Prof. Dr. Thomas Rose: Blockchain für die Prozesskoordination

Prof. Dr. Thomas Rose, Forschungsbereichsleiter Risikomanagement & Entscheidungsunterstützung, Fraunhofer FIT & RWTH Aachen Universität erklärt in seinem Fachbeitrag in der aktuellen Ausgabe der ElektroWirtschaft mehr zum Thema Blockchain:
Die digitale Währung Bitcoin wird oftmals als Ursprung der Blockchain-Technologie (kurz Blockchain) gesehen. Das Grundmerkmal ist die Verteilung des Transaktionsmanagement in einem Netzwerk von Knoten verbunden mit Algorithmen zur Konsensbildung, damit die Knoten im Netz stets die gleichen Transaktionen als gültig erachten. Die Konsensbildung ist nicht originär für Bitcoin entwickelt worden, sondern geht auf frühe Grundlagenarbeiten für Rechnernetze zurück, die sich mit der Abstimmung kooperierender Agenten in einem Netzwerk befassen.
Eine Blockchain verteilt die Verwaltung der Transaktionen über ein Netzwerk von Knoten, die jeweils Geschäftspartnern entsprechen können. Das Netz übernimmt hierbei die Rolle klassischer Intermediäre, die üblicherweise die Korrektheit von Transaktionen zwischen Geschäftspartnern gewähren. Die Gemeinsamkeit der von allen Knoten als korrekt erachteten Transaktionen wird durch eine Konsensbildung erzielt, das heißt, die Knoten stimmen sich darüber ab, welche Knoten sie gemeinsam haben. Die Realisierung dieser Konsensbildung ist der eigentliche Clou einer Blockchain. Verschiedene Formen der Konsensbildung sind entwickelt worden und man ist keinesfalls auf die energiefressenden kryptografischen Rätsel beschränkt, die immer wieder mit Blockchain assoziiert werden.
Durch die Substitution der Intermediäre (Disruption) entsteht eine geänderte Governance, die neue Geschäftsmodelle und ein radikales Re-Engineering der Prozesse ermöglicht. Die Umgestaltung der Governance zusammen mit verschiedenen Varianten der Konsensfindung macht die Blockchain attraktiv für eine Vielzahl von Anwendungsbereichen, die eine Koordination und Auditierung der Beiträge verschiedener Parteien erfordert.
Als typische Klassen von Anwendungen haben sich bisher herauskristallisiert:

• Nachverfolgbarkeit und Eigentumsnachweis (Provenance) – Absicherung der Korrektheit eines Produktes und der Lieferkette;
• Identitätsmanagement – von Individuen als auch Maschinen;
• Prozesskoordination und Management – Abstimmung von Geschäftspartner in flexiblen Kooperationsnetzen;
• Kleinvolumige Transaktionen – M2M Ökonomie für Mikrotransaktionen mit Geräten als Machina Oeconomica;
• Shareconomy – Abwicklung von flexiblen Geschäftsprozessen zwischen nur wenig untereinander bekannten Geschäftspartnern.
Für die Umsetzung dieser Kooperationsformen bietet sich die Nutzung verschiedener Formen der Konsensbildung als auch die Differenzierung in private und öffentliche Blockchains an.

Konsensbildung mit der Blockchain in Kooperationsnetzwerken

Die Konsensbildung dient dazu, Transaktionen derart zu validieren, dass eine Übereinkunft über die als gültig anzuerkennenden Transaktionen gefunden werden kann, womit die damit gespeicherte Aussage von allen als korrekt anerkannt wird und zukünftig nicht mehr veränderbar ist. Diese Methode ist aus verteilten Systemen auch als Lösung für das Problem der Byzantinischen Generäle bekannt.
Das aktuell bekannteste Verfahren ist der Proof-of-Work von Bitcoin, der ein kryptografischen Rätsel darstellt, welches nur rechenaufwändig zu lösen, die Korrektheit der Lösung aber schnell nachzuprüfen ist.
Da der Rechenaufwand mit der zur Berechnung notwendigen Energie korreliert, wird der Proof-of-Work als Form der Konsensbildung zwischen den Knoten stark hinterfragt. Es sind alternative Konsensmechanismen entwickelt, wie…