere Macht- und Erlösverteilung zu ersetzen. Vertrauen, das sowohl Konsumenten als auch Produzenten in die Größe und Reputation der Plattformen setzen, wird durch Vertrauen in die Sicherheit der Technologie substituiert. So zumindest die Vision. Von einer Massentauglichkeit und flächendeckenden Akzeptanz sind wir heute allerdings noch weit entfernt. Benutzer von Blockchain-Anwendungen sind Early Adopter dieser Technologie und wie Geoffrey A. Moore in seinem Buch Crossing the Chasm beschreibt, wird es noch ein langer Weg zur Massenadoption.

Die kontroversen Diskussionen über Blockchain erinnern an die frühen 1990er, als das Internet genauso umstritten war wie heute die Blockchain. Viele haben aufgrund des damaligen Standes der Technik mit Einwahlmodems und langsamen Verbindungen nicht geglaubt, dass es einmal zum tagtäglichen Datenaustausch zwischen Milliarden Menschen genutzt werden könnte. Andere haben keine sinnvollen Anwendungsfälle außer kriminelle und terroristische Aktivitäten im Internet gesehen. Auch prominente Vertreter der IT-Szene, wie der Microsoft-Gründer Bill Gates, haben es eine Zeit lang für einen Hype gehalten. Zugegebenermaßen erinnern die aktuellen technischen Unzulänglichkeiten und die Berichterstattung über manche sinnlose oder betrügerische ICOs, gehackte Exchanges und gestohlene oder eingefrorene Coins tatsächlich an die Anfangszeit des Internets und die Zeit, als so gut wie jeder noch so verrückte Einfall für ein Online-Geschäftsmodell mit unglaublichen Investitionen finanziert wurde. Bis Anfang der 2000er die Internet-Blase platzte.

In meinen Augen ist die Blockchain die Fortsetzung der Dezentralisierung, die das Internet im Bereich der weltweiten Informationsversorgung eingeleitet hat. Sie hat das Potenzial, die Machtkonzentration zu brechen und die quasi Monopolstellung der Disruptoren, die das Internet in den letzten zwei Jahrzehnten erschaffen hat, durch günstigere und gerechtere Geschäftsmodelle zu ersetzen. Welche von ihnen es tatsächlich schaffen und erfolgreichen werden, lässt sich heute noch schwer abschätzen. Wir werden es in ein paar Jahren sehen.

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