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Blockchain in der Integrierten Energiewende

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2Die Blockchain-Technologie: Status quo und Entwicklungsperspektive Zehn Jahre nach der Veröffentlichung des Bitcoin White papers 12 haben sich aus dem Ursprungsprotokoll der Bit coin-Blockchain zahlreiche Varianten, neue Konzepte und un zählige Anwendungen in verschiedenen Wirtschaftssektoren ent wickelt. Das Tätigkeitsfeld Blockchain zieht immer mehr Softwareentwickler und Experten aus den Bereichen verteilter Systeme, Kryptografie, Spieltheorie, Programmiersprachen sowie Volkswirtschaftslehre und vielen weiteren Disziplinen an. Ihre weltweit rasant steigende Anzahl führt wiederum zu weiteren neuen Protokollen und Anwendungen, sodass heute eine hochdifferenzierte und vielfältig interagierende Entwicklungslandschaft vorliegt. 13 Für Branchen wie die Energiewirtschaft, die den Mehrwert von Blockchain-Anwendungen prüfen möchten, stellt sich daher zunächst die Herausforderung zu identifizieren, welche Blockchain-Technologien mit welchen Funktionalitäten heute zur Verfügung stehen. Vor dem Hintergrund des heterogenen Phänomens Blockchain und der rasanten Weiterentwicklung der Kerntechnologien werden nachfolgend in einem ersten Schritt einige wenige Grundbegriffe erläutert. Dabei werden zunächst Distributed- Ledger-Technologien, Blockchains und Kryptonetzwerke voneinander abgegrenzt sowie die Bedeutung und Funktions weise von Tokens, Coins und Smart Contracts dargestellt. Es folgt ein kurzer Abriss der Entwicklungsperspektive der Blockchain- Technologie in ihren Ausprägungen Wertespeicher, Smart- Contract-Plattformen und Marktplätze für den dezentralen Werte- und Diensteaustausch. Im technischen Gutachten in Teil B werden schließlich unterschiedliche Eigenschaften diverser Blockchain-Technologien einander gegenübergestellt und ihre jeweilige techno logische Reife bestimmt. Bezüglich einer allgemeinen Einführung zur Funktionsweise von Blockchains sei auf die mittlerweile umfangreiche Literatur zum Thema verwiesen. 14 Grundlagen und eine Ordnungsstruktur Distributed-Ledger-Technologien, Blockchains und Kryptonetzwerke Die Entwicklung der Blockchain-Technologie schreitet in hohem Tempo voran. Daher sind Begriffsbildungen und Definitionen in diesem Bereich nicht als abgeschlossen anzusehen. Dies ist vergleichbar mit der Situation in den 1990er Jahren, als über die korrekte Bezeichnung des Phänomens Internet lange und intensiv gestritten wurde. So bestand Uneinigkeit darüber, ob es „das eine“ Internet überhaupt gebe oder man nicht besser von „Internets“ sprechen solle. 15 Die nachstehenden Abgrenzungen sind Ausdruck einer vergleichbaren Übergangphase und geben somit lediglich ein zum heutigen Zeitpunkt gängiges Begriffsverständnis wieder. 12 Nakamoto, S. (2009). 13 Die Marktkapitalisierung von Kryptonetzwerken ist 2018 gegenüber 2017 erheblich gesunken, gleichzeitig ist die Aktivität gemessen in Teilnehmern und Transaktionen, Entwicklern, Ökosystemgröße etc. weiter stark gestiegen. Einen Überblick liefert der Ethereum-Mitgründer und ConsenSys-Gründer Lubin, J. (2018). 14 Empfehlenswerte Einführungen sind beispielsweise BDEW (2017) sowie BDEW (2018). Eine ebenfalls verständliche Einführung mit entsprechender Vertiefung bietet Merz, M. (2019). Insbesondere Erläuterungen zu den technologischen Konzepten finden sich auf den Webseiten des BlockchainHub, vgl. hierzu auch BlockchainHub (2018). 15 Gleichzeitig waren sogenannte „Intranets“, bei denen die Netzwerkprotokolle TCP-IP für nicht-öffentliche Unternehmensnetzwerke genutzt wurden, lange Zeit sehr verbreitet. 28 – Teil A

Das vorliegende Kapitel wurde verfasst von Prof. Dr. Jens Strüker. Distributed-Ledger-Technologien (DLT) ermöglichen es vernetzten Rechnern, über die Reihenfolge von durchgeführten Transaktionen einen Konsens zu bilden, diesen Zustand zu speichern und laufend zu aktualisieren. 16 Die Transaktionsdatenbanken erlauben auf diese Weise die Verwaltung von Daten ohne eine zentrale Plattform. Einzelne Rechner des Netzwerks (sogenannte Nodes) erfassen, teilen und synchronisieren die Transaktionen ausgehend von ihren jeweils aktuellen Kopien der Datenbank. Eine Blockchain ist die prominenteste Ausprägung von Distributed-Ledger-Technologien. Hierbei wird eine kontinuierlich erweiterbare Liste von Datensätzen (Blöcken) mittels kryptografischer Verfahren miteinander verkettet. Da nicht alle Distributed-Ledger-Technologien auf Block-Verkettung als Ordnungsprinzip zurückgreifen, ist folgerichtig jede Blockchain eine Distributed-Ledger-Technologie, aber nicht jede Distributed- Ledger-Technologie eine Blockchain. 17 Verschiedene Unternehmen haben in den vergangenen Jahren Blockchain-Lösungen erprobt und hierbei die Teilnahme an denselben (Lese- und Schreibrechte) beschränkt sowie Mitgliedern eines Konsortiums oder einer rechtlichen Einheit des gleichen Unternehmens die Rolle des Validators von Transaktionen zugewiesen. Um diese Lösungen von den frei zugänglichen öffentlichen Blockchains abzugrenzen, werden diese Unternehmens-Blockchains daher häufig als DLT bezeichnet. Eine eindeutige begriffliche Abgrenzung zwischen Blockchains und DLT liegt aber bislang nicht vor. Kryptonetzwerke lassen sich definieren als die Einheit aus einer Distributed-Ledger-Technologie und einer Anreizstruktur, die im DLT-Protokoll (d. h. der Software) spezifiziert ist. Der eigentliche Zweck von Kryptonetzwerken ist die gemeinschaftliche Bereitstellung digitaler Dienstleistungen. Sogenannte Tokens (digital verbriefte Rechte) bilden die im Protokoll festgelegte Anreizstruktur ab und sind damit wesentlich für den Betrieb von Kryptonetzwerken. Entsprechend setzt sich das Kryptonetzwerk Bitcoin aus (a) einer spezifischen Blockchain und (b) einer im Protokoll festgelegten Anreizstruktur für die Konsensbildung zusammen. 18 Die angebotene Dienstleistung ist die Wertaufbewahrung bzw. der Transfer von Geld bzw. Bitcoins. Einige der derzeit in und zwischen Unternehmen eingesetzten Distributed- Ledger-Technologien verzichten auf Anreizstrukturen bzw. die Nutzung von Tokens. Das Bitcoin-Protokoll kann als Koordinationsinstrument betrachtet werden, das das Verhalten von sehr vielen Nutzern präzise steuert, ohne hierbei auf eine zentrale Hierarchie zurückzugreifen. 19 Im Rahmen einer hierarchischen Lösung, wie in einem Unternehmen üblich, müsste Bitcoin hingegen das Vali dieren der Transaktionen mittels Mining-Prozess zentral organi sieren. 20 Es ist zumindest fraglich, ob die hierfür nötigen Abstimmungsprozesse inklusive Entlohnung ähnlich reibungslos und effi zient wie durch das dezentrale Bitcoin-Protokoll erfolgen könnten. Dieses setzt für die vielen Akteure auf der Welt seit Jahren ausreichend Anreize, um exakt zu dem gewünschten Verhalten und Ergebnis zu gelangen. Ein weiteres Beispiel ist die Koordination von Kapital mittels Kryptonetzwerken (sogenannte Initial Coin Offerings – ICOs). Diese ICOs sind als bislang schnellste und effizienteste Form der Kapitalkoordination seit der Erfindung des Geldes beschrieben worden: Auf diversen Webseiten wurde im Jahr 2017 die Adresse einer Kryptowährung (Account) platziert, und innerhalb von Sekunden konnten Hunderte Millionen Dollar eingeworben werden. 21 Die Begriffe Distributed-Ledger-Technologie, Blockchain und Kryptonetzwerk lassen sich wie dargestellt aktuell nicht widerspruchsfrei voneinander abgrenzen. Auch erweist sich die Verwendung des Begriffs Distributed-Ledger-Technologie (DLT) als wenig komfortabel, sodass in Fachartikeln, Zeitungen, Blogs und Whitepapers Blockchain und DLT häufig synonym benutzt werden. 16 BaFin (2016). 17 Ein Beispiel für letztere DLT ist IOTA mit dem Konzept eines Tangle als alternativem Konsensmechanismus (Directed Acyclic Graphs – DAGs). Weitere Ausprägungen sind DLT wie Hashgraph oder Holochain, die Gossip-Protokolle nutzen. 18 Im Falle des Kryptonetzwerks Bitcoins erfolgt die Belohnung für systemkonformes positives Verhalten durch die Zuweisung von Einheiten der Währung Bitcoin an Netzwerk-Teilnehmer, die das kryptografische Rätsel lösen (Mining). 19 Vgl. Olaf Carlson-Wee, Gründer und CEO von Polychain Capital, in a16z-Podcast (2017). 20 Das Mining beschreibt bei Blockchains wie Bitcoin oder Ethereum die Blockbildung mittels der Lösung komplexer kryptografischer Aufgaben. Vgl. z. B. die ausführliche Darstellung in BDEW (2017). 21 Vgl. Olaf Carlson-Wee, Gründer und CEO von Polychain Capital, in a16z-Podcast (2017). Teil A – 29

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