Blockchain - was vom Hype bleibt, wenn die Blase platzt

Geld kommt aus dem Automaten, Strom aus der Steckdose und Datenpakete vom Internet-Provider. Damit das funktioniert, brauchen wir Banken, Energiekonzerne, Netzbetreiber und Regulierungsbehörden. Mächtige Zentralen, die viel Einfluss, Macht und nicht selten auch Geld anhäufen.

Aber ist das wirklich notwendig? Im New Yorker Stadtteil Brooklyn wird seit Frühjahr 2017 der Gegenentwurf geprobt: Bei dem Experiment Brooklyn Microgrid   versorgen sich 50 Haushalte gegenseitig selbst mit Strom. Dafür genügen einige handelsübliche Solarpanele, smarte Stromzähler, selbstinstallierte Stromleitungen sowie - als Herzstück des Ganzen - eine ausgeklügelte Abrechnungssoftware auf Blockchainbasis.

Verbraucht ein Teilnehmer des Netzes mehr Strom, als er selbst erzeugt, bedient er sich einfach beim Nachbarn. Der Zähler protokolliert den Verbrauch und schreibt ihn in eine Blockchain-Datenbank, die zugleich als virtueller Kontostand dient. Die so verdienten Einheiten kann der Erzeuger nun selbst verbrauchen oder später eintauschen.

Aber mehr noch: Die Teilnehmer haben einen selbsterfüllenden Vertrag, einen Smart Contract, geschlossen. Preis, Lieferbedingungen und Abrechnungsmodalitäten sind nicht auf einem Stück Papier festgehalten, sondern als Regel in einer Software hinterlegt. Dieser Vertrag ist auf dem eigenen Rechner gespeichert und dient zugleich als Zugangsberechtigung, Verwaltungs- und Buchhaltungssystem. Statt einer zentralen Buchhaltung gibt es nur gegenseitige Vertragsbeziehungen, deren Einhaltung ständig gegenseitig kontrolliert wird.

Mittelsmänner wie Stromkonzerne, Netzbetreiber oder Banken braucht es nicht mehr. Der Stromerzeuger bleibt bis zuletzt Eigentümer seines Produkts und verkauft es auf eigene Rechnung an den Endverbraucher. Peer-to-peer, von Kumpel zu Kumpel.

Welt ist im Bitcoin-Fiber

Das Brooklyn Microgrid macht auf einen Blick klar, welche enorme Sprengkraft Blockchains innewohnt: Zentrale Strukturen lassen sich entsorgen, in abermillionen Kleinsttransaktionen zerlegen und direkt verrechnen. Wertschöpfungsketten werden neu aufgeteilt. Makler, Mittler, Börsen, Notare, Treuhänder, Zwischenhändler und Administrationen haben ausgedient. An ihre Stelle treten Selbstbestimmung, Transparenz und Effizienz.

Es braucht nicht viel Fantasie, um sich vorzustellen, welche disruptive Gewalt eine solche Änderung grundlegender Strukturen auf Staat, Gesellschaft und Wirtschaft haben kann. Überstrahlt wird soviel Innovationskraft allenfalls noch von den sagenhaften Kurssprüngen, mit der die Kryptowährung Bitcoin von sich reden macht. Zusammengenommen werden Blockchains derzeit fast alles zugetraut.

Der Bitcoin-Rausch ist dabei Fluch und Segen zugleich. Das anonyme Zahlungsmittel hat Blockchains bekannt gemacht, aber auch für einen etwas zweifelhaften Ruf gesorgt. Bitcoins entwickelten für Spekulanten und Cyberkriminelle schnell eine hohe Anziehungskraft, weil die Währung weitgehend unregulierte Geschäfte ermöglichte. Es folgten die bekannten, märchenhaften Kurssprünge. Ein Bitcoin, der im Jahr 2011 noch für unter zehn Dollar gehandelt wurde, ist Ende 2017 beinahe 12.000 US-Dollar wert. Bitcoin hat die ersten Milliardäre aus dem Nichts gezaubert. Seither ist die Welt im Fieber.

Inzwischen gibt es weit mehr als 1.000 verschiedene Kryptowährungen - selbst Experten haben längst den Überblick verloren. Ganze Unternehmen werden nicht mehr über einen Börsengang (IPO), sondern mittels "Initial Coin Offer" (ICO) finanziert - allein die unterschiedliche Namensgebung sorgt bei Investoren schon für feuchte Hände. Besondere, strukturelle Vorteile haben Geldanlagen in virtuellen Währungen aber nicht. Der wesentliche Unterschied liegt meist genau genommen darin, dass sich die Investoren im grauen Finanzmarkt bewegen. Die Gewinnchancen sind entsprechend hoch - bei ebensolchen Verlustrisiken (siehe iBusiness: Blockchain statt Aktien - wie die Startup-Finanzierung mit Krypto-Geld funktioniert).

Aus Anlegersicht sind Bitcoins hochspekulative Anlagen, die im Moment sehr gefragt sind - genau wie die berühmten holländischen Tulpenzwiebeln zu Beginn des 17. Jahrhunderts. Man kann lange darüber streiten, ob der derzeitige Kurs gerechtfertigt ist oder nicht. Objektiv kann man lediglich zweierlei festzuhalten: Wer Bitcoins kauft, erwirbt lediglich einen Eintrag in einer Datenbank. Ein tatsächlicher Wert (etwa erzeugter Strom wie im Beispiel des Brooklyn Microgrid) steht nicht dahinter. Andererseits ist die Nachfrage nach einer anonymen, unregulierten (Zweit-)währung offenbar so hoch, dass für diese Einträge sehr viel Geld bezahlt wird.

Kurz: Am derzeitigen Kryptowährungshype lassen sich eher die Mechanismen von Spekulantentum studieren, als dass er etwas über den Wert der zu Grunde liegenden Blockchain-Technologie aussagt. Wer das tatsächliche Potential der Blockchain-Technologie verstehen will, muss die Spekulations-Fantastilliarden beiseite schieben und auf die Technik als solche blicken.

Der Wert hinter den Bitcoin-Fantastilliarden

Der Erfinder der Kryptowährung Bitcoin bleibt bis heute genauso im Dunkeln, wie die Herkunft vieler Millionen eingetauschter Dollar. Bekannt ist nur, dass im Oktober 2008 eine bis heute unbekannte Person (oder Personengruppe) unter dem Pseudonym Satoshi Nakamoto die Software und das Konzept zu Bitcoins veröffentlichte. Es fußt auf der Idee einer äußerst robusten, völlig dezentralen Datenbank, der Blockchain. Die Technik ist kaum manipulierbar - und damit auch nicht kontrollierbar.

Auch wenn Blockchains hochkomplex wirken, ist das Grundprinzip leicht verstehbar. Man kann es sich wie eine Transaktion auf einem Marktplatz vorstellen: Zahlreiche Menschen stehen herum, ein Auktionator gibt alle Vereinbarungen lautstark bekannt. Zum Beispiel verkündet er, dass Person B einen Gegenstand von Person A gekauft hat. Da diese Transaktion öffentlich ist, ist sie beweisbar. Sollte Person A später den Verkauf abstreiten wollen, könnten dem viele Menschen widersprechen. A müsste die Mehrheit der anwesenden Personen überzeugen, für ihn zu lügen.

Dieses einfache Grundprinzip wird zu einem modernen Transaktionsprotokoll, indem es noch einige zusätzliche Anforderungen erfüllt:

• Es muss sichergestellt sein, dass A und B mit der Transaktion überhaupt einverstanden waren.
  
• Die Information muss die Zeugen vollständig und unverfälscht erreichen und gespeichert werden.
  
• Zuletzt soll auch noch die Anonymität gewahrt sein. A und B wollen vielleicht gar nicht erkannt werden. Vielleicht soll nicht einmal der Inhalt der Transaktion bekannt werden.

Einfache Idee - komplexe Technik

Diese Anforderungen klingen zunächst widersprüchlich, können vom Blockchain-Verfahren aber unter einen Hut gebracht werden. Die Unverfälschtheit der Transaktionsdetails werden mittels Signaturen (asymmetrische Verschlüsselungsverfahren) sichergestellt, Empfänger und Absender können durch einmalige Pseudonyme verschleiert werden. So bleibt die Transaktion zwar öffentlich, aber es werden kaum Details bekannt. So funktioniert's:

• Beide Parteien erhalten ein Schlüsselpaar aus öffentlichem und privatem Schlüssel. Der private Schlüssel ist geheim, der öffentliche frei zugänglich.
  
• Eine Nachricht, die mit dem privaten Schlüssel verschlüsselt wurde, kann mit dem öffentlichen Schlüssel entschlüsselt werden. Dadurch ist überprüfbar, dass der Absender der Nachricht im Besitz des privaten Schlüssels war. Die Nachricht ist signiert.
  
• Die Transaktionsdaten werden vom ursprünglichen Eigentümer mit seinem privaten Schlüssel verschlüsselt. Es entsteht ein eindeutiger Hashwert. Mit dem öffentlichen Schlüssel kann aus diesem Hash wieder die ursprüngliche Nachricht lesbar gemacht werden. So kann jedermann überprüfen, dass die Transaktionsdaten tatsächlich vom Eigentümer stammen und nicht verfälscht wurden.
  
• Der neue Eigentümer signiert den Hashwert nun auf die selbe Weise. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass auch er mit der Transaktion einverstanden war. Beide Parteien haben die Transaktion "unterschrieben". Keiner kann den Inhalt mehr verändern.
  
• Der neu entstandene Hashwert wird in eine Datenbank geschrieben. Anhand der beiden öffentlichen Schlüssel kann jedermann den Inhalt lesen und die Authentizität bestätigen.

Nun müssen die Datenbankeinträge noch sicher gespeichert werden. Dazu werden die Transaktionen in einem P2P-Netzwerk veröffentlicht. Die angeschlossenen Computer (Nodes) können darauf zugreifen, fassen die einzelnen Transaktionen zu einem Block zusammen, fügen den Hashwert des vorhergehenden Blocks hinzu und signieren den neuen Block ihrerseits, so dass ein neuer Hashwert entsteht, der als Grundlage für den nächsten Block dient. Auf diese Weise wird die Abfolge aller Transaktionen in viele einzelne Blöcken zerteilt, die über ihren Hashwert unlösbar miteinander verbunden sind. Jeder Block verweist auf seinen Vorgänger, so dass von jedem Block aus auf den Ursprungsblock verwiesen werden kann. Von jedem einzelnen Block aus lassen sich alle daher vorhergehenden Transaktionen bis zum Ursprungsblock (Genesis-Block) zurückverfolgen.

Die Aufgabe des Prüfens, Zusammenfassens und Signierens wird in dem Netzwerk durch eine Vielzahl von Computern erledigt. Sofern die Computer die selben Transaktionsdaten verarbeiten, werden sie immer auf den selben Hashwert für den nächsten Block kommen. Die einzelnen Blöcke lassen sich auf diese Weise leicht prüfen und bestätigen. Sollte ein Computer falsche Daten erhalten oder manipuliert werden, weicht der Hashwert seines Blockes dagegen von dem der anderen ab. In diesem Fall wird der Zweig der Blockchain weiterverfolgt, der durch mehr Rechner bestätigt wurde. Die Mehrheit gewinnt. Das exponentielle Wachstum der beteiligten Rechner sorgt dafür, dass ein Wert bereits nach sechs Bestätigungen (oder rund 10 Minuten) als nicht mehr manipulierbar gilt.

Mining ist extrem stromhungrig

Um die an dem Rechenprozess beteiligten Rechner zu belohnen, darf jeder Rechner, der einen neuen Block signiert und veröffentlicht (und damit die vorhergehenden bestätigt), einen kleinen Betrag für sich selbst gutschreiben. Dieser Vorgang wird Mining genannt. Damit die durch Mining erzielten Beträge nicht überhand nehmen, wurde ein Zufallsfaktor erdacht: Im Block ist ein sogenannter Nonce-Wert enthalten, der vom Miner frei verändert werden kann. Eine nicht vorhersehbare mathematische Einwegfunktion erzeugt daraus ein Ergebnis, dass bestimmten Kriterien entsprechen muss (zum Beispiel einen bestimmten Grenzwert nicht überschreiten). Je enger die Kriterien gefasst sind, desto schwieriger wird es, die Bedingung zu erfüllen. In der Folge muss der Bitcoin-Miner den zu bestätigenden Block unzählige Male mit verschiedenen Nonce-Werten signieren, bis er endlich einen gültigen Block vorweisen (und abrechnen) kann, dessen Hashwert den vorgegebenen Kriterien entspricht.

Je nach Anzahl der zur Verfügung stehenden Mining-Rechner, deren Rechenleistung und der zu erledigenden Transaktionen, wird der Schwierigkeitsgrad der zu erfüllenden Kriterien angepasst.

Das disruptive Potential

Im Ergebnis entsteht eine sich selbst organisierende, robuste und vertrauenswürdige Transaktionsplattform, die nach heutigem Kenntnisstand als unknackbar gilt und (außer einem Stück Software) kaum zusätzliche Investitionen benötigt.

Daraus ergeben sich zwar keine vollkommen neuen Geschäftsmodelle. Bestehende können aber kräftig durcheinander gewirbelt werden. Dies betrifft insbesondere Geschäftsmodelle, in denen ein Intermediär als zentrale Verwaltungsinstanz benötigt wird. Oder Geschäftsmodelle, die sich derzeit nicht wirtschaftlich betreiben lassen, weil die Kosten für einen solchen Intermediär zu hoch wären. Zu den direkt betroffen Geschäftsmodellen zählen:

• Banken (die Konten und Guthaben verwalten).
  
• Börsen (die Wertpapierhandel-Transaktionen ausführen).
  
• Notare (sofern sie Rechtsgeschäfte beurkunden).
  
• Grundbuchämter (die Eigentumsverhältnisse dokumentieren).
  
• E-Government (weil Verwaltungsaufgaben erledigt werden).
  
• Handelsplattformen (auf denen Verträge geschlossen werden).
  
• Verwaltungsplattformen (die Verträge, Rechten und Pflichten zwischen Unternehmen organisieren).

Im Prinzip lässt sich jede Art von Transaktion mittels Blockchain-Technologie verifizieren. Beispiel: Nach einem Ebay-Verkauf kommt es zu Unstimmigkeiten darüber, ob der Angebotstext den verkauften Gegenstand richtig beschrieb. Derzeit müssten dazu Gerichte bemüht werden. Anwälte würden Ausdrucke der Verkaufsanzeige vorlegen, die der Richter in Augenschein nimmt und dem Anschein nach beurteilt. Kommt es zum Streit (etwa weil eine Seite die Echtheit der Ausdrucke bestreitet), müssen elektronische Daten angefordert und von einem Gutachter beurteilt werden. Ganz anders dagegen in einer Blockchain-Welt: Anhand eines einzigen Hashwertes ließe sich jederzeit nachvollziehen, ob der Transaktion tatsächlich der angegebene Angebotstext als Kaufvereinbarung zugrunde lag. Eine enorme Vereinfachung.

Software statt Vertrag: Smart Contracts

Die Vorteile werden besonders offensichtlich, wenn zahlreiche Verträge geschlossen, verwaltet und übertragen werden. Würden die Rechte in der Film- oder Musikbranche beispielsweise Blockchain-basiert gehandelt, wäre mit minimalem Aufwand feststellbar, ob wirklich alle Rechte am gehandelten Film- oder Musikpaket beim Vertragspartner liegen. Die Transaktionen selbst sind in kurzer Zeit ebenfalls dokumentiert und nachvollziehbar, selbst wenn tausende Einzelverträge betroffen sind. Genauso leicht lässt sich das Paket aufteilen und in kleineren Einheiten weiterreichen, wenn dies gewünscht ist.

Mehr noch: Selbst Verträge können sich selbst erfüllen. Werden die eben gehandelten Musikstücke beispielsweise auf einer Streaming-Plattform vermarktet, können die als Software gestalteten Smart Contracts dafür sorgen, dass die Tantiemen immer an den aktuellen Rechteinhaber ausgeschüttet werden - der rechtssicher in der Blockchain verwaltet wird. Mit der wirksamen Rechteübertragung ändert sich automatisch auch der Empfänger der Streaming-Ausschüttung.

Noch größer ist das Potential in komplexen Szenarien. Beispiel Kfz-Zulassung: Käufer und Verkäufer könnten bei einem vollkommen auf Blockchain basierenden Verwaltungsvorgang vorab die Eigentumsverhältnisse des zum Verkauf stehenden Fahrzeugs sicher prüfen. Anschließend ließe sich der Kaufpreis überweisen. Dieser Vorgang könnte direkt mit der im Fahrzugbrief dokumentierten Eigentumsübertragung gekoppelt werden. Liegen die weiteren Voraussetzungen (TÜV, Versicherung) vor, könnte selbst die Zulassung des Kfz bereits in der Blockchain erfolgen. Die neuen Nummernschilder (so nötig) könnten auf der Rückfahrt vom Verkäufer komplett vorgefertigt und gültig gestempelt aus einem Automaten gezogen werden, der die Kfz-Zulassungsstelle weitgehend ersetzt. Fahrzeugschein oder Brief wären theoretisch gar nicht mehr notwendig - beinahe der gesamte Zulassungsprozess wäre mit der Überweisung des Kaufpreises erledigt.

Noch vielschichtiger werden die Perspektiven, wenn eine Vielzahl von Partnern und Einzelleistungen miteinander vernetzt werden. Telekommunikationsanbieter managen zentral ein komplexes Netzwerk aus Übertragungskapazität, Knotenpunkten und Accesspoints. Mit einer Blockchain-Lösung ließe es sich komplett dezentralisieren. Der Verbraucher erhält Zugang zum Netz, in dem er einen Smart Contract signiert. Dieser protokolliert die verbrauchten Ressourcen und sorgt dafür, dass jeder beteiligte Infrastrukturanbieter seinen gerechten Anteil an den vereinbarten Einnahmen erhält. Auf diese Weise verwaltet sich das System selbst, jeder Sendemast könnte einem anderen Betreiber gehören, der sich flexibel per Smart Contract in das Netzwerk ein- oder ausklinkt.

Nicht anders sieht es in der Welt der Energieversorger aus. Dezentrale Erzeugung, Spitzenlastspeicher - etwa in Elektroautos - und flexible Verbrauchssteuerung sind ideale Spielfelder für Blockchain-Anwendungen. Vattenfall beschäftigen sich intensiv mit der Blockchain, um etwa große Stromspeicher zu finanzieren, in die Haushalte ihre überschüssige Eigenerzeugung einspeisen und dann weiterverkaufen könnten. RWE will gemeinsam mit einem Start-up Ladestationen für Elektroautos auf Blockchain-Basis betreiben. Die Preise und andere Vereinbarungen würden in der Blockchain gespeichert, die Geschäfte automatisch ausgeführt - die Kosten dafür wären minimal.

Heile Blockchainwelt - mit reichlich Schwächen

Der derzeitigen Blockchain-Euphorie zum Trotz darf man aber auch die Nachteile nicht übersehen. Die gibt es sowohl in technischer als auch in ganz grundlegender systemischer Hinsicht.

Totale Transparenz

Im Gegensatz zu einem weitverbreiteten Irrglauben sind Blockchains alles andere als anonym. Im Gegenteil: An jedem Block hängt die komplette Historie. Es lässt sich jederzeit ablesen, durch welche Hände er bereits gegangen ist. Zudem kann jeder den Kontostand von jedermann einsehen, sofern er die Adresse des entsprechenden Kontos kennt. Um Anonymität herzustellen sind weitere Verschleierungsmaßnahmen notwendig.



Ressourcenverbrauch

Die Kosten für eine Blockchain sind nur auf den ersten, flüchtigen Blick minimal. Tatsächlich wird eine weltweit verteilte Milliardeninfrastruktur genutzt. Allein der Stromverbrauch für das Bitcoin-System wird auf jährlich 24,52 Terawattstunden geschätzt. Schon die Abwicklung der rund 300.000 täglichen Transaktionen kostet etwa 64,5 Millionen Kilowattstunden. Pro Tag. Grund ist das ineffiziente Miningsystem, das wachsende Rechenleistung durch wachsenden Rechenbedarf kompensiert.



Missbrauch

Blockchains sind sehr stabil gegen Veränderungen. Das schützt vor Manipulationen. Ermöglicht aber auch Missbrauch. So ist es sehr schwierig, ungültige oder kriminelle Transaktionen rückgängig zu machen. Mehr als die Hälfte aller beteiligten Systeme müssten damit "einverstanden" sein und solange neue Blöcke schreiben, bis die neue, verbesserte Blockchain länger ist, als die alte, missbrauchte. In der Regel gelingt das nicht, der Missbrauch bleibt bestehen. Zudem sind Transaktionen erst sicher, wenn sie durch eine bestimmte Anzahl von Rechnern bestätigt wurden. Es bleiben daher Angriffsmöglichkeiten.



Performance

Aufgrund ihrer Konzeption sind Blockchains nicht besonders performant. Die Datenbanken wachsen schnell und es dauert mehrere Minuten, bis ein Eintrag sicher gespeichert ist. Mit einer solch schwachbrüstigen Performance disqualifiziert sich eine Blockchain für viele Anwendungen von selbst. Kleinsttransaktionen sind problematisch.



Dezentralisierung ist keine Lösung

Nicht immer ist eine dezentrale Struktur überhaupt erwünscht. Die Aussicht auf ein sich selbst organisierendes Telekommunikations- oder Stromnetz mag auf den ersten Blick faszinierend sein - ob eine dezentrale Struktur aber ebensoviel Stabilität bietet, wie eine zentrale Planung, muss dahingestellt bleiben. Viele Regulierungshürden schützen vor Missbrauch, Instabilitäten und ungesunden Macht-Akkummulationen. Es ist oft gar nicht wünschenswert, diese abzuschaffen.