Eine Blockchain ist eine verteilte Datenbank, die durch kryptographische Verfahren gegen Manipulation geschützt ist und die nur erweitert werden kann: Bestehende Einträge können nachträglich nicht mehr geändert werden („append-only“). Neue Einträge, sog. „Blöcke“, werden ausschließlich im Rahmen eines Konsensverfahrens erstellt, bei dem sich typischerweise eine Mehrheit der beteiligten Rechnersysteme über das Netzwerk einigen müssen. Meist kommt das Proof-of-Work-Verfahren zum Einsatz. Die Blöcke sind mit Zeitstempeln und Hashwerten werden. Sie beinhalten zudem den Hashwert des vorherigen Blocks, so dass eine nachträgliche Veränderung zuverlässig erkannt werden kann. Der Hashwert wird durch eine Hashfunktion gebildet, die bei kleinen Änderungen der Eingabe große Änderungen des Ergebnisses ergibt, während es gleichzeitig nur mit hohem Rechenaufwand möglich ist, zu gegebenen Hashwerten gezielt entsprechende Eingaben zu errechnen. Auf diese Weise werden die Blöcke eine Blockchain so verkettet, dass jeder Block den vorherigen Block zu authentifizieren erlaubt und somit gegen Manipulation sichert. Durch den Konsensmechanismus wird sichergestellt, dass jeder Block nur einen authentischen Nachfolger haben kann, so dass sich eine eindeutige und manipulationssichere Kette ergibt. In den Blöcken einer Blockchain lassen sich dann beliebige, nachträglich nicht mehr änderbare Nutzdaten ablegen, die, sofern sie mit kryptographischen Signaturen versehen sind, eine eindeutige, nicht abstreitbare Zuordnung der hinterlegten Daten zu den Besitzer*innen entsprechender kryptographischer Signaturschlüssel erlauben. Dies erlaubt insbesondere die Umsetzung einer dezentralen Buchhaltung („Distributed-Ledger-Technologie“, DLT). Die heute bekannteste Anwendung der DLT sind Kryptowährungen wie Bitcoin oder Ethereum, bei denen in den Nutzdaten Finanztransaktionen wie in einem Kontobuch der Buchführung (engl. „ledger“) abgelegt werden.
Neben der Implementation von Kryptowährungen lassen sich Blockchains überall dort einsetzen, wo eine dezentrale, manipulationssichere Datenhaltung erforderlich ist, ohne dass auf eine vertrauenswürdige Instanz zurückgegriffen werden kann. Blockchains können öffentlich (wie im Fall von Kryptowährungen) und privat innerhalb einer definierten Nutzergruppe geführt werden. Hierzu gehören Anwendungen im Bereich von Lieferketten, CO₂-Zertifikatehandel oder Vertragsmanagement, insb. im Bereich der Smart Contracts.
Insbesondere wegen des hohen Rechenaufwands und des damit einhergehenden Energieverbrauchs sind Blockchains mit dem Proof-of-Work-Verfahren in die Kritik geraten. Der Energieverbrauch ließe sich durch alternative Konsensmechanismen wie Proof-of-Stake deutlich reduzieren. Dennoch erreichen Blockchains erwartbar nicht die Effizienz traditioneller Datenbanksysteme, so dass ihr Einsatz nur dort sinnvoll ist, wo sich besondere Anforderungen an die technisch abgesicherte Vertrauensbildung stellen.
Literatur
Grieger/v. Poser/Kremer ZfDR 2021, 394.