Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik

Blockchain macht Daten praktisch unveränderbar

Blockchain Quelle: © iconimage / Fotolia.com

Blockchain und Kryptowährungen

Was ist Blockchain? Blockchain ist eine technische Lösung, um Daten in einer verteilten Infrastruktur ohne zentrale Instanz nachvollziehbar und manipulationssicher im Konsens zu verwalten. Mit Blockchain ist es möglich, Transaktionen (zum Beispiel im Zahlungsverkehr mit Kryptowährungen) ohne zentrale Instanz vertrauensvoll und transparent zu verifizieren.

Der Name Blockchain leitet sich von der Dokumentationsart der Daten ab: Blöcke von Datensätzen werden aneinander gereiht und zu einer stetig wachsenden Blockkette (engl. blockchain) verknüpft. In einem Konsensverfahren einigen sich alle Knoten im Netzwerk auf einen einheitlichen Stand der Blockkette. Kryptografische Mechanismen sorgen unter anderem dafür, dass einmal in die Blockchain aufgenommene Daten praktisch nicht mehr verändert werden können.

Die wichtigsten Ziele der Blockchain-Technologie auf einen Blick:

  • Praktisch unveränderliche Daten
  • Für alle Nutzer transparente und nachvollziehbare Transaktionen
  • Verteilte (und keine zentrale) sowie konsensuale Datenspeicherung
  • Verzicht auf Mittelsmänner

Was sind Kryptowährungen? Bei einer Kryptowährung handelt es sich um ein digitales Zahlungsmittel auf der Grundlage eines Blockchain-Systems. Guthaben wird in Form von Computerccode von einem Teilnehmer zum anderen übertragen. Eine solche Übertragung wird durch eine kryptografisch signierte Transaktion in der Blockchain dokumentiert. Die Verifizierung dieser Transaktionen (Signaturprüfung) übernehmen die im Netzwerk befindlichen Rechner. Nur wer einen passenden geheimen Signaturschlüssel besitzt, kann eine gültige Transaktion einstellen und damit über das dahinter stehende Guthaben verfügen. Seine Schlüssel speichert man in einer digitalen Geldbörse (Wallet).

Empfänger von Transaktionen werden normalerweise nur durch eine abstrakte Adresse (eine Art Kontonummer) repräsentiert, sodass Kryptowährungen idealerweise pseudonym verwendet werden können. Überwacht und verbucht werden die Transaktionen durch sogenannte Miner. Durch riesige Rechenleistungen erkaufen sich die Miner das Recht zur Bildung neuer Blöcke und zur Verlängerung der Blockchain. Für diese Anstrengung werden die erfolgreichen Miner mit Währungseinheiten entlohnt.

Die Vorteile von Kryptowährungen sind, dass sie weltweit, pseudonym und ohne Vermittlungsinstanzen (Banken) eingesetzt werden können. Minutenschnell können auch große Summen weltweit transferiert werden. Es gibt jedoch keine staatliche Regulierung der Währung, was zu diversen Problemen führen kann wie dem Ausschluss eigener Transaktionen aufgrund eines Mehrheitsentscheides von Minern.

Kryptowährungen stellen im rechtlichen Sinne in der Regel keine Währung dar. Durch das aufwendige Miningverfahren zur Verwaltung der Blockchain sind Kryptowährungen außerdem oft wenig effizient. Es gibt aktuell über 1000 verschiedene Kryptowährungen am Markt, die bekannteste davon ist Bitcoin.

Im folgenden Video erklärt Dr. Sarah Maßberg vom Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) noch einmal den Zusammenhang zwischen Kryptowährungen und Blockchain und gibt einen Einblick in die Sicherheitsstruktur dieser Technologie:

Wo kommt die Blockchain-Technologie zum Einsatz?

Sicherlich sind Kryptowährungen das prominenteste und erste Beispiel für Anwendungen der Blockchain-Technologie. Darüber hinaus werden in vielen weiteren Wirtschaftszweigen Chancen und Potenziale für den Einsatz der Blockchain-Technologie diskutiert, wie wir an einzelnen Beispielen zeigen:

Finanzsektor

Neben dem Einsatz bei digitalen Zahlungsmitteln könnte Blockchain bei elektronischen Handelssystemen wie dem nachbörslichen Handel oder eine Beteiligung am Finanzsystem für die Teile derWeltbevölkerung eingesetzt werden, die bislang keinen Zugang haben.

Automobilindustrie und Versicherungswesen

Sogenannte smart contracts (dt. "intelligente Verträge") - Computerprotokolle, die auf der Blockchain laufen und den Umgang mit Verträgen technisch unterstützen - könnten den Versicherungsmarkt ergänzen. Zum Beispiel könnte ein Vertrag direkt mit einem Mietauto geschlossen werden, das erst dann zur Fahrt bereit ist, wenn die entsprechende Rate gezahlt wurde.

Transportwesen und Supply-Chain-Management

Hier gibt es Vorschläge zur lückenlosen effizienten Dokumentation von Abläufen mit Hilfe der Blockchain-Technologie.

Blockchains und die Frage nach der Sicherheit

Blockchains werden durch kryptografische Verfahren wie Hashfunktionen oder digitale Signaturen gesichert. Diese sind nach heutigem Stand sichere und bewährte Konzepte, die vor Manipulation und Fälschung schützen können. Daneben gibt es aber viele weitere Aspekte – insbesondere der praktischen Umsetzung, die bei der Sicherheitsbetrachtung von Blockchains berücksichtigt werden müssen. In der Praxis (zum Beispiel bei Bitcoin) zeigen sich Probleme insbesondere durch Fehler in der Implementierung, unsichere Netzwerkprotokolle oder schlecht gesicherte Endanwendungen (beispielsweise Wallets).

Für das BSI stehen vorrangig technisch-gestalterische Aspekte für den sicheren Einsatz von Blockchains im Vordergrund. Herausforderungen sieht das BSI insbesondere in Fragen der Implementierungssicherheit, des Datenschutzes und der Langzeitsicherheit. Bei der Langzeitsicherheit ist zu beachten, dass sich im Bereich des Quantencomputing Fortschritte zeigen, die längerfristig die heute üblicherweise in Blockchain-Anwendungen verwendeten kryptografischen Algorithmen gefährden können. Diese Aspekte werden in den Eckpunkten des BSI genauer erläutert. Zukünftig werden diese Eckpukte zu einem Leitfaden ausgebaut.

Weiterführende Beiträge zum Thema Blockchain auf den Seiten des BSI: