Blockchains für digitale Assets
Blockchains sind Anwendungen, die auf Schicht 7 des OSI-Stacks zugänglich sind. Sie bieten ein verteiltes, kryptografisch gesichertes digitales Hauptbuch (distributed digital ledger), das ohne zentrale Instanz auskommt. Daher muss es einen Konsensmechanismus für die Aufzeichnung von Transaktionen und einen Anreizmechanismus für die Parteien geben, welche die Arbeit erledigen. Diese Struktur ermöglicht Transaktionen zwischen Parteien, zwischen denen kein bestehendes Vertrauensverhältnis besteht. Die Transaktionen sind kostenpflichtig.
Die Wallet als Authentisierung
Die Verbindung zu einer Blockchain erfordert eine Wallet (Brieftasche) zur Authentisierung und zur Registrierung digitaler Vermögenswerte oder anderen digitalen Nachweisen auf dieser Blockchain. Der Transaktionsnachweis für den Erwerb oder Verkauf dieser digitalen Vermögenswerte befindet sich auf der Blockchain selbst. Der Besitz einer Wallet für eine bestimmte Blockchain ist eine Voraussetzung für den Zugang zu dieser bestimmten Blockchain und zu den der Wallet zugewiesenen Vermögenswerten.
Blockchains verwenden asymmetrische Kryptografie für die Benutzerauthentifizierung. Jeder Nutzer hat seinen eigenen privaten und öffentlichen Schlüssel. Der private Schlüssel wird in der Wallet gespeichert, der öffentliche dient als Adresse auf der Blockchain. Das Paar aus privatem und öffentlichem Schlüssel jedes Nutzers für eine bestimmte Blockchain ist auf die Verwendung auf einer bestimmten Blockchain beschränkt.
Um auf verschiedene Blockchains zugreifen zu können, benötigt ein Nutzer entweder eine andere Wallet für jede dieser Blockchains oder eine Meta-Wallet, die verschiedene Wallets für verschiedene Blockchains enthalten kann. Die meisten Wallets haben auch eine Webschnittstelle, und die meisten Meta-Wallets werden über Webdienste zur Verfügung gestellt. Jede Blockchain hat ihren eigenen Token, z. B. Bitcoin für das Bitcoin-Netzwerk und Ether für Ethereum. Die Übertragbarkeit von Vermögenswerten ist begrenzt. Bitcoins können nicht direkt auf die Ethereum-Blockchain übertragen werden und umgekehrt funktioniert das auch nicht direkt. Es geht zur Zeit nur über einen Vermittler wie BTCrelay.org tp://btcrelay.org/ und das auch nur beschränkt.
Bei Blockchains, die Smart Contracts unterstützen, hat jeder Smart Contract wie jeder Nutzer seine eigene Adresse auf der Blockchain (e.g. Ethereum). Der Smart Contract muss mit Token ausgestattet werden, damit er ausgeführt werden kann. Die Vertragsausführung kostet und die Kosten sind von den jeweils aktuellen Transaktionskosten der Blockchain abhängig. Blockchains bieten die Möglichkeit zur Nutzung einer dezentralen, kryptographisch abgesicherten und fälschungssicheren Buchführung und zur Transaktionsausführung. Sie sind aber keine Datenbanken und können nur eine sehr begrenzte Anzahl Transaktionen pro Sekunde ausführen.
Netzwerkperspektive
Aus Netzwerkperspektive sind Blockchains Applikationen auf Layer 7 des OSI-Stacks und bauen ihre eigene Infrastruktur auf.
Diagramm Blockchain in Relation zum OSI-Modell
Herausforderungen
Blockchains stehen vor mehreren Herausforderungen. Die wichtigsten sind:
- Komplexität der Nutzung
- Unterschiedliche Blockchains, die eine eigene Wallet für diese Blockchain voraussetzen, meist mit eigenen Tokens
- Daten auf einer Blockchain sind öffentlich, nicht privat. Daher sollten private Daten auf einer öffentlichen Blockchain nicht öffentlich zugänglich sein.
- Die Authentisierung gegenüber einer Blockchain erfolgt über eine Wallet. Die Wallet selbst benötigt einen anderen Authentisierungsmechanismus, um sicherzustellen, dass der Besitzer einer Brieftasche tatsächlich der verfügungsberechtigte Eigentümer ist. Der private Schlüssel in der Wallet ist eine Ein-Faktor-Authentisierung. Wer im Besitz des privaten Schlüssels ist, kann auf die digitalen Vermögenswerte zugreifen, die dieser Brieftasche zugeordnet sind. Ein weiterer Schutz ist nicht vorgesehen. Nur zusätzliche Authentisierungsmechanismen können einen Missbrauch verhindern.
- Mangelnde Skalierbarkeit/Transaktionskapazität
- Hohe Transaktionskosten
Für eine allgemeine Nutzbarkeit der Technologie ausserhalb des Handels von digitalen Vermögenswerten müssen diese Probleme gelöst werden. Selbst der Handel mit digitalen Vermögenswerten ist bei der Bitcoin Blockchain und der Ethereum Blockchain bei der Ausführung auf diesen Blockchains teuer. Für die Lösung dieser Problematik gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Ansätze.
Die ersten drei Herausforderungen gelten für alle Blockchains, während die anderen beiden primär für Bitcoin und Ethereum zutreffen. Für Ethereum gibt es aber bereits erste Lösungen, welche das Problem der mangelnden Skalierbarkeit und das Problem der hohen Transaktionskosten beheben: Sidechains und Layer 2-Roll-ups. Und die Layer 2-Roll-ups können auch das Problem der Öffentlichkeit der Daten auf einer Blockchain, in diesem Fall Ethereum, elegant lösen, indem die eigentlichen Transaktionen und Berechnungen ausserhalb von Ethereum ausgeführt werden. Insbesondere Polygon, Matter Labs und Starkware bieten bereits heute Lösungen.
Publiziert auf www.moneytoday.ch am 19. Januar 2022