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Dezentrales Netzwerk (Peer-to-Peer)

„Peer-to-Peer“ Netzwerke ist ein Zusammenschluss von heterogen, gleichberechtigten und verteilten Knotenpunkte (Nodes), wo jeder Knoten mit jedem kommuniziert.

Der wichtigste Aspekt dieses Netzwerkes ist dass das System als Ganzes agiert, also autonom ohne Nutzung einer zentralen Steuerungseinheit.

Kryptografie

Die Komponente Kryptografie transportiert Transparenz und Privatsphäre und basiert auf zwei kryptografischen Grundbestandteilen, zum einem den Hash-Funktionen und zum anderen den digitalen Signaturen sog. Public-Key-Kryptografien.

Distributed Ledger

Die meisten Blockchain Plattformen enthalten vereinfacht gesagt ein global verteiltes Buchhaltungssystem welches die einzelnen Kryptobestände der einzelnen inhaber (also Krypto-Schlüsseln) festhält.

Blöcke

Der Block stellt den zentralen sowie gleichzeitig den kleinsten Bestandteil einer Blockchain dar. Der durch die Aneinanderreihung von nicht veränderbaren Richtigbefundanzeigen entsteht. In der Regel setzt sich ein Block aus vier Komponenten zusammen:

• Einen Vorgänger-Block (mit Ausnahme des Intialblocks) der über seinen Hashwert eindeutig identifiziert wird
• Einem Zeitstempel zum Existenz-Nachweis eines bestimmten Termins
• Pendente, noch unbestätigten Transaktionen die durch einen kryptografischen Code (root Hash) abgebildet sind
• Einem eindeutigen Index (Nonce), welche über Versuch und Irrtum gefunden werden muss

Transaktionen

Eine Transaktion bildet eine Veränderung eines Datenelementes für durch dessen Inhaber (öffentliche Adresse seines Kryptoschlüssels ab). Wegen seiner dezentralen Architektur müssen Transaktionen in einer Blockchain dezentral erstellt gespeichert, verteilt sowie validiert werden. Neue, unbestätigte Transaktionen werden in einem neuen Block erfasst und den anderen Nodes mitgeteilt. Wurde ein Block bestätigt, sow

Konsens Mechanismus

Dann müssen sich die Beteiligten einigen, welcher vorgeschlagene Block tatsächlich in die Kette eingefügt wird. Dies erfolgt durch ein sogenanntes Konsensprotokoll, ein algorithmisches Verfahren zur Abstimmung.

Der sogenannte Proof of Work Konsensus stellt sicher, dass ein Teilnehmer (Knotenpunkt) vorgängig einen gewissen Arbeitsaufwand nachweislich verrichtet hat, damit er eine Anzahl von Transaktionen bestätigen kann. Hierfür bekommt der Gewinner eine Belohnung um die aufgebrachte elektrische Energie und spezieller Hardwarre zu entschädigen und er zusätzlich einen Gewinn daraus ziehen kann. Die Ausschüttung setzt sich aus dem aktuellen Block Reward und den in den Transaktionen bewilligten Transaktionsgebühren zusammen.

Wurde ein Block entsprechend des Protokolls verifiziert, erhält der Teilnehmer, der Miner, eine Belohnung (Block Reward). Diese „Incentivierung führt im Zusammenspiel mit dem P2P-Charakter der Blockchain dazu, dass der Aufwand für Manipulationen des von dessen Teilnehmerzahl (Knotenpunkte) abhängig ist. „Proof-of-Work“ bedient sich hauptsächlich zweier finanzieller Vergütungen, um den Nutzer zu motivieren das Netzwerk aufrechtzuerhalten: Der Erlös aus dem Schürfvorgang und Transaktionsgebühren. Dem ersten Schürfer, der einen kürzeren Hash als den vorgegebenen Schwierigkeitsgrad findet, steht es zu, neue Bitcoins zu „drucken“ und die Transaktionsgebühren, welche vom Sender an das Netzwerk gezahlt werden, zu behalten.

Vertrauen

Verbreitung

Ein wichtiges Kriterium bei der Auswahl der Blockchain ist deren Verbreitung und Verteilung.

Manipulationssicherheit

Durch kryptographische Verfahren wird sichergestellt, dass die Blockchain nicht nachträglich geändert werden kann. Die Kette der Blöcke ist somit unveränderbar, fälschungs- und manipulationssicher.

Sicherheit

Transaktionsdurchsatz

Operative Kosten

Die operativen Kisten können je nach Blockchain ganz unterschiedlich ausfallen. Neben dem Betrieb der eigenen Entwicklungs- und Testumgebung müssen ebenfalls die anfallenden Transaktionsgebühren berücksichtigt werden. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist, dass die entsprechende Native Krypto-Währung vielfach dem freien Markt ausgesetzt ist. Die z.T. extremen Kursschwankungen können die operativen Kosten erheblich erhöhen und im bestenfalls mindern.

Wichtig ist zu verstehen, dass es nicht die eine richtige Blockchain gibt. Vielmehr hat jede Blockchain Plattform ihre Stärken und Schwächen. Das von Vitalik Buterin’s aufgestellte Thereom „trilemma“  (in Anlehnung auf das CAP-Thereom) lautet:

Es können nur immer zwei der folgenden Eigenschaften vollständig erfüllt sein jedoch nicht alle drei:

Das heisst, wenn Sie zum Beispiel eine Blockchain-Plattform für ein Zahlungssystem mit hohen Transaktionsdurchsatz und hoher Sicherheit benötigen, müssen Sie zwangsläufig Abstriche beim Grad der Dezentralisierung machen müssen. Daher empfehlen wir vorallem nicht-Funktionale Anforderungen.