Web 3.0 und Blockchain

Blockchains für digitale Assets

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Schiefertafel mit der Aufschrift Blockchain
Bild: fotogestoeber | Getty Images

Christoph Jaggi über Charakter und Technologie von Blockchains im Allgemeinen und über Blockchains für digitale Assets im Besonderen.

Blockchains sind Anwendungen, die auf Schicht 7 des OSI-Stacks zugänglich sind. Sie bieten ein verteiltes, kryptografisch integritätsgesichertes digitales Hauptbuch (Distributed Digital Ledger), das ohne zentrale Instanz auskommt. Daher muss es einen Konsensmechanismus für die Aufzeichnung und Absicherung von Transaktionen und einen Anreizmechanismus für die Parteien geben, welche die Arbeit erledigen. Diese Struktur ermöglicht Transaktionen zwischen Parteien, zwischen denen kein bestehendes Vertrauensverhältnis vorhanden ist. Die Transaktionen sind kostenpflichtig.

Die Wallet als Authentisierung

Die Verbindung zu einer Blockchain erfordert eine Wallet (Brieftasche) zur Authentifizierung und zur Registrierung digitaler Vermögenswerte oder anderen digitalen Nachweisen auf dieser Blockchain. Der Transaktionsnachweis für den Erwerb oder Verkauf dieser digitalen Vermögenswerte befindet sich auf der Blockchain selbst. Der Besitz einer Wallet für eine bestimmte Blockchain ist eine Voraussetzung für den Zugang zu dieser bestimmten Blockchain und zu den der Wallet zugewiesenen Vermögenswerten.

Blockchains verwenden asymmetrische Kryptografie für die Benutzerauthentifizierung. Jeder Nutzer hat seinen eigenen privaten und öffentlichen Schlüssel. Der private Schlüssel wird in der Wallet gespeichert, der öffentliche dient als Adresse auf der Blockchain. Das Paar aus privatem und öffentlichem Schlüssel jedes Nutzers für eine bestimmte Blockchain ist auf die Verwendung auf dieser bestimmten Blockchain beschränkt.

Um auf verschiedene Blockchains zugreifen zu können, benötigt ein Nutzer entweder eine andere Wallet für jede dieser Blockchains oder eine Meta-Wallet, die verschiedene Wallets für verschiedene Blockchains enthalten kann. Die meisten Wallets haben auch eine Webschnittstelle und die meisten Meta-Wallets werden über Webdienste zur Verfügung gestellt. Jede Blockchain hat ihren eigenen Token, zum Beispiel Bitcoin für das Bitcoin-Netzwerk und Ether für Ethereum. Die Übertragbarkeit von Vermögenswerten ist begrenzt. Bitcoins können nicht direkt auf die Ethereum-Blockchain übertragen werden und umgekehrt funktioniert das auch nicht direkt. Es geht zur Zeit nur über einen Vermittler wie BTC Relay und das auch nur beschränkt.

Bei Blockchains, die Smart Contracts unterstützen, hat jeder Smart Contract wie jeder Nutzer seine eigene Adresse auf der Blockchain (zum Beispiel Ethereum). Der Smart Contract muss mit Token ausgestattet werden, damit er ausgeführt werden kann. Die Vertragsausführung kostet und die Kosten sind von den jeweils aktuellen Transaktionskosten der Blockchain abhängig. Blockchains bieten die Möglichkeit zur Nutzung einer dezentralen, kryptographisch abgesicherten und fälschungssicheren Buchführung und zur Transaktionsausführung. Sie sind aber keine Datenbanken und können nur eine sehr begrenzte Anzahl Transaktionen pro Sekunde ausführen.

Netzwerkperspektive

Aus Netzwerkperspektive sind Blockchains Applikationen auf Layer 7 des OSI-Stacks und bauen ihre eigene Infrastruktur auf.

OSI-Modell = Open Systems Interconnection Model

Herausforderungen

Blockchains stehen vor mehreren Herausforderungen. Die wichtigsten sind:

  • Komplexität der Nutzung
  • Unterschiedliche Blockchains, die eine eigene Wallet für diese Blockchain voraussetzen, meist mit eigenen Tokens
  • Daten auf einer Blockchain sind öffentlich, nicht privat. Daher sollten private Daten auf einer öffentlichen Blockchain nicht öffentlich zugänglich sein.
  • Die Authentisierung gegenüber einer Blockchain erfolgt über eine Wallet. Die Brieftasche selbst benötigt einen anderen Authentisierungsmechanismus, um sicherzustellen, dass der Besitzer einer Brieftasche tatsächlich der verfügungsberechtigte Eigentümer ist. Der private Schlüssel in der Wallet ist eine Ein-Faktor-Authentisierung. Wer im Besitz des privaten Schlüssels ist, kann auf die digitalen Vermögenswerte zugreifen, die dieser Brieftasche zugeordnet sind. Ein weiterer Schutz ist nicht vorgesehen. Nur zusätzliche Authentisierungsmechanismen können einen Missbrauch verhindern.
  • Mangelnde Skalierbarkeit/Transaktionskapazität
  • Hohe Transaktionskosten

Für eine allgemeine Nutzbarkeit der Technologie ausserhalb des Handels von digitalen Vermögenswerten müssen diese Probleme gelöst werden. Selbst der Handel mit digitalen Vermögenswerten ist bei der Bitcoin Blockchain und der Ethereum Blockchain bei der Ausführung auf diesen Blockchains teuer. Für die Lösung dieser Problematik gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Ansätze.

Die ersten vier Herausforderungen gelten für alle Blockchains, während die anderen beiden primär für Bitcoin und Ethereum zutreffen. Für Ethereum gibt es aber bereits erste Lösungen, welche das Problem der mangelnden Skalierbarkeit und das Problem der hohen Transaktionskosten beheben: Sidechains und Layer 2-Roll-ups. Und die Layer 2-Roll-ups können auch das Problem der Öffentlichkeit der Daten auf einer Blockchain, in diesem Fall Ethereum, elegant lösen, indem die eigentlichen Transaktionen und Berechnungen ausserhalb des Ethereum MainNet ausgeführt werden. Insbesondere Polygon, Matter Labs und Starkware bieten bereits heute zukunftsfähige Lösungen.

Das Thema Web 3.0 und Blockchain wird in weiteren Artikelfolgen fortgesetzt.

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Eine Lern- und Wissens-Serie, die in leicht lesbarer Form Kenntnisse, Zusammenhänge und Einsichten zum Web 3.0 und zur Blockchain vermittelt.

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Der Autor: Christoph Jaggi

Christoph Jaggi ist Experte für Digitalisierung, Technologien und Marketing. Die Verbindung dieser Kerndisziplinen mit der Orientierung auf Menschen, Märkte und Zielgruppen bildet die Basis für das Lösen komplexer Aufgabenstellungen in unterschiedlichen Bereichen. Und sie ist die Grundlage für das Erkennen und die Entwicklung von Marktstrategien. Christoph Jaggis internationaler Kundenstamm reicht vom Startup über KMU bis zum Grosskonzern.

Für einige Leute ist Christoph Jaggi IT-Experte, für andere IT-Sicherheitsexperte, für andere Marketingexperte, für andere Strategieexperte, für andere Managementexperte und für andere Medienexperte. Er selbst sieht sich allerdings vor allem als Problemlöser, der seine Kunden darin unterstützt, für aktuelle Herausforderungen die optimale Lösung zu finden. Und da sind fachliche Silos eher ein Hindernis.

Als Autor mit weitreichender Erfahrung in den Branchen ITC, Finanzen, Medien und weitere, publiziert Christoph regelmässig zu Entwicklungen in den Bereichen Digitalisierung und Technologie mit Fokus auf Anwender, Produkte und Märkte.