Die Blockchain-Technologie erfährt große Aufmerksamkeit, denn im digitalen Zeitalter kann ihr eine wichtige Funktion zukommen. Sie soll Datenströme sicherer machen, die Privatsphäre schützen und Betrug in vielen wesentlichen Bereichen der sozialen Interaktion verhindern. Doch außerhalb der Wissenschaft kann sich kaum jemand etwas Konkretes unter dem, eigentlich transparenzbringenden, Speicher vorstellen. Welche Technologie steckt dahinter? In welchen Anwendungsbereichen ist die Blockchain besonders relevant? Und welche wirtschaftspolitischen Faktoren sind zu beachten?

Dies ist der zweite Teil einer Miniserie über Blockchain und Smart Contracts, basierend auf dem Fraunhofer-Positionspapier »Blockchain und Smart Contracts. Technologien, Forschungsfragen und Anwendungen«. Der erste Teil erschien am 12.02.2019.

Derzeit wird prognostiziert, dass die Blockchain-Implementierungen in den nächsten fünf Jahren rasant ansteigen werden und sich die Möglichkeiten und Anwendungsfelder beachtlich vergrößern. »Die Blockchain hat die Spitze des Hype Cycles überschritten und befindet sich in der Phase der Konsolidierung. Das ist eine gute Nachricht«, erläutert Dr. Julian Schütte vom Fraunhofer-Institut für Angewandte und Integrierte Sicherheit AISEC. Aktuell stammen die meisten Anwendungsfälle noch aus dem Finanzsektor. Doch darüber hinaus können Blockchains in allen Bereichen Anwendung finden, die eine Erfassung, eine Bereitstellung, eine Wahrung sowie Prüfung, einen Nachweis oder eine Transaktion jeglicher Art zum Gegenstand haben. Ideal ist die Blockchain beispielsweise für Diamantenhändler. Für diese sind die Herkunftsnachweise (Provenances), um Betrug im Diamantenhandel zu unterbinden und Fälschungen zu erkennen, besonders wichtig. Das Londoner Unternehmen Everledger etablierte 2016 eine entsprechende Blockchain, die die Identifizierung, Klärung und Speicherung der Besitzverhältnisse von Diamanten ermöglicht. Herkunftsnachweise sind aber auch in vielen weiteren Industriebereichen von großer Bedeutung, um z.B. Produktzulassungen nachzuweisen. Durch Kennzeichnungen der Produkte oder eine revisionssichere Duplizierung der Buchführung kann die Herkunft von Rohstoffen eindeutig zurückverfolgbar gemacht werden. Zudem ist die Blockchain-Technologie auch im Bereich der Energiewirtschaft relevant, denn durch sie in Verbindung mit Smart Contracts wird eine Wertübertragung ermöglicht. Strom als Handelsgut wird dann z.B. direkt vom Menschen auf Geräte und Maschinen übertragbar.

Mögliche Anwendungsfelder der Blockchain finden sich in vielen Bereichen. Bild: flaticon | freepik, Fraunhofer-Verbund IUK-Technologie

Auch die Autonomie der Maschinen, die digitale Vernetzung physischer Objekte über smarte Services (Internet of Things IoT), kann durch die Blockchain unterstützt werden. Durch die Vernetzung von Ressourcen und Gütern untereinander können Fälschungen und Verunreinigungen in verschiedenen Bereichen nachvollzogen, beobachtet und dadurch verhindert werden, so z.B. in der Lebensmittelindustrie und Automobilindustrie. Im Supply-Chain Management können Finanzprozesse durch den Wegfall von B2B-Transaktionen die derzeit noch auf Papierrechnungen basieren, verbessert werden. Eine sichere Vernetzung von verschiedenen Supply-Chain-Partnern wird ermöglicht und Vertragsinhalte werden durch Smart Contracts überprüft und legitimiert. Besonders reizvoll erscheint die Blockchain-Technologie für die Medienindustrie, in der Lizenzströme endlich transparent gemacht und Rechteinhaber identifiziert werden können. Keine konkreten Einsatzszenarien gibt es aktuell hingegen für den Bereich Medizintechnik, doch auch hier würden Blockchain- und Smart Contract-Anwendungen einige Möglichkeiten eröffnen. Sie könnten das Problem der Datensammlung im medizinischen Bereich lösen. Derzeit liegen viele gesundheitsbezogene Daten (Sensordaten, radiologische Bilder, klinische Informationen, Ergebnisse aus Gentests etc.) in verschiedenen Systemen vor, die nicht zentralisiert gesammelt werden dürfen, obwohl die populationsweite Auswertung für die moderne präventive Medizin erforderlich wäre. Die Blockchain würde das ermöglichen, da sie dem Datenbesitzer eine transaktionelle, auditierbare Kontrolle über die Verwendung der Daten erlaubt.

Mit Sicherheit wird sich die Forschung in Zukunft also auch mit diesem Themengebiet beschäftigen. Viel diskutiert wird hingegen heute schon, ob die Blockchain für den öffentlichen Sektor eine Chance oder ein Risiko darstellt. Das Ersetzten von beispielsweisen Notaren durch die Technologie bringt Vorteile, die die Senkung des Zeit- und Kostenaufwands einschließen. Sicherlich sinnvoll und hilfreich wird die schnelle Prüfung von Dokumenten via Blockchain und Smart Contracts sein. Es eröffnen sich demnach zahlreiche Anwendungsfelder. Unter anderem kann die Blockchain für Bildungsnachweise genutzt werden, sodass Qualifikationen von beispielsweise Arbeitgebern jederzeit auf Echtheit geprüft werden können. Weiterhin könnten auch E-Votings (elektronische Wahlen) ermöglicht werden, welche durch die Transaktion eines zugeteilten Tokens auf die Empfangsadresse eines Kandidaten stattfinden könnten. Dr. Julian Schütte vom Fraunhofer AISEC gibt einen kurzen Einblick in die aktuelle Anwendungslage der Blockchain aus Sicht eines IT-Security-Forschers.

Herr Dr. Schütte, die Blockchain eröffnet viele Möglichkeiten. Im Positionspapier wird u.a. von Anwendungsbereichen in der Medizin gesprochen. Doch dies beschreibt die Zukunft. An welcher Stelle steht die Blockchain in Bezug auf die Anwendung genau jetzt? Wo genau findet die Blockchain Anwendung - abgesehen von dem Bereich rund um Kryptowährungen?

Die Blockchain-Technologie wie sie aus dem Bereich der Kryptowährungen bekannt ist, löst ein komplexes Problem, das die meisten Unternehmen allerdings überhaupt nicht haben: Sie ermöglicht es korrekte Transaktionen in einem globalen Netzwerk aus vollkommen unbekannten und vertrauenslosen Teilnehmern durchzuführen. In den letzten Jahren haben Industrie und Forschung jedoch diverse Pilotanwendungen – u.a. in den Bereichen Logistik, Versicherungen, Finanzen, Bildung und Identitätsmanagement – durchgeführt und die Ergebnisse zeigen, dass die Digitalisierung von Prozessen und der Nachweis von Transaktionen über die Unternehmensgrenzen hinweg durchaus das Potenzial haben, Branchen zu revolutionieren.

Allerdings sind Blockchains mit aufwendigen Proof-of-Work-Operationen, geringen Durchsätzen und hohen Latenzzeiten hierfür weniger geeignet. In Zukunft werden wir vermehrt Technologien sehen, die verteilten und sicheren Datenbanken ähneln und in der Lage sind »Smart Contracts« auszuführen. Diese Technologien werden bereits heute eingesetzt – beispielsweise in Form der »KSI« (Keyless Signature Infrastructure) -Blockchain, die in Estland die öffentliche Verwaltung bei Gerichts- und Gesetzgebungsverfahren unterstützt. In Deutschland sind Blockchains im Produktiveinsatz jedoch noch sehr rar. Es ist aber sehr wahrscheinlich, dass wir gerade im Bereich der Energiewirtschaft und der Logistik in naher Zukunft kommerzielle Anwendungen sehen werden.

Die Blockchain ist ein öffentliches Kontenbuch, das von jedem theoretisch eingesehen werden kann - und in dem sich eine Menge Daten befinden. Doch nicht für jeden sind alle Daten relevant und nicht jeder sollte alles sehen können. Wie wird ein selektiver Zugriff auf die Daten in der Blockchain ermöglicht? Und wie kommen Blockchain und Datenschutz miteinander überein?

Das ist eine der wesentlichen Herausforderungen bei der Anwendung der Blockchain-Technologie. Auch wenn personenbezogene Daten nicht direkt in der Blockchain gespeichert werden: Sie müssen für die Teilnehmer des Systems erreichbar sein und können unter Umständen nicht mehr gelöscht werden. Dies wirft Probleme bei der Umsetzung der aktuellen Datenschutzgesetzgebung auf. Am Fraunhofer AISEC arbeiten wir daher an der Anwendung kryptografischer Verfahren wie »Attribute Based Encryption«, mit denen sich personenbezogene Daten vor einem unberechtigten Zugriff schützen lassen, obwohl sie in verteilen und öffentlichen Datenbanken gespeichert werden. Mit unserem System »TrackChain« haben wir gezeigt, wie sich datenschutzkonforme Anwendungen, wie beispielsweise die Nachverfolgung von Lieferketten, auf Blockchain-Basis umsetzen lassen.

Für welchen Bereich erachten Sie persönlich die Blockchain als besonders relevant und zukunftsweisend?

Die Blockchain kann als Katalysator für die Entwicklung von modernen dezentralen und vertrauenswürdigen Systemen dienen. Diese werden überall dort Anwendung finden, wo im Zuge der Digitalisierung Prozesse über mehrere Stakeholder hinweg nachweislich dokumentiert werden müssen. So entwickeln wir am Fraunhofer AISEC derzeit unter anderem Lösungen für das dezentrale Identitätsmanagement, durch das Benutzer ihre Identitäten selbstbestimmt verwalten und freigeben können, ohne einem zentralen Dienst universell vertrauen zu müssen.

Weiter zu Anwendungen und wirtschaftspolitischen Aspekten. (cst)

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