#Digitalisierung
30.06.2017 12:00

Artikelserie 'Blockchain verstehen': Teil IV – Kinderkrankheiten oder Showstopper? Herausforderungen für Blockchain-Netzwerke

blockchains

Es ist nicht alles Gold, was Blockchain heißt. Auch wenn Sie in den ersten drei Teilen dieser Serie erfahren haben, was eine Blockchain ist, wie die Technologie funktioniert und welche Chancen Blockchains für viele private und geschäftliche Prozesse bieten, so gibt es auch Schwierigkeiten und Kritik, die nicht verschwiegen werden sollten. Wir stellen Ihnen heute drei mehr oder weniger offensichtliche Herausforderungen und Kritikpunkte vor. Welche sind real, welche davon lösbar welche können entkräftet werden? Ein Kommentar.

Natürlich muss man hierbei zuallererst klar stellen, dass Blockchain nicht Blockchain ist und jede ihre eigenen Stärken und Schwächen hat. Es gibt mehrere Hundert Blockchainnetzwerke, öffentliche und private, die alle ihre kleinen oder großen Unterschiede haben. Manche sind kaum genutzt, über andere werden bereits fleißig Zahlungen abgewickelt, Geschäftsmodelle gebaut und Geld verdient. Hier einige Punkte, die bei aller Euphorie mitdiskutiert werden und werden müssen:

Energieverbrauch, Beispiel anhand des Bitcoin

Der Stromverbrauch der Bitcoin Blockchain alleine ist enorm. Das liegt am Proof-of-Work Prinzip, der das Netzwerk vor Korruption schützt. Die Miner erstellen die Blöcke in einem Blockchainnetzwerk durch eine komplexe Berechnung und erhalten dafür eine Belohnung ausgezahlt (hier der Bitcoin). Dass die Berechnung soviel Energie und somit Geld kostet sorgt erst dafür, dass die Miner auch ein Interesse daran haben, dass das Netzwerk sicher und transparent bleibt. Sie können dieses kryptographische Puzzle nicht effizient mit einem handelsüblichen Laptop leisten. Längst gibt es unzählige Mining Farmen mit hunderten bis tausenden speziell darauf ausgelegten Rechnern, in denen jede Menge GPUs rechnen (Grafikprozessoren), die wahre Stromfresser sind. Es wird geschätzt, dass die Bitcoin Blockchain aktuell einen Energieverbrauch von ca. 14 Terawattstunden pro Jahr verursacht. Eine einzelne Transaktion verbraucht laut derselben Quelle über 90 Kilowattstunden. Eine Transaktion wohlgemerkt – und davon gibt es etwa drei Stück pro Sekunde. Es gibt eine ganze Reihe an Ländern, die weniger Energie verbrauchen, als das Bitcoin Netzwerk.

Zugegeben: Auch wer mit Kreditkarte, PayPal oder Bargeld zahlt, verursacht damit Energiekosten. Vom Stromverbrauch elektronischer Kassen oder von Kartenlesegeräten und Geldautomaten über den Energieverbrauch von Filialen und Verwaltungsgebäuden mit ihren zahllosen Computern und Geräten bis hin zu den Ressourcen, die der Bau eines neuen Gebäudes für eine Bank benötigt – es kommt auch hier einiges zusammen. Der Energieverbrauch der Bitcoin Blockchain und anderer Blockchains wird auch in Zukunft mit wesentlich effizienter arbeitenden Rechnern enorm sein. Denn dies ist der Sinn des Proof-of-Work.

Ressourcenschonender könnte der Wechsel zu einem Proof-of-Stake System sein. Hierbei werden Blöcke nicht durch eine komplexe Berechnung generiert, die viel Energie verbraucht, wie aktuell in der Bitcoin und Ethereum Blockchain, die sie kennengelernt haben.

Wir erinnern uns: Nicht den Block an sich zu erstellen kostet Energie, sondern das komplexe Rechenrätsel, das hierfür gelöst werden muss. Dieser für den Miner sehr teure Prozess, der dafür aber bspw. den wertvollen Bitcoin abwirft, sichert die Blockchain ab. Sicherheit und Energieverbrauch sind hier untrennbar. Deshalb bedeutet aber auch eine Skalierung auf eine Vielzahl der Nutzer nicht, dass der Energieverbrauch entsprechend steigt – pro Block muss weiterhin ein Puzzle gelöst werden.

Proof-of-Stake (engl. ‘stake’: Einsatz) funktioniert ganz anders. Hier wird die Blockchain gesichert, indem die Teilnehmer einen Teil ihres Guthabens der Kryptowährung fest im Netzwerk anlegen. Wer den nächsten Block generiert entscheidet sich hier dann anhand des ‘Stakes’ des Nutzers, also welche Werte er in der Blockchain hinterlegt hat. Die Version ( Fork, also die Gabelung) des Netzwerks mit den größten Einlagen an Werten ist, einfach gesprochen, die vertrauenswürdige. Der Energieverbrauch ist hier sehr viel geringer. Im Ethereum Netzwerk ist geplant, irgendwann zum Proof-of-Stake Algorithmus zu wechseln – dieser leidet allerdings noch an einigen Schwächen, er ist aus verschiedenen Gründen eher angreifbar als Proof-of-Work. Insgesamt muss man den Energieverbrauch wohl auch differenziert betrachten: Es werden hierdurch enorme Werte geschaffen. Ökologisch betrachtet mag man eine ganz andere Diskussion führen...

Regulatorik

Hier betreten wir einen komplexen Bereich. Blockchains sind als verteilte Netzwerke nirgendwo verortet. Es gibt keine Zugehörigkeit zu einem Land oder Staatsgebiet mit zugehörigen Gesetzen, denen eine öffentliche Blockchain unterliegen könnte. Es kann hier bisher kein zentrales Verwaltungsorgan geben.

Für Branchen wie die Finanzbranche, die stark reguliert sind, ist die Teilnahme an einer öffentlichen Blockchain somit sehr schwierig. Für den Zahlungsverkehr zwischen Ländern über eine Blockchain müssten sich alle teilnehmenden Ländern auf neue staatliche Richtlinien einigen, die die Nutzung einer Blockchain als sicher einstufen und die Regeln zentral festlegen. Hieran hängen womöglich weitere Landesgesetze, die Datensicherheit oder Informationsaustausch betreffen. Bei Smart Contracts wird die Geschichte noch vertrackter. Computerprogramme als bindende Verträge auch vor Gerichten zu akzeptieren erfordert entsprechende Berücksichtigung seitens der Rechtssysteme. Sie können sich vorstellen, wie mühsam sich die zentralen Regierungsorgane, große Wirtschaftszweige mit ihren Lobbys und nicht zuletzt die Bevölkerung hier einigen müssten. Dazu gibt es natürlich noch große Wissensbarrieren und Vorurteile, die diesen Prozess zusätzlich erschweren.

Doch auch davon abgesehen ist es verständlich, dass Regierungen und Banken zu 100% überzeugt sein müssen, dass nicht nur eine Technologie sicher, sondern auch deren Regularien klar definiert sind, bevor riesige Werte tagtäglich hierüber verschoben werden.

Niemand kann bisher verantwortlich und haftbar für die Informationen gemacht werden, die in einem öffentlichen Blockchain Netzwerk beinhaltet sind. Die Teilnehmer des Netzwerkes agieren zwar nicht gänzlich anonym, Rückschlüsse auf die Person hinter einer Adresse sind allerdings so gut wie unmöglich, wenn die Person diese nicht zulassen möchte. Private, von zentraler Stelle regulierte Blockchains könnten hier für viele Anwendungsfälle, bspw. in der Finanzbranche, herhalten.

Datenmengen und Geschwindigkeit

Im letzten Artikel war die Rede von Ethereum als dezentralem Computer. Wie limitiert ein solches Rechennetzwerk ist wurde jedoch nicht tiefer angesprochen. Als leistungsstarken Computer darf man sich auch Ethereum nicht vorstellen. Die Berechnungen werden als Teil einer Transaktion angestoßen und laufen dann auf dem Rechner eines Miners, der dafür eine Gebühr kassiert und wiederum das Ergebnis als Transaktion ausspielt – und das dauert.

Die Bitcoin Blockchain erlaubt theoretisch ein Maximum von sieben Transaktionen pro Sekunde bei einer maximalen Größe von 1MB pro neuem Block alle zehn Minuten. Realistisch sind aktuell etwa drei Transaktionen pro Sekunde. Da jeder Teilnehmer theoretisch eine Kopie der gesamten Transaktionshistorie abspeichern muss und die Bitcoin Blockchain aktuell bereits eine Größe von weit über 100GB hat, sind hier bei einer deutlichen Ausweitung der Nutzung Probleme bei der Speicherung vorprogrammiert. Es gibt aber Lösungen, die Nutzern erlauben, nur Teile der Blockchain zu speichern und dennoch Teil des Netzwerks zu sein, bspw. mit einem Smartphone.

Das Internet der Dinge gilt als eine vielversprechende Sparte für Blockchainanwendungen. Doch hier kann es problematisch werden, wenn nur alle 10 Minuten oder auch 10 Sekunden ein neuer Block erstellt wird. Die Latenzen sind viel zu hoch für viele potentielle Anwendungen, die Reaktionen in Echtzeit erfordern und limitieren somit die Anwendbarkeit drastisch. Der Peer-to-Peer Gedanke, der die Sicherheit der Daten garantiert, ist hier ein Bottleneck in Sachen Geschwindigkeit.

Auch Aspekte wie Datenschutz werden heiß diskutiert und könnten Probleme bei der Durchsetzung von Blockchainnetzwerken für viele Anwendungen bedeuten. Die oben diskutierten Punkte sind nur wenige von vielen potentiellen ‘Showstoppern’. Die Nutzen und potentiellen Anwendungsfälle lassen jedoch durchblicken, dass es sich aller Wahrscheinlichkeit nach für viele Unternehmen lohnt, intensiv hieran zu forschen. Technologien reifen und so wird es auch mit der Blockchain Technologie passieren. Was sie uns in Zukunft bringt können wir noch nicht gänzlich absehen.

Wir hoffen Ihnen dennoch mit unseren vier Artikeln zum Thema Blockchain einen guten Überblick über die Technologie, ihre Funktionsweise mit ihren Vor- und Nachteilen und potentiellen Einsatzgebieten gegeben zu haben. Wenn Sie sich weiterhin für das Thema interessieren, empfehlen wir Ihnen die aktuellen Entwicklungen zu verfolgen. Geeignete Seiten hierfür sind, unter anderem, die Folgenden:

BTC-Echo | Bitcoin Blog | Coindesk [Englisch]

Verpassen Sie auch nicht die Diskussion zum Thema im Ideenlabor.

Hier gibt es bereits kritische und hoffnungsvolle Stimmen zu Technologie, sowie Vorschläge, was damit möglich ist.

Danke fürs Lesen!