Blockchain-Technologie - Prof. Dr. Norbert Pohlmann

Was ist eine Blockchain-Technologie?

Mit Hilfe der Blockchain-Technologie werden Vertrauensdienste angeboten, die neue Möglichkeiten im Rahmen der Digitalisierung für mehr IT-Sicherheit und Vertrauenswürdigkeit anbieten. In einer Blockchain werden die Zusammenarbeit oder das Eigentum von digitalen Werten durch die Nodes eines Peer-to-Peer Netzwerkes mithilfe von smarten Cyber-Sicherheits– und Vertrauenswürdigkeitsmechanismen verwaltet und verifiziert.

Unterschiedliche Blickwinkel einer Blockchain

Die verschiedenen Disziplinen können die Blockchain-Technologie aus sehr unterschiedlichen Blickwinkeln betrachten und bewerten.

Für einen Informatiker produziert die Blockchain-Technologie eine einfache Datenstruktur, die Blockchain, die Daten als Transaktionen in einzelnen Blöcken verkettet und in einem verteilten Peer-to-Peer-Netz redundant verwalten. Die Alternative wäre eine konventionelle Datenbank, die alle Teilnehmer kontinuierlich replizieren.

Für Cyber-Sicherheitsexperten bietet die Blockchain-Technologie den Vorteil, dass sie Daten als Transaktionen in den einzelnen Blöcken manipulationssicher speichert. Dadurch können die Teilnehmer der Blockchain die Echtheit, den Ursprung und die Unversehrtheit der gespeicherten Daten (Transaktionen) überprüfen. Die Alternative wäre hier zum Beispiel ein PKI-System als zentraler Vertrauensdienstanbieter.

Für den Anwendungsdesigner bedeutet die Nutzung der Blockchain-Technologie eine vertrauenswürdige Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Organisationen, und zwar ohne die Einbindung einer zentralen Instanz, eines PKI-Systems, Notars usw. Als Alternative könnte hier ein kostenintensiver Treuhänder sein, der die Zusammenarbeit und Eigentumsübertragung zwischen den verschiedenen Organisationen verwaltet und verifiziert. Da die Blockchain-Technologie diese Zusammenarbeit automatisiert, beschleunigt sie die Prozesse und macht sie deutlich effizienter.

Die Blockchain-Technologie als Kollaborations-Tool

Grundsätzlich erzeugt die Blockchain-Technologie eine Blockchain mit fälschungssicheren und verteilten Datenstrukturen. Dabei protokolliert sie Transaktionen in ihrer zeitlichen Reihenfolge nachvollziehbar, unveränderlich und ohne eine zentrale Instanz.
Darüber hinaus werden die Cyber-Sicherheitseigenschaften einer Blockchain-Technologie prinzipiell mit den folgenden Cyber-Sicherheitsmechanismen umgesetzt:

• „fälschungssicher/unveränderlich“ mithilfe von One-Way-Hashfunktionen und digitalen Signaturen von Public-Key-Verfahren
  
• „verteilte/redundante Datenstrukturen (Verfügbarkeit der Daten)“, viele Nodes des Peer-to-Peer-Netzwerkes haben die Daten/Transaktionen in der Blockchain verteilt und redundant gespeichert
  
• „Transaktionen in der Zeitfolge protokolliert nachvollziehbar, unveränderlich“, wird durch die Art der Verkettung mithilfe der Hashwerte „HashPrev“ und „Merkle Hash“ (Bitcoin-Technologie) über die Daten in den Transaktionen sichergestellt
  
• „ohne zentrale Instanz abgebildet sind“, wird durch geeignete verteilte Vertrauenswürdigkeitsverfahren wie verteilte Konsensfindungsverfahren und verteilte Validierungsprozesse erzielt.
  

Internet der Werte

Mit der Blockchain-Technologie werden neben der vertrauenswürdigen Zusammenarbeit auch Eigentumsverhältnisse (Digital Assets) direkter und effizienter als bislang gesichert und geregelt, da eine lückenlose und unveränderliche Datenaufzeichnung hierfür die Grundlage schafft. Alle Beglaubigungsprozesse werden schneller, sicherer und billiger. Aus diesem Grund wird die Blockchain auch als „Internet der Werte“ bezeichnet.
Die Blockchain-Technologie stellt mit den unterschiedlichen Cyber-Sicherheitsmechanismen ein „programmiertes Vertrauen“ zur Verfügung, weil alle Cyber-Sicherheitseigenschaften als Security-by-Design inhärent in der Blockchain-Technologie eingebunden sind.

Bei der Nutzung der Blockchain-Technologie werden die Daten redundant, dezentral und manipulationssicher gespeichert, das heißt, die Teilnehmer an der Blockchain sind in der Lage, die Echtheit, den Ursprung und die Unversehrtheit der gespeicherten Daten jederzeit zu überprüfen.

Was sind Anwendungsbereiche einer Blockchain?

Insbesondere im Bereich der Verifizierung von Zeugnissen, Berechtigungen, Beglaubigungen, … wird es in der nahen Zukunft viele Anwendungen geben, die die Digitalisierung von Verwaltungsprozessen vertrauenswürdig und sicher möglich machen. Darüber hinaus ist ein weiterer wichtiger Anwendungsbereich der Blockchain-Technologie eine vertrauenswürdige und automatisierte Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Organisationen, die Prozesse sehr viel schneller, effektiver und kostengünstiger umsetzen lässt.
Außerdem wird in Zukunft die Self-Sovereign Identity auf der Basis der Blockchain-Technologie eine wichtige Rolle spielen. Dabei erlaubt eine „Self-Sovereign Identität (SSI)” Anwendern, die Kontrolle über ihre eigenen Daten zu behalten. Somit bestimmen die Anwender selbst, welche Attribute (persönliche Daten) bei einem Authentifizierungsvorgang oder welche digitalen Nachweise übermittelt werden.

Aufbau einer Blockchain-Technologie

Im Folgenden werden Elemente, Prinzipien, Strukturen und Architektur einer Blockchain-Technologie als Grundlagenwissen beschrieben.

Blockchain: Daten

Die Blockchain-Technologie erzeugt eine gemeinsame Blockchain, die eine einfache Datenstruktur darstellt. Dabei werden die Daten in der Blockchain in einzelnen, chronologisch miteinander verketteten Blöcken als Transaktionen verwaltet.
Darüber hinaus speichert die Blockchain die Daten manipulationssicher als Transaktionen in ihren Blöcken, siehe auch Abschnitt Transkationen. Jede Node hat eine eigene Blockchain-Version, daher sind die Daten verteilt und redundant vorhanden, das heißt, es besteht eine sehr hohe Verfügbarkeit der Daten.
Eine Blockchain kann sehr groß werden, wie beispielsweise die Bitcoin-Blockchain etwa 354G Byte groß ist (Stand: Juli 2021).

Die grauen rechteckigen Kästchen in der Abbildung sind Transaktionen, während die gelben Quadrate die Daten in der Transaktion darstellen. Außerdem ist der grüne Schlüssel der öffentliche Schlüssel des Blockchain-Teilnehmers, der die Transaktion erstellt und signiert hat.
Darüber hinaus ist das rote „Sign“-Symbol die Signatur unter der Transaktion. Dagegen stellt der rote „HashPrev“ den Hashwert über den Vorgänger-Block-Header dar, wodurch die Verkettung umgesetzt wird. Somit bilden alle Blöcke zusammen die Blockchain (Block (1) bis Block (n)).

Blockchain: Block

Ein Block in einer Blockchain ist ein strukturierter Datensatz, der im Prinzip beliebige Transaktionen mit Daten enthalten kann und vor Manipulationen gesichert ist.

Erstellung eines neuen Blockes
In definierten Zeitintervallen wird ein neuer Block von der Node erstellt, die im Konsensfindungsverfahren ausgewählt wurde. Diese wählt aus, welche Transaktionen in welcher Reihenfolge in diesem Block enthalten sind (zumindest bei den gängigsten Konsensverfahren für öffentliche Blockchains). Nachdem dieser neue Block von der Node versandt wurde, verteilt er sich anschließend über das Peer-To-Peer-Netzwerk weiter.
Alle anderen Nodes validieren auch den empfangenen neuen Block. Die verteilte Validierung aller Blöcke in den verschiedenen Nodes ist wichtig, um Vertrauen aufzubauen. Zum Beispiel wird bei der Bitcoin-Blockchain alle zehn Minuten ein neuer Block erstellt.
Was die Blockchain interessant macht, ist der sogenannte Block-Header. In der Abbildung ist ein Bitcoin-Blockchain-Block dargestellt.

Im Block-Header ist die „Version“ und ein „Zeitstempel“ sowie ein „Difficulty“ und „Nonce“ enthalten. „Difficulty“ und „Nonce“ sind für das Konsensfindungsverfahren wichtig. Der Hashwert „HashPrev“ realisiert die Blockverkettung und der „Merkle Hash“ sorgt für die Integrität der Transaktionsdaten in einem Block. Durch die clevere Nutzung von Hashfunktionen können interessante Cyber-Sicherheitseigenschaften umgesetzt werden.

Element: HashPrev
Im Element „HashPrev“ wird der jeweilige aktuelle Hashwert des Block-Headers vom Vorgänger Block (Block-Header_n−1) gespeichert. Dieser Hashwert, Hash-Prev_n, wird dabei über den gesamten letzten Block-Header – inklusive des Hashwertes des Vorgängerblockes (HashPrev_n−1) – generiert, wodurch die Verkettung der Blöcke manipulationssicher umgesetzt werden kann.

HashPrev_n+1 = Aktueller-Hashwert_n

                        = H( Blocker–Header_n (… || HashPrev_n || Merkle-Hash_n || …) )

HashPrev_n = H ( Block–Header_n−1 (… || HashPrev_n−1 || Merkle-Hash_n−1 || …) )

HashPrev_n−1 = H ( Block–Header_n−2 (… || HashPrev_n−2 || Merkle-Hash_n−2 || …) )

. . .

HashPrev₂ = H ( Block–Header₁ (…|| HashPrev₁ || Merkle-Hash₁ || …) )

                        Aktueller-Hashwert_n = HashPrev_n+1

H = One-Way-Hashfunktion

Jeder Block in der Blockchain lässt sich grundsätzlich lesen und überprüfen. Die Blöcke enthalten die verschiedenen Daten in Form von Transaktionen. Blöcke können auf ihre Integrität geprüft werden, indem getestet wird, ob der aktuelle Hashwert eines Blockes (Aktueller-Hashwert_n) mit dem gespeicherten Hashwert im Folgeblock (HashPrev_n+1) übereinstimmt. Der erste HashPrev₁ wird mit einem definierten Wert vorgegeben.

Aktueller–Hashwert_n = HashPrev_n+1

Aktueller-Hashwert_n = H (Block–Header_n (…|| HashPrev_n || Merkle-Hash_n || …) )

H = One-Way-Hashfunktion

Dies ist für jede Node ohne Weiteres möglich, da jede Node im Normalfall alle Informationen innerhalb eines Blockes lesen kann. Soll das Netzwerk einen neuen Block hinzufügen, kann es diesen nicht einfach an die Blockchain anhängen. Für jeden neuen Block muss die Richtigkeit des Blockes geprüft und validiert und mithilfe eines Konsensfindungsverfahrens bestimmt werden, welche Node des P2P-Blockchain-Netzwerkes einen Block mit ausgewählten Transaktionen hinzufügen darf, damit es nicht möglich ist, die Blockchain zu manipulieren.
Die Blockverkettung mithilfe der HashPrev-Hashwerte verhindert das Löschen von Daten in der Blockchain und gewährleistet dadurch diese Cyber-Sicherheitseigenschaft. Diese Cyber-Sicherheitseigenschaft kann in einer rechtlichen Situation problematisch sein, wie zum Beispiel bei der EU-Datenschutzgrundverordnung, bei der ein Recht auf Löschen besteht, aber auch, wenn nicht gewollte Daten, wie zum Beispiel Kinderpornografie, in der Blockchain gespeichert sind. Durch die Blockverkettung können die Daten in einer Blockchain nicht gelöscht werden.

Element: Merkle Hash
Der „Merkle Hash“ wird verwendet, um aus den vielen Transaktionen (T) in einem Block einen zusammenfassenden Hashwert zu bilden (Merkle Hash). Die Blätter des Merkle-Baums sind die Hashwerte der Transaktionen h_i = H (T_i). Jeder Knoten im Merkle-Baum wird als Hashwert H (h₁ || h₂) seiner Kinder h₁ und h₂ gebildet. Dabei ist h1 der Hashwert der Transaktion 1 und h₂ der Hashwert der Transaktion 2 und „||“ die Verkettung, Konkatenation der Hashwerte und so weiter.

Der „Merkle Hash“ steht im Block-Header und kann daher für die Überprüfung der Integrität der Daten und Transaktionen in einem Block verwendet werden. Damit kann die Cyber-Sicherheitseigenschaft „Transaktionen in der Zeitfolge protokolliert nachvollziehbar, unveränderlich“ realisiert werden.

Blockchain: Transaktionen

Alle Daten innerhalb der Blöcke werden als Transaktionen gespeichert. Transaktionen enthalten Daten, die in der Zeitfolge protokolliert (chronologisch), nachvollziehbar, unveränderlich und ohne zentrale Instanz in der Blockchain abgebildet sind. Transaktionen werden vom Blockchain-Teilnehmer erstellt und signiert. Die Daten in den Transaktionen können Kontostände, Werte, Attribute, Zertifikate, Sensor-Daten, Industrie-Daten, Quelltexte, Merkmale usw. oder allgemein digitale Werte sein. Eine Transaktion enthält auch immer den Public-Key der entsprechenden Blockchain-Adresse sowie die Signatur des Blockchain-Teilnehmers, der die Transaktion erstellt und signiert hat.

Beispiele von Daten einer Bitcoin-Transaktion:

Die Transaktionen enthalten bei Bitcoin im Wesentlichen folgende Inhalte:
• die ID der Transaktion (Hashwert)
• Meta-Data
• Inputs
• Outputs

Die Meta-Daten beinhalten die Versionsnummer, die Anzahl der eingehenden Beträge, die Anzahl der ausgehenden Beträge sowie die Transaktionsgröße in Bytes. Bei den Inputs handelt es sich um die eingehenden Beträge, das sind die Anzahl der zu verschickenden Bitcoins und die Blockchain-Adresse (Kontonummer), von der diese verschickt werden. Außerdem steht hier die vom Blockchain-Teilnehmer erstellte Signatur. Die einzelnen Outputs enthalten jeweils die Beträge, die verschickt werden und die jeweiligen Empfänger-Adressen.

Signatur unter einer Transaktion
Jede Transaktion, die einer Blockchain hinzugefügt werden soll, muss zunächst mit dem Private-Key für die entsprechende Blockchain-Adresse m aus der eigenen Wallet (GSA_m) des Blockchain-Teilnehmers signiert und an alle Nodes über das P2P- Blockchain-Netzwerk gesendet werden. Alle Nodes sammeln die Transaktionsdaten, damit sie in der Lage sind, einen Block daraus erstellen zu können.

s_x = S ( H ( Daten₁ || . . . || Daten_n ), GSA_m ) )

Transaktion_x = Daten₁ || . . . || Daten_n ||ÖSA_m || s_x

s_x                    Signatur der Transaktion_x
S                     Signaturfunktion
H                     One-Way-Hashfunktion
Daten             Daten, die zu einer Transaktion gehören (Coins, Programme,
Werte, …)
GSA_m             Geheimer Schlüssel aus der Wallet, der die Adresse „m“
zugeordnet ist
ÖSA_m             Öffentlicher Schlüssel aus der Wallet, der die Adresse „m“
zugeordnet ist

Jede Node im P2P-Blockchain-Netzwerk kann die Identität der Blockchain-Adresse, welche die Transaktion erstellt und abgesendet hat, und den Inhalt der Transaktion verifizieren.

Blockchain-Adresse „m“ = f_a ( ÖSA_m )

f_a Funktion zur Berechnung der Blockchain-Adresse
ÖSA_m steht in der Transaktion (Öffentlicher Schlüssel der Blockchain-
Adresse „m“)

Verifikation, dass die Transaktion des Eigentümers der Blockchain-Adresse „m“, Blockchain-Teilnehmer, signiert worden ist:

V ( Transaktion_x, s_x, ÖSA_m ) = true?

V                     Verifikationsfunktion
ÖSA_m             Öffentlicher Schlüssel aus der Wallet/Transaktion, ist
Blockchain-Adresse „m“ zugeordnet

In der Abbildung unten wird eine neue und signierte Transaktion T_x vom entsprechenden Blockchain-Teilnehmer über die Node N₄ über das P2P-Blockchain-Netzwerk an alle Nodes verteilt, die zu dieser Blockchain gehören. Die Nodes, die nicht direkt mit der N₄ verbunden sind, bekommen die Transaktion von einer direkt verbundenen Node weitergeleitet.

Alle Nodes speichern diese Transaktion in ihrem Transaktionsspeicher, bis das Konsensfindungsverfahren eine Node bestimmt, die einen neuen Block erstellen soll. Durch diese Verfahren sind im Prinzip alle Nodes in der Lage, einen neuen Block zu verifizieren, zu erstellen und zu verteilen. Jede Node, die dann den Block anhängen darf, bestimmt, welche Transaktionen in einen neuen Block aus dem Transaktionsspeicher mit aufgenommen werden.
Kriterien sind: maximale Größe der Blocks, Transaktionsgebühren usw.

In dieser Zeit gilt die Transaktion noch als pending, das heißt, auch noch nicht als unumkehrbar in der Blockchain verstetigt. Während der Wartezeit im Transaktionsspeicher kann der jeweilige Blockchain-Teilnehmer die Transaktionen durch eine sogenannte Double-Spend-Transaktion durch den jeweiligen Blockchain-Teilnehmer rückgängig machen.

Double-Spend bedeutet, dass ein Teilnehmer dieselben Inputs ein zweites Mal versendet und dadurch die ursprüngliche Transaktion ungültig macht. Das heißt, um eine Transaktion rückgängig zu machen, kann der Initiator der Transaktion zum Beispiel eine zweite Transaktion mit den gleichen Inputs, die er sich selbst überweist, umsetzen. Wichtig ist, dass diese zweite Transaktion höhere Gebühren enthält. Dadurch bevorzugt das Netzwerk ihre Verarbeitung vor der ursprünglichen Transaktion, sodass diese ihre Gültigkeit verliert.

Blockchain: Node

Jede Blockchain hat Nodes mit der entsprechenden Blockchain-Technologie, die als Peer-to-Peer-Blockchain-Netzwerk die vielfältigen Mechanismen der Blockchain-Technologie umsetzen. Dabei speichert jede Node eine aktuelle Blockchain-Version mit allen Blöcken und erweitert diese fortlaufend. Grundsätzlich besitzt jede Node, die zu einer bestimmten Blockchain gehört, die gleichen Rechte, um die Blockchain und neue Transaktionen zu speichern und neue Blöcke hinzuzufügen (validieren).
Darüber hinaus kann jede Node signierte Transaktionen mit Daten im Peer-to-Peer-Blockchain-Netzwerk verteilen. Hierbei werden die Transaktionen mit dem geheimen Schlüssel aus der Wallet von dem entsprechenden Blockchain-Teilnehmer signiert. Die Wallet kann in der Node gespeichert sein, aber auch außerhalb.
Eine Node ist ein Teilnehmer im Peer-to-Peer-Network und ein Blockchain-Teilnehmer, wenn sie auch Zugriff auf die Wallet hat (Full Node). Dadurch umfasst eine Node Architektur- und Kommunikations-, Sicherheits- und Vertrauensmechanismen. Dadurch sind in der Node sehr unterschiedliche Funktionen vorhanden, die für eine reibungslose, robuste, sichere und vertrauenswürdige Nutzung der Blockchain-Technologie verantwortlich sind.

P2P-Funktionen
Hier sind die Standard-Funktionen vereint, die für den robusten Betrieb eines Peer-to-Peer-Netzwerks notwendig sind. Beispiele sind: Suchfunktion (lookup), Verteilungsfunktion usw.

Verteilte Validierung
In diesem Funktionsblock sind Validierungsfunktionen vorhanden, die helfen, verteilt eine vertrauenswürde Version der Blockchain auf jeder Node verwalten und verifizieren zu können. Funktionen sind zum Beispiel Überprüfung der Signaturen in den Transaktionen sowie die Syntax und Semantik der Daten und die Validierung der Hashwerte eines neuen Blocks.

Konsensfindung
Die Konsensfindung stellt Funktionen zur Verfügung, die eine Node auswählt, die für die Erstellung eines nächsten Blocks verantwortlich ist. Funktionen sind Proof-of-Work (Mining), Proof-of-Stake und weitere Konsensverfahren sowie die Erstellung eines neuen Blocks. Siehe: Konsensfindungsverfahren bei der Blockchain

Kryptografie
Mithilfe der Kryptografie-Funktionen werden die Transaktionen gesichert. Funktionen und Mechanismen sind: One-Way-Hashfunktionen, Publik-Key-Verfahren, Hardware-Sicherheitsmodule für die sichere Speicherung von Schlüssel und eventuell Verschlüsselungsverfahren für die Verschlüsselung von Daten.

Sonstige
Hier sind weitere Funktionen vereint, die zum Beispiel für die Verwaltung der Blockchain notwendig sind, indizierte Datenbanken und die eigentliche Blockchain.

Blockchain: Teilnehmer

Der Blockchain-Teilnehmer ist die Instanz, die Transaktionen mithilfe der Schlüssel aus der Wallet signieren kann, weil er die Wallet besitzt oder den Zugriff darauf hat. Der Blockchain-Teilnehmer kann eine Person, aber auch ein IT-System oder ein Prozess in einem IT-System, wie Auto, Payment-System, Produktionssystem usw., sein.

Blockchain: Wallet

Eine Wallet ist eine Datenstruktur, in der die geheimen und öffentlichen Schlüssel eines Public-Key-Verfahrens eines Blockchain-Teilnehmers gespeichert sind.

Aus dem öffentlichen Schlüssel wird mithilfe einer Funktion

Blockchain-Adresse = f_a (öffentlicher Schlüssel)

die eindeutige Kennung, die Blockchain-Adresse, berechnet. Der entsprechende Blockchain-Teilnehmer signiert die Transaktion mit dem geheimen Schlüssel seiner Wallet. Der geheime und öffentliche Schlüssel ist der Blockchain-Adresse zugeordnet. Ein Blockchain-Teilnehmer verwendet eine Wallet. Mithilfe des öffentlichen Schlüssels können Teilnehmer überprüfen, ob eine bestimmten Blockchain-Adresse („Wallet“) die Transaktion erstellt hat.

Die grünen Schlüssel-Symbole stellen den öffentlichen Schlüssel und die roten Schlüssel-Symbole den geheimen Schlüssel eines Public-Key-Verfahren einer bestimmten Blockchain-Adresse dar. Angreifer greifen häufig die Wallet an, da sie mit dem geheimen Schlüssel gültige Transaktionen manipulieren oder erstellen können. Wer den geheimen Schlüssel einer Wallet besitzt, ist in der Lage, gültige Transaktionen zu erstellen und damit zu manipulieren.

Anwender können Wallets in verschiedenen Formen nutzen oder speichern. Dazu zählt zum Beispiel eine einfache Datei. Es ist aber auch möglich, eine Wallet auf einem Hardware-Sicherheitsmodul, wie zum Beispiel USB-Stick, für Personen oder High-Level Security Module (HSM) für Server zu realisieren.

Eine weitere Möglichkeit ist es, die Wallet auf einem Papierzettel in Form eines QR-Codes zu halten. Struktur: Unterschiedliche Arten von Nodes aus der Sicht der Wallets, Blockchain und Teilnehmer In der Praxis gibt es unterschiedliche Ausprägungen von Nodes, Wallets und Blockchain-Teilnehmern. Nodes, die die gesamte Blockchain und eine Wallet speichern, werden als „Full Nodes“ bezeichnet.

Für ein portables IT-System, wie zum Beispiel ein Smartphone oder IoT-Geräte wie Autos, ist es allerdings nicht umsetzbar, eine eventuell mehrere Gigabyte große Blockchain zu speichern. Solche Nodes werden auch als „Light Node“ bezeichnet.
Sie speichern nur die aktuellen beziehungsweise für sie „relevantesten“ Blöcke, das sind die Blöcke, an denen die Node selber beteiligt ist. Die Wallet ist sicher im IT-System gespeichert, zum Beispiel in einem Hardware-Sicherheitsmodul (HSM).

Zudem gibt es auch noch sogenannte „Service Nodes“, welche keine direkten Teilhaber sind. Endgeräte, wie Smartphones, nutzen einen Dienst, der virtuelle Wallets anbietet. Die Aktivierung der Dienste muss bei den Service Nodes sicher umgesetzt werden, um Missbrauch zu vermeiden.

Blockchain-Adresse

Die Blockchain-Adresse wird durch den verwendeten öffentlichen Schlüssel, der in der Wallet und in jeder Transaktion steht, repräsentiert. Anschließend wird aus dem öffentlichen Schlüssel mithilfe einer Blockchain-Adress-Funktion – Blockchain-Adresse = f_a (öffentlicher Schlüssel) – die eindeutige Kennung, Blockchain-Adresse, berechnet.

Berechnung der Blockchain-Adresse
Die Blockchain-Adresse bei Bitcoin wird wie folgt berechnet.

Blockchain-Adresse = f_a (öffentlicher Schlüssel)

Durch die Art und Weise, wie die Blockchain-Adressen berechnet werden, sind sie im Prinzip pseudonym. Solange die Blockchain-Adresse und der öffentliche Schlüssel nicht einem Blockchain-Teilnehmer zugeordnet werden können, ist es nicht möglich, diesen zu identifizieren.
Die Pseudonymität wird dann aufgehoben, wenn eine Transaktion einem Blockchain-Teilnehmer zugeordnet werden kann. Ein Beispiel ist die Schnittstelle zu Zahlungssystemen. Immer wenn Geld von einem Bitcoin-Konto auf ein Giro-Konto oder umgekehrt transferiert wird, wird deutlich, wem ein Bitcoin-Konto (Blockchain-Adresse) gehört. Aber auch die Darstellung eines Bitcoin-Kontos auf einer Webseite stellt einen Zusammenhang zum Eigentümer her.

Blockchain-Prinzip: Keine „zentrale Instanz“

Bei der Nutzung einer Blockchain-Technologie gibt es keine „zentrale Instanz“, sondern es sind verschiedene Cyber-Sicherheits- und Vertrauenswürdigkeitsmechanismen auf all ihren Nodes in einem Peer-to-Peer-Blockchain-Netzwerk verteilt.
Jeder kommuniziert über das Internet direkt miteinander. Damit gibt es keinen „Single Point of Failure“ mehr und Logs beziehungsweise Back-ups müssen nicht besonders berücksichtigt werden, da die Datenstruktur sich selbst regeneriert. Durch das Peer-to-Peer-Blockchain-Netzwerk und die verteilten Nodes mit der Blockchain ist eine hohe Robustheit sowie die Redundanz der Daten vorhanden, weil jede Node eine Blockchain-Version gespeichert hat.

Siehe: Konsensfindungsverfahren bei der Blockchain

Weitere Informationen zum Begriff “Blockchain-Technologie”:

„Eine vertrauenswürdige Zusammenarbeit mit Hilfe der Blockchain-Technologie“

„Blockchain-Technologie unter der Lupe“

„Blockchain-Technologie revolutioniert das digitale Business“

„Blockchain als Echtheitsgarant“

„Kryptografie wird Währung – Bitcoin: Geldverkehr ohne Banken“

„Validierung digitaler Nachweise mit der Blockchain“

„Lehrbuch Cyber-Sicherheit“

„Übungsaufgaben und Ergebnisse zu Kapitel 14: Blockchain-Technologie“

„Bücher im Bereich Cyber-Sicherheit und IT-Sicherheit zum kostenlosen Download“

„Vorlesungen zum Lehrbuch Cyber-Sicherheit“

„Vorlesung zu Blockchain-Technologie“

„Blockchain-Technologie – Sicherheit und Anwendungen“

„Wissenschaftliche Perspektiven im Bereich Blockchain“

„BlockChain – Einführung und Einsatzmöglichkeiten“

„Forschungsinstitut für Internet-Sicherheit (IT-Sicherheit, Cyber-Sicherheit)“

„Master-Studiengang Internet-Sicherheit (IT-Sicherheit, Cyber-Sicherheit)“

„Marktplatz IT-Sicherheit“

„Marktplatz IT-Sicherheit: IT-Notfall“

„Marktplatz IT-Sicherheit: IT-Sicherheitstools“

„Marktplatz IT-Sicherheit: Selbstlernangebot“

„Marktplatz IT-Sicherheit: Köpfe der IT-Sicherheit“

„Vertrauenswürdigkeits-Plattform“

Summary

Article Name

Blockchain-Technologie

Description

Mit Hilfe der Blockchain-Technologie werden Vertrauensdienste angeboten, die neue Möglichkeiten im Rahmen der Digitalisierung für mehr IT-Sicherheit und Vertrauenswürdigkeit anbieten.

Author

Prof. Norbert Pohlmann

Publisher Name

Institut für Internet-Sicherheit – if(is)

Publisher Logo