Blockchain

Den bestemmende blockchain (sort) består af den længste sekvens af blokke, der starter fra oprindelsen (grøn) til den nuværende blok. Alternative kæder forældreløse (lilla), så snart de er kortere end en anden kæde.
Skema for en blok i blockchain

En blokkæde (også blokkæde, engelsk for blokkæde ) er en kontinuerligt udvidelig liste over poster i individuelle blokke. Nye blokke oprettes i henhold til en konsensusprocedure og knyttes til en eksisterende kæde ved hjælp af kryptografiske procedurer. Hver blok indeholder typisk en kryptografisk sikker hash (spredningsværdi) for den foregående blok, et tidsstempel og transaktionsdata .

En blockchain er et eksempel på en distribueret regnskabsteknologi (decentraliseret konto booking teknologi) eller DLT. og fungerer som journal of bookkeeping . Blockchain er derfor også kendt som "Internet of value" og lægger det tekniske grundlag for kryptovalutaer som Bitcoin .

En blockchain kan bruges til bogføring, hvis der skal indgås aftale om den nuværende og fejlfrie tilstand i et decentraliseret netværk med mange deltagere (se også: Byzantinsk fejl ) . Hvad der er dokumenteret er irrelevant for udtrykket blockchain. Det er afgørende, at senere transaktioner bygger på tidligere transaktioner og bekræfter dem som korrekte ved at bevise kendskab til de tidligere transaktioner. Dette gør det umuligt at manipulere eller slette eksistensen eller indholdet af tidligere transaktioner uden samtidig at ændre alle efterfølgende transaktioner. Andre deltagere i den decentraliserede bogføring genkender derefter en manipulation af blockchain ved blokkenes inkonsistens.

historie

De første grundlæggende principper for kryptografisk sikring af individuelle blokke blev beskrevet i 1991 af Stuart Haber og W. Scott Stornetta , i 1996 af Ross J. Anderson og i 1998 af Bruce Schneier og John Kelsey . I 1998 arbejdede Nick Szabo også på en mekanisme til en decentraliseret digital valuta, som han kaldte "Bit Gold". I 2000 udviklede Stefan Konst en generel teori om kryptografisk sikrede kæder og udledte forskellige løsninger til implementering.

Begrebet blockchain som et distribueret databasesystem blev først beskrevet af Satoshi Nakamoto i hvidbogen om Bitcoin i 2008 . Året efter offentliggjorde han den første implementering af Bitcoin -softwaren og startede derved den første offentligt distribuerede blockchain.

ejendomme

Sammenkædningsprincip
En blockchain er en lænket sekvens af datablokke, der opdateres over tid.
Decentraliseret opbevaring
En blockchain lagres ikke centralt, men administreres som et distribueret register. Alle de involverede gemmer deres egen kopi og opdaterer den.
Konsensusmekanisme
Det skal sikres, at der skabes en identisk kæde for alle involverede parter. Til dette formål skal forslag til nye blokke først udarbejdes. Dette gøres af validatorer (som Bitcoin kalder "minearbejdere"). Derefter skal de involverede parter blive enige om, hvilken foreslået blok der rent faktisk vil blive føjet til kæden. Dette gøres ved hjælp af en såkaldt konsensusprotokol, en algoritmisk proces til afstemning.
Sabotagesikkert
Ved kryptografiske metoder for at sikre, at blokkæden ikke kan ændres senere. Kæden af ​​blokke er derfor uforanderlig, forfalskningssikker og manipuleringssikker.
Gennemsigtighed / fortrolighed
Data gemt på blockchain kan ses af alle involverede. De er dog ikke nødvendigvis læsbare for alle, fordi indhold kan gemmes i krypteret form. Blockchains muliggør således en fleksibel konfiguration af fortrolighedsgraden.
Ikke-afvisning
Ved brug af digitale signaturer kan information gemmes i blockchain, hvilket beviser på en forfalskningssikker måde, at deltagerne unægteligt har lagret visse data, såsom initierede transaktioner.

Konsensusprocedure

Nye blokke oprettes ved hjælp af en konsensusprocedure og derefter knyttet til blockchain. Den mest populære konsensusprocedure er proof-of-work- metoden; Der er imidlertid mange andre måder at etablere konsensus på ( bevis på indsats , bevis på plads , bevis på forbrænding , bevis på aktivitet ). På grund af den sekventielle lagring af data i en blockchain kan de ikke ændres efterfølgende uden at skade integriteten af ​​det overordnede system. Dette gør manipulation af data meget vanskeligere. Den decentraliserede konsensusmekanisme erstatter behovet for en troværdig tredjepart for at bekræfte transaktionernes integritet.

Arbejdsbevis

Arbejdsbeviset giver bevis på arbejde f.eks. B. repræsenterer løsningen på et matematisk problem, men resultatet kan dog kontrolleres uden større indsats. Med denne metode er overdreven oprettelse af en ny blok begrænset ved, at aritmetisk arbejde skal udføres.

Bevis for indsats

Beviset for indsats er bevis på andelen i netværket. Andelen eller " indsatsen " for hver deltager bestemmes ud fra varigheden af ​​deltagelse og / eller aktiver og er inkluderet i et vægtet tilfældigt udvalg. En deterministisk algoritme vælger noden fra dette nummer, der tilføjer en ny blok.

Skalerbarhed

Når det især bruges som en kryptokurrency , er der i praksis begrænsninger med hensyn til tidsadfærd samt krav til kommunikation og lagring . Hvis du selv vil kontrollere troværdigheden af ​​en transaktion eller en kontosaldo, skal du kende den nuværende blockchain tilbage til Genesis -blokken. For at gøre dette skal hver deltager gemme en komplet kopi af den tidligere bogføring. Det enorme lagerkrav kunne derefter realiseres med arkivservere , som er de eneste, der gemmer hele blockchain. Baseret på dette fungerer fuldt validerende servere ved først at indlæse blockchain fra arkivserverne, men kun arbejde med en del af den under drift. Du påtager dig den faktiske byrde ved bookingen. Deltagerne kunne derefter betjene software til forenklet kontrol af betalinger og kun modtage delvise oplysninger fra serverne.

Den begrænsede generation af nye blokke og ubestemmelighed i konsensusproceduren kan føre til uforudsigeligt lange bekræftelsestider. I arbejdsprocesprocessen fører udsving i den faktisk anvendte computerkraft og spredningen i princippet til ventetider på transaktionsbekræftelser, der er mange gange den forventede værdi. Disse udsving kan holdes lave ved at justere sværhedsgraden i høj frekvens.

Delbare blokke

Kæde af blokhoveder. Undertræet for en transaktion er kortlagt af et hashtræ.

Hvis hashværdien for den komplette forgænger er gemt i hver blok , er den fulde blok også påkrævet for at kontrollere, at kæden er komplet. Så du har brug for hele bogføringen, selvom du ikke er interesseret i hver eneste booking. Hashtræer bruges til at forhindre dette . I stedet for at bestemme en hashværdi for hele blokken, kan du også beregne hashværdier for individuelle transaktioner og organisere dem som et hashtræ. Ved roden af ​​træet får du en hashværdi, der sikrer alle transaktioner. Dette gør det muligt at oprette et blokhoved, der kun indeholder forgængerens hashværdi, nonce og root -hashværdien for sit eget træ.

Den enkelte blok bliver større som et resultat, men kontinuiteten i kæden kan nu udelukkende kontrolleres på grundlag af de forholdsvis små blokhoveder. Disse overskrifter kan derfor nemt gemmes, og deres hukommelseskrav afhænger ikke af antallet af udførte transaktioner.

Blockchain er således en række hashtræer, hvor kun rødderne og deres kæde er interessante i starten. Hvis en SPV -applikation ønsker at kontrollere en individuel transaktion, har den kun brug for det relevante undertræ for at kunne kontrollere transaktionens hashværdi ved hjælp af værdierne af dette undertræ ned til roden. Den fuldt validerende server eller de arkivservere, hvorfra træet hentes, behøver ikke at have tillid til. Med sine hashværdier repræsenterer undertræet den verificerbare forbindelse mellem den enkelte transaktion og blokhovedet i blokken, som den blev indsendt i. Denne metode gør det muligt at kontrollere gyldigheden af ​​en reservation med meget lille indsats uden at skulle gøre resten af regnskabskendskab.

De relativt små blokhoveder er en af ​​grundene til, at specialiseret hardware kan bruges ekstremt effektivt til minedrift i beviset på arbejde. For hver ny nonce beregnes kun hashværdien af ​​det lille blokhoved og ikke hele blokken. Kravet om hukommelse er derfor meget lavt. Det er præcis, hvad nyere hashfunktioner som f.eks. Scrypt forsøger at undgå ved kunstigt at øge hukommelseskravet og dermed indflydelsen fra særlig hardware på z. B. reducere valutaen.

Anvendelseseksempler

Bitcoin

Forenklet Bitcoin blockchain

Med Bitcoin består en blockchain af en række datablokke , hvor hver eller en eller flere transaktioner er opsummeret og forsynet med en checksum , dvs. Med andre ord kombineres de i par for at danne et hashtræ . Træets rod (også kaldet Merkle root eller top hash ) gemmes derefter i det tilhørende header . Hele overskriften bliver derefter også hasket ; denne værdi gemmes i det følgende overskrift. Dette sikrer, at ingen transaktion kan ændres uden at ændre det tilhørende overskrift og alle efterfølgende blokke også.

Bitcoins blockchain er den ældste blockchain. Det startede i januar 2009, havde en størrelse på ca. 221.846 GB i begyndelsen af ​​juni 2019 og var overflødig og offentligt tilgængelig på ca. 9.516 noder den 5. juni 2019.

Revision

Ved revision inden for informationsteknologi er det vigtigt at registrere sikkerhedskritiske operationer af softwareprocesser. Dette gælder især adgang til og ændringer af fortrolige eller kritiske oplysninger. Revision er velegnet til en blockchain, fordi den producerer relativt små datamængder og samtidig har høje sikkerhedskrav.

En blockchain kan beskytte revisionsloggen (også kendt som revisionssporet ) mod ændringer. Derudover bør de enkelte poster forsynes med en digital signatur for at sikre ægthed. En decentral konsensusmekanisme, som med Bitcoin , er ikke absolut nødvendig.

Da på den ene side fortrolige oplysninger gemmes, og på den anden side intet element i blockchain kan slettes uden at gøre det ugyldigt, kan de enkelte poster også krypteres . Da implementeringen af ​​blockchains i øjeblikket (fra maj 2017) er meget kompleks på grund af manglen på brugervenlige implementeringer, anbefales det kun at bruge dem til oplysninger, der er særligt beskyttelsesværdige.

Eksempler på brug er revision af systemer til medicinsk information (f.eks. Elektroniske sundhedsjournaler ), kontrakter og monetære transaktioner med høj finansiel værdi, militære hemmeligheder, lovgivning og elektronisk afstemning , sikkerhedsstyring af kritiske systemer eller data fra store virksomheder, der er omfattet af Sarbanes Oxley Act eller lignende direktiver er omfattet.

Som annonceret i juli 2018 tester de fire revisionsfirmaer Deloitte , KPMG , PricewaterhouseCoopers International og Ernst & Young en blockchain -service til revision af delårsrapporter fra offentlige virksomheder. Formålet er at give revisionsvirksomheder mulighed for at spore forretningsprocesser gennem en sporbar og manipuleringssikker datakæde på en decentral måde og derved optimere og automatisere bekræftelsesprocessen.

Kapitalmarkeder

Blockchain betragtes også som en applikation på kapitalmarkederne . Det R3-konsortiet har offentliggjort den Corda platform med flere finansielle institutioner , som er beregnet til at repræsentere en underkonstruktion til blockchain ansøgninger om kapitalmarkederne. Platformen skal bruges som et pilotprojekt for E-Krona for den svenske Reichsbank i samarbejde med Accenture frem til 2021 .

De største anvendelsesområder for kapitalmarkeder er inden for afvikling af aktier og andre finansielle instrumenter, udstedelse af syndikerede lån og finansiering af selskaber med egenkapital.

Fødevareforsyningskæder

Brugen af ​​en blockchain, hvor de involverede parter i fællesskab dokumenterer transaktionerne i forsyningskæden, kan muliggøre betydelige omkostnings- og tidsbesparelser. En blockchain kan løfte mistilliden til en central registerførende aktør, da et blockchain-register er tilgængeligt for alle deltagere. Bogførings- og læserettighederne kan fordeles i etaper, tilpasset de forskellige brugergrupper og deres behov, såsom producenter, speditører, skikke og forskellige forbrugere. Det betyder, at der ikke er fuldstændig gennemsigtighed, som konkurrenterne kunne drage fordel af. Slutforbrugere kan f.eks. Kun få læserettigheder, hvormed oprindelsen og hele forsyningskæden fra høst til forarbejdning, logistik, fortoldning, certificering, fødevareovervågning, grossister og detailhandlere kan spores i en gennemsigtig og verificerbar måde.

Der er også mulighed for automatisering af dokumentationskravene, der skal overholdes: For eksempel kan en sensor installeret i beholderen måle temperaturen på fødevarer, skrive måledata til blockchain og dermed dokumentere problemfri overholdelse af den kolde kæde . Hvis den ikke blev overholdt, kunne en korrekt opstillet smart kontrakt automatisk slå alarm.

Forskellige perspektiver på blockchain -teknologi

De forskellige discipliner kan se og evaluere blockchain -teknologi fra meget forskellige perspektiver.

For en computerforsker producerer blockchain-teknologien en enkel datastruktur, blockchain, som kæder dataene som transaktioner i individuelle blokke og administrerer det overflødigt i et distribueret peer-to-peer-netværk. Alternativet ville være en konventionel database, der løbende replikeres af alle deltagere.

For cybersikkerhedseksperter har blockchain-teknologien den fordel, at dataene kan gemmes som transaktioner i de enkelte blokke på en manipuleringssikker måde, dvs. deltagerne i blockchain kan verificere ægtheden, oprindelsen og integriteten af ​​de lagrede data ( Transaktioner) for at kontrollere. Alternativet her ville f.eks. Være et PKI -system som en central tillidstjenesteudbyder.

For applikationsdesigneren betyder brugen af ​​blockchain -teknologi et troværdigt samarbejde mellem forskellige organisationer uden inddragelse af en central myndighed, et PKI -system, notar osv. Alternativet her kan være en dyr forvalter, der administrerer samarbejdet og overdragelse af ejerskab mellem de forskellige organisationer, der administreres og verificeres. Da blockchain -teknologien gør dette automatisk, gør det pålidelige samarbejde også processerne meget hurtigere og mere effektive.

”Den grundlæggende idé om hak stokken er meget enkel: I denne teknik, som er så primitiv, som den er genial, er to pinde placeres ved siden af hinanden og ridset på tværs, med hver hak svarer til en skyld. Kreditor tager den ene pind, debitor den anden. Kreditor vil ikke være i stand til at tilføje et hak, og skyldneren vil ikke være i stand til at fjerne en, da sammenligning af de to pinde straks ville afsløre forfalskningen.
Ret let ikke? En gammel, men også meget moderne teknologi. Fordi blockchain - denne opfindelse, som forekommer os at være den største nyhed i vores tid - ikke er mere end en verdensomspændende score, der er blevet udvidet til utallige computere. I stedet for en tælle, der deles af to personer, har vi at gøre med et spor, der er gemt på så mange harddiske som muligt, så tilføjelse eller sletning af spor (blokke) forhindres. "

Kritik / vurderinger

I årevis har der været offentlig kritik fra eksperter, der sætter spørgsmålstegn ved blockchains sikkerhed og anvendelighed. De mest kritiserede er den lave effektivitet af de lange datakæder og det høje energiforbrug i proof-of-work- processen, som ofte bruges til at generere en ny gyldig blok . Udover teknisk kritik fra udviklersiden advarer eksperter fra erhvervs- og finansverdenen også om eufori for en "løsning", der mangler problemet. I sin rapport fra 2019 ser den tyske ekspertkommission for forskning og innovation, at blockchain -teknologi har "høje potentielle fordele for virksomheder, befolkning og administration". Mulige anvendelser omfatter internationale forsyningskæder og handel med elektricitet.

Kryptografi og edb-sikkerhed ekspert Bruce Schneier advarer om falsk tillid til blockchain og manglen på use cases. Indtil videre ser han ikke noget formål med blockchain.

“Alle virksomheder, der er afhængige af blockchain i dag, kunne faktisk undvære det. Ingen har nogensinde haft et problem, som blockchain er en løsning til. I stedet tager folk teknologien og leder efter problemer. "

litteratur

  • Daniel Drescher: Blockchain Basics. En introduktion til de elementære begreber i 25 trin (oversættelse fra engelsk af Guido Lenz) . mitP Verlags GmbH & Co. KG, Frechen 2017, ISBN 978-3-95845-653-2 .
  • Stuart Haber, W. Scott Stornetta: Sådan tidsstemples et digitalt dokument . I: Fremskridt inden for kryptologi - Crypto '90. Forelæsningsnotater i datalogi v. 537 . Springer-Verlag, Berlin 1991, ISBN 978-3-540-38424-3 , s. 437-455 , doi : 10.1007 / 3-540-38424-3_32 .
  • Ross J. Anderson: The Eternity Service . I: Pragocrypt . 1996.
  • Bruce Schneier, John Kelsey: Kryptografisk support til sikre logfiler på maskiner, der ikke er tillid til . I: Den syvende USENIX -sikkerhedssymposiumprocedure . USENIX Press, januar 1998, s. 53-62 .
  • Primavera De Filippi , Aaron Wright: Blockchain og loven: Code of Rule . Harvard University Press, Cambridge, MA 2018, ISBN 978-0-674-97642-9 .

Weblinks

Wiktionary: Blockchain  - forklaringer på betydninger, ordoprindelse , synonymer, oversættelser

genstande

foredrag

Podcasts

Foredrag

ekstra

Individuelle beviser

  1. a b Blockchains: Den store kæde af at være sikker på tingene. I: The Economist . 31. oktober 2015, adgang til 18. juni 2016 : “Teknologien bag bitcoin lader mennesker, der ikke kender eller stoler på hinanden, opbygge en pålidelig hovedbog. Dette har konsekvenser langt ud over kryptovalutaen. "
  2. David Z. Morris: leaderless, Blockchain-Based Venture Capital Fund Hæver $ 100 millioner, og optælling. I: Fortune.com. 15. maj 2016. Hentet 23. maj 2016 .
  3. ^ Nathan Popper: En venturefond med masser af virtuel kapital, men ingen kapitalist. I: New York Times . 21. maj 2016. Hentet 23. maj 2016 .
  4. ^ Jerry Brit, Andrea Castillo: Bitcoin: En primer for politikere. (PDF) Mercatus Center, George Mason University, 2013, åbnede 22. oktober 2013 .
  5. ^ Trottier, Leo: original bitcoin. I: github.com. 18. juni 2016, adgang til 18. juni 2016 : "Dette er et historisk arkiv af Satoshi Nakamotos originale bitmøntkilde"
  6. a b Arvind Narayanan, Joseph Bonneau, Edward Felten, Andrew Miller, Steven Goldfeder: Bitcoin og kryptokurrency -teknologier: en omfattende introduktion . Princeton University Press, Princeton 2016, ISBN 978-0-691-17169-2 .
  7. Jörn Heckmann: Programmerede kontrakter som blockchainens fremtid . I: com! Ingen. 2/2017 , s. 100 .
  8. Blockchain #Banking: en guide til den distribuerede hovedbogstilgang og applikationsscenarier. ( Memento fra 22. december 2017 i internetarkivet ) Federal Association for Information Technology, Telecommunications and New Media, 2016; Hentet 19. december 2017
  9. a b Stefan Konst: Sikre logfiler baseret på kryptografisk linkede poster. (PDF) 9. august 2000, adgang til 15. oktober 2016 .
  10. ^ Nathaniel Popper: Afkodning af Satoshi Nakamotos Enigma og Bitcoin's fødsel. I: nytimes.com. New York Times, 15. maj 2015, tilgås 29. november 2016 .
  11. IT -supplement om blockchain: En kort historie om blockchain . I: Chartech magazine . Nr. 210, juli / august 2017, s. 5 henvisning til tillæg, artikel på side 4 i tillægget. Hentet 27. september 2017.
  12. ^ Bitcoin: Et elektronisk kontantsystem til peer-to-peer. (PDF) I: bitcoin.org. Oktober 2008, adgang 14. maj 2016 .
  13. acatech - German Academy of Science and Engineering (red.): Acatech HORIZONTE: Blockchain . München 2018, s. 13 .
  14. Bitcoin Developer Guide - Minedrift. I: Bitcoin Developer Guide. Bitcoin Foundation, adgang til 22. september 2014 (engelsk): "Mining tilføjer nye blokke til blokkæden, hvilket gør transaktionshistorik svært at ændre."
  15. Blockchain. I: Jens Fromm, Mike Weber (red.): ÖFIT trendshow: Offentlig informationsteknologi i det digitaliserede samfund. Kompetencecenter Public IT, Berlin 2016, ISBN 978-3-9816025-2-4 .
  16. ^ Skalerbarhed - Bitcoin Wiki . I: en.bitcoin.it .
  17. Bitcoin Developer Guide - Oversigt over blokkæder. I: Bitcoin Developer Guide. Bitcoin Foundation, adgang til den 10. november 2016 (engelsk): "En blok af en eller flere nye transaktioner indsamles i transaktionsdatadelen af ​​en blok. Kopier af hver transaktion er hash, og hashene parres derefter, hash, parres igen og hash igen, indtil der forbliver en enkelt hash, merkle -roden af ​​et merkeltræ. Merkle -roden gemmes i blokhovedet. Hver blok gemmer også hash i den forrige blokhoved og kæder blokkene sammen. Dette sikrer, at en transaktion ikke kan ændres uden at ændre blokken, der registrerer den, og alle følgende blokke. "
  18. Blockchain -størrelse. Hentet 5. juni 2019 .
  19. ^ Møntdans. Hentet 5. juni 2019 .
  20. a b Blockchain: En spilskifter til revisionsprocesser. Hentet 14. september 2018 .
  21. Alle 'Big Four' -revisorer til prøveversion af Blockchain -platform til finansiel rapportering. 19. juli 2018, adgang til 14. september 2018 .
  22. Hvordan Blockchain omformer ekstern revision: Kryptoudviklinger af PwC, KPMG, EY og Deloitte. 26. juli 2018, adgang til 14. september 2018 .
  23. Philipp Anz: Sverige tester E-Krona. I: inside-it.ch. 21. februar 2020, adgang til 22. februar 2020 .
  24. acatech - German Academy of Science and Engineering (red.): Acatech HORIZONTE: Blockchain . München 2018, s. 26 .
  25. Blockchain -teknologi under mikroskopet - Prof. Norbert Pohlmann. Hentet 22. september 2020 .
  26. ^ Cybersikkerhed - lærebog af prof. Norbert Pohlmann. Hentet 22. september 2020 .
  27. Maurizio Ferraris : Hvad er kapital? Hvad med pengene? Hvad gør blockchain? Et kig ind i neolitikum giver forbløffende svar - blockchain er ikke en radikal nyhed, den fortsætter med en gammel analog teknologi. Det starter med et stykke træ, der allerede på mange måder gør, hvad den nye teknologi lover . I: NZZ , 17. december 2018
  28. Erin Griffith: 187 ting at Blockchain formodes at Fix . I: Kablet . 25. maj 2018, ISSN  1059-1028 ( wired.com [adgang 28. januar 2019]).
  29. En løsning, der mangler problemet. Den globale finansindustri har endnu ikke været i stand til at gøre meget med teknologien kendt som blockchain. […] Projektet blev skrinlagt, fordi banker og andre potentielle brugere mente, at de samme resultater kunne opnås billigere ved hjælp af nuværende teknologi. […] Grundlæggende blev det en løsning i søgen efter et problem. Wall Street gentænker blockchain -projekter, da eufori møder virkeligheden. 27. marts 2018, adgang til 28. januar 2019 .
  30. ^ Bestemt er der en voksende fornemmelse af, at blockchain er en dårligt forstået (og lidt klodset) løsning på jagt efter et problem. Blockchains Occam -problem. Januar 2019, adgang til 28. januar 2019 .
  31. se Expert Commission Research and Innovation: Report on Research, Innovation and Technological Performance in Germany 2019, sider 80–90 (PDF) PDF, tilgået den 27. august 2019
  32. ^ Bruce Schneier: Essays: Der er ingen god grund til at stole på Blockchain -teknologi. 6. februar 2019, adgang 23. april 2021 .
  33. ^ Bruce Schneier: Der er ingen god grund til at stole på Blockchain -teknologi. kablet , 6. februar 2019, adgang 23. april 2021 .
  34. Hvorfor IoT dræber, og vi skal betale for Google. 6. februar 2019, adgang 23. april 2021 .