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Blockchain – sicher, zuverlässig und schnell

Informations- und Kommunikationstechnik sind Erfolgsschlüssel für funktionierende, dezentrale Systeme. Sie ermöglichen die Optimierung zwischen Flexibilität, Sicherheit (Security), Umweltverträglichkeit sowie Wirtschaftlichkeit einer Industrieanlage.

Blockchain - Prinzip. © (Quelle: www.freepik.com)

Ein dafür ebenfalls geeignetes Instrument sind Blockchain- bzw. Distributed-Ledger-Technologie (DLT), die vielfach erst Industrie 4.0, verbesserte Logistiklösungen oder neue Geschäftsmodelle praxistauglich machen. Als Kombination bewährter Technologien und Verschlüsselungsmechanismen ist sie weitgehend manipulationssicher. Ohne traditionellem Zentralspeicher werden alle erfassten Daten an mehreren Positionen gleichzeitig gespeichert. Ihre Vergangenheit ist damit ständig überprüfbar. Die bekannteste Blockchain, die diesen Technologiehype auslöste, ist die der Krypto-Währung Bitcoin.

Wichtige Vorzüge der als Open-Source lizenzfrei verfügbaren, dezentral organisierten Datenbank fasst die Tabelle zusammen.

Verteilte (distributed) Ledger-Technologie DLT
Ein verteiltes Ledger (Hauptbuch, -register, Geschäfts-, Bestandsbuch) verwaltet und überwacht unterschiedliche Transaktionen in der dezentralisierten Datenbank. Alle darauf abgelegten Informationen können dauerhaft mit einer digitalen Signatur (kryptografischer Code) gespeichert werden. Sie stellen die Grundlage der Blockchain dar. Dieses Datenprotokoll liegt als riesige Datenbank nicht auf einem Server oder bei einem Unternehmen, sondern ist über viele Computer verteilt. Es gibt niemanden, dem dieses Journal gehört. Keine Behörde, Unternehmen oder Person ist bevollmächtigter Besitzer dieses Hauptbuches. Alle Teilnehmer verfügen über gleiche Zugriffsrechte und -möglichkeiten.

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Für Edge- und Cloudcomputing stellt DLT eine ernsthafte Konkurrenz dar, quasi die Antithese zum zentralen Server.

Funktion
Die dezentral organisierte Datenbank der Blockchains – gestartet im August 2011 als Ausprägung der DLT – betreiben die Teilnehmer eines Netzwerkes ohne zentrale Datenspeicher- und Verwaltungsfunktionalität (Bild) gemeinsam. Darin sind alle ihre aktuellen und vergangenen Transaktionen in „verketteten“ Blöcken dokumentiert. Zusätzliche Transaktionen kommen als neue Blöcke hinzu. Bevor sie an der gewünschten Position eingetragen werden, müssen alle Rechner des Netzwerkes die Verbindung zum neuen Block bestätigen. Somit entspricht die Blockchain dem Zentralregister eines riesigen Buchhaltungssystems, das die Daten dezentral redundant auf allen Blöcken der Kette ablegt.

Die Netzwerk-Teilnehmer verwalten diese dezentrale Datenbank ohne kontrollierende Zwischeninstanz gemeinsam und veranlassen Transaktionen. Als Sender und Empfänger können sie alle Operationen jederzeit überwachen, wobei Auslöser wie Inhalt anonym bleiben. Ein Betrüger müsste alle Daten auf allen Blöcken der Kette austauschen, was wohl vor allem bei Netzwerken etwa ≥ 50 Teilnehmern unmöglich scheint.

Informations-, Datenart kann ganz unterschiedlich sein wie etwa eine Finanz-/Transaktion, ein Vertrag, Aktien, Kaufverträge, Produktionsdaten. Ein Block speichert grundsätzlich die Historie jeder Transaktion in Gestalt einer Prüfsumme des vorhergehenden Blocks. Darüber hinaus verfügt der Block immer über die Prüfsumme der gesamten Kette.

Bundesverband Blockchain
Um Blockchain bzw.DLT, die Interessen aller dabei engagierten Unternehmen (Entwicklung wie Nutzer), den damit verbundenen gesellschaftlichen Fortschritt infolge einer digitalen Ökonomie voranzubringen, gründete sich 2017 in Berlin der Bundesverband Blockchain.

Weil „fast alle Transaktionen aus Änderungen in Datenbanken bestehen, diese Änderungen zwei Fixpunkte die Datenbank selbst und die veranlassenden Personen haben, heißt es – laut Bundesverband – für eine zukunftsorientierte Politik: Zum einen müssen die Schnittstellen zu Datenbanken sicher digital, und zum anderen müssen digitale Identitäten ausreichend rechtssicher werden“.

Um Deutschland zu einem Global Player in diesem Bereich zu entwickeln, erarbeitet der Verband Problemstellungen, Lösungen und politischen Handlungsempfehlungen. Erste Ergebnisse für die Zukunftsfähigkeit wurden in einem Positionspapier vorgelegt (https://bundesblock.de), welches gleichfalls Neueinsteigern hilft. Überlegungen zu Bildung, Energie, Gesundheitssystem, Finanzaufsicht, rechtlichen Fragen (Steuer-, IT-Recht, geistiges Eigentum), digitalen Identitäten, Datenschutz, Forschung bis zu Anwendungen (Industrie 4.0, Immobilienwirtschaft u. a.), Normung sowie Zertifizierung, ethischen Fragen sowie Governance sind darin anwendungsreif zusammengefasst.

Anwendungen
Vielfältigste Anwendungen, die Transparenz und Nachvollziehbarkeit, selbst Anonymität bedingen, sind mit großem Einsparpotenzial denkbar wie die folgenden Beispiele zeigen:

  • Verwaltung (Vertragswesen, Steuerrecht, Finanzwesen, Aktienhandel, Aufträge),
  • Liefer-, Produktionsketten,
  • Versicherungswesen,
  • „intelligente“ Energieversorgung,
  • Wahlsysteme

Die bekannteste Applikation ist die aus dem Jahre 2008 stammende, virtuelle, digitale Krypto- bzw. Internet-Währung Bitcoin (BTC). Inzwischen existieren weitere DLT-Ausprägungen (Dogecoin, Litecoin, Monero, Ethereum, Agrello u. a.).

Ausblick
Die Blockchain macht Informationen zum Gemeingut. „Blockchains werden die treibende Kraft hinter dem nächsten Evolutionsschritt des Internets sein, dem sogenannten dezentralisierten Netz oder auch dem Internet der Verträge und Transaktionen. Blockchain-Technologie schafft es, durch spezielle, auf kryptografischen Einwegfunktionen basierende Protokolle Vertrauen zwischen sich unbekannten Teilnehmern herzustellen“, resümiert der Bundesverband in dem erwähnten Positionspapier. Zu diesem Ziel trägt die neue Generation von Embedded-Server-Prozessoren bei (http://www.amd.com).

Zur vollen Nutzbarkeit ist ihr gesetzlicher Rahmen für alle notwendigen Bereiche bis hin zu ethischen Aspekten und Aufsicht anzupassen. Joachim Krause

Virtuelle Währung Kryptografischer, verschlüsselter Bargeldersatz zum Kauf von Waren und  Dienstleistungen im Internet. Er entsteht über ein computergestütztes Verfahren. Transaktionen und Guthaben werden dezentral verwaltet (www.bafin.de

Vorzüge der Blockchain-Technologie

Integrität der Daten (Unmöglichkeit der Datenänderung),
Security (Datensicherheit, Ersatz Firewall und sichere Verbindungen durch Kryptografie)
Zuverlässigkeit (kein zentraler Fehlerpunkt, hohe Ausfallsicherheit)
Geschwindigkeit und Speicherung (Nähe Echtzeit)
Anwendungsflexibilität, Autonomie der Teilnehmer (Vertrauen schaffender Verzicht auf Vermittlung, Zentralregister)
Analyse und Transparenz (unveränderbares und nachvollziehbares System, Sichtbarmachung Partner)

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