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Blockchain

Die VDE/DKE Task Force „Energy Blockchain” ist eine Expertengruppe, die die praktischen Anwendungen der Blockchain Technologie untersucht und die Erkenntnisse in die nationalen und internationalen Expertengruppen der Normung einbringt.

Um neue (potenzielle) Anwender mit verlässlichem, schnell erfassbarem Grundwissen zu versorgen hat die Task Force den „Roten Faden“ zum Thema Blockchain-Technologie entwickelt. Er stellt eine Übersicht der wichtigsten Begriffe zusammen und gibt Literaturempfehlungen.

Im Folgenden finden Sie eine Zusammenfassung; der ausführliche „Rote Faden“ steht hier als PDF zur Verfügung.

Roter Faden zum Thema Blockchain

Was ist eine Blockchain?

Eine „Blockchain“ ist eine Datenstruktur, in der Daten vom Design her unveränderbar gespeichert werden. Dies geschieht in Form von verketteten Datenblöcken (daher der englische Begriff „block“ „chain“). Neu hinzugefügte Daten werden regelmäßig zu einem neuen Block zusammengeführt, der mit einem Daten-„Fingerabdruck“ (engl. hash) und einem Zeitstempel oder einer aufsteigenden Ordnungszahl versehen wird. In einigen Arten  von Blockchains lassen sich auch ausführbare Programm-Logiken [→ Smart Contracts] fälschungssicher speichern.

Welche Typen von Blockchains gibt es?

Bei Blockchains unterscheidet man je nach der Sichtbarkeit der Daten zwischen öffentlichen und privaten Varianten. Bei der privaten Variante ist die Sichtbarkeit beschränkt auf autorisierte Teilnehmer. In beiden Fällen kann das Recht auf Anhängen von Blöcken an die Kette gesteuert werden: Man spricht hier von den Eigenschaften „permissioned“ bzw. „permissionless“.

In allen Fällen können auf einer Blockchain gespeicherte Daten verschlüsselt werden, so dass die Teilnehmer zwar die Transaktionen, nicht jedoch die darin transportierten Inhalte sehen können.

Welche Blockchain-Anwendungen sind möglich?

Die Bandbreite möglicher Anwendungen der Blockchain-Technologie ist groß und bezieht alle Branchen, von Finanz- und Versicherungswirtschaft, über Energiewirtschaft, Industrie, Handel, Einkauf, Logistik bis hin zu Gesundheitswesen und Verwaltung, mit ein. Inwieweit diese Anwendungen disruptive Innovationen darstellen oder lediglich einen vorübergehenden Hype bedienen, wird sich in der Zukunft zeigen.

Wie sicher sind Blockchains?

Da Daten in einer Blockchain grundsätzlich für jedermann lesbar sind, werden sie (abhängig von der Implementierung) oder auch aus Datenschutzgründen in verschlüsselter Form abgelegt. Für die Verschlüsselung werden üblicherweise bewährte Verfahren wie Public/Private-Key-Kryptografie verwendet. Im Falle einer Blockchain vom Typ private-permissioned können die Daten auch hinter eine Firewall gepackt werden, wodurch der Zugriff noch beschränkter wird.

Da die Datenmengen, die in einer Blockchain abgelegt werden, relativ klein sind, werden dort häufig nicht die Daten selbst, sondern nur eine mathematische Zusammenfassung (meist als Hash) eingetragen.

Um eine Blockchain vom Typ public-permissioned mit Proof-of-Work als Ganzes zu manipulieren, muss ein Angreifer die Mehrheit aller Rechner unter seine Kontrolle bringen. Dies ist bei einer Verteilung über viele Länder, Jurisdiktionen und Betreiber und der Offenlegung des Codes als Open Source schwierig und fällt schnell auf. Auf kleinere Systeme hat es bereits erfolgreiche Mehrheitsangriffe gegeben.

Ein Smart Contract (bzw. Chaincode) ist letztlich Software, die Fehler (Bugs) enthalten kann und damit angreifbar wird. Probleme für Smart Contracts entstehen beispielsweise, wenn bei der Interaktion mit externen Systemen das Vertrauen in die Schnittstelle zwischen Blockchain und realer/digitaler Welt fehlt. Die Ausführung komplexer Algorithmen und speicherintensiver Operationen sind stark limitiert, da die zugehörigen Anwendungen auf allen Nodes redunant ausgeführt werden müssen.

Welchen Ressourcenbedarf hat eine Blockchain?

Da alle Daten auf allen beteiligten Rechnern abgelegt und nie wieder gelöscht werden, wächst der Speicherbedarf mit jedem neuen Eintrag. Außerdem ist im Falle von Proof-of-Work eine hohe Rechenleistung erforderlich, um im Wettbewerb der Rechner untereinander als Erster ein schwieriges kryptographischer Rätsel lösen und damit einen neuen Block anhängen zu können.

Als Anreiz, Ressourcen bereitzustellen, hat eine public-permissionless Blockchain in der Regel ein Belohnungssystem in Form von Coins bzw. Token, die jeweils spezifisch für eine ganz bestimmte Blockchain sind. Coins werden nach unterschiedlichen Regeln im Rahmen des Konsensverfahrens geschaffen bzw. verteilt. Am bekanntesten sind die Bitcoins der Bitcoin-Blockchain, die – über ihre Rolle als Abrechnungsmechanismus hinaus – vielfach als neue Währung gesehen werden.

Ausführliche Informationen mit Beispielen finden Sie im "Roten Faden" (PDF).

Weitere Informationen zum Thema Blockchain

Blockchain allgemein

Konsensverfahren allgemein

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