Die Shared-Ledger-Technologie ist eine Form der digitalen Datenspeicherung, mit der schnellere und sicherere Möglichkeiten für die Übertragung, den Empfang, die Verfolgung und die Durchführung von Transaktionen geschaffen werden sollen. Blockchain ist die bekannteste Form der Shared-Ledger-Technologie. Sie beruht auf einer dezentralen Architektur, bei der keine vertrauenswürdigen Vermittler benötigt werden. Alle Daten im Zusammenhang mit einer Transaktion, einschließlich ihrer Herkunft, müssen von allen Teilnehmern der Blockchain validiert werden. Nach der Validierung werden die Transaktionsdaten verschlüsselt und in einem neuen Datensatz gespeichert. Eine Kopie der verschlüsselten Daten wird auch in den nachfolgenden Datensatz aufgenommen und bildet das Glied in der Kette. Einmal zu einem Datensatz hinzugefügte Daten können nie wieder gelöscht werden, so dass die Teilnehmer den gesamten Verlauf einer Transaktion nachprüfen können. Die Idee der Blockchain entstand aus der Notwendigkeit, einen Weg zu finden, digitale Währungen vor dem Risiko der Reproduktion zu schützen. Dies führte zur Schaffung von Bitcoin, der ersten „Kryptowährung“ der Welt, die eine starke Kryptografie nutzt, um Online-Zahlungen direkt von einer Partei zur anderen zu ermöglichen, ohne den Umweg über ein Finanzinstitut zu nehmen.

Beschreibung
 

Blockchain ist eine Art von „Shared-Ledger-Technologie“, bei der alle am Netzwerk beteiligten Computer (Knoten) über eine identische Kopie des Hauptbuchs (im Wesentlichen eine Datenbank mit Transaktionen) verfügen. Jedes Mal, wenn eine neue Transaktion zum Hauptbuch hinzugefügt wird, erscheint ein Eintrag dieser Transaktion auch in der Kopie aller Teilnehmer. Die dezentrale Architektur der Blockchain bedeutet, dass jeder Knoten im System nicht nur Kopien des Hauptbuchs in Echtzeit führt, sondern auch jede Transaktion überprüft, bevor sie als neuer Eintrag hinzugefügt werden kann. Daher ist die Blockchain bei der Validierung, Überwachung oder Überprüfung von Transaktionen oder bei der Änderung von Daten nicht von einer einzigen internen oder externen Stelle abhängig; dies wird alles vom Netzwerk durchgeführt. Diese Merkmale gewährleisten die Konsistenz aller in einer Blockchain vorhandenen Daten. Da außerdem alle in einer Blockchain gespeicherten Daten von Anfang an für alle zugänglich sind, können frühere Transaktionen leicht überprüft und zurückverfolgt werden.

Der Begriff „Blockchain“ setzt sich aus den Begriffen „Block“ und „Chain“ (Kette) zusammen:

• Ein Block ist der Datensatz einer Transaktion (z. B. die Übertragung von physischen Vermögenswerten von einem Netzwerkteilnehmer auf einen anderen); und die Kette ist die Infrastruktur, die die Blöcke miteinander verbindet.

Die Kettenkomponente funktioniert über eine „Hashing“-Funktion - einen Algorithmus, der die Transaktionsdaten verschlüsselt, indem er sie in eine Zeichenfolge einer festgelegten Länge aus Buchstaben und Zahlen umwandelt. Die Hashing-Funktion ist unabänderlich, d. h. sie ist im Grunde unentzifferbar. Sobald eine neue Transaktion verifiziert wurde, werden die Daten gehasht. Jeder neue Datensatz enthält seinen eigenen eindeutigen Hash und den eindeutigen Hash des vorherigen Datensatzes, wodurch die beiden miteinander verbunden werden und die Glieder der Kette entstehen. Auf diese Weise lassen sich Manipulationen in einer Blockchain leicht aufdecken, da der Manipulierer den Hash im nächsten Datensatz ändern müsste, um seine Spuren zu verwischen, und dann den Hash im übernächsten Datensatz und im darauffolgenden Datensatz und so weiter. Und das nicht nur in einem Hauptbuch, sondern in allen Hauptbüchern aller an die Blockchain angeschlossenen Knoten.

Blockchain-Systeme werden nach Zugänglichkeit (öffentlich oder privat) und Editierbarkeit (mit oder ohne Bearbeitungsberechtigung) klassifiziert.

• Bei öffentlichen Blockchains ohne Bearbeitungsberechtigung kann jeder am Netzwerk teilnehmen und die Daten lesen und schreiben, ohne eine Berechtigung zu benötigen. Diese Blockchains sind von Natur aus transparent, da alle Aktionen im Netzwerk von allen Teilnehmern validiert werden müssen und für sie sichtbar sind. Jede Aktion, die nicht für alle Teilnehmer sichtbar ist, kann nicht ordnungsgemäß validiert werden. In öffentlichen Blockchains kann jeder die Daten lesen, aber nur ausgewählte Teilnehmer können sie schreiben.
• In privaten Blockchains ist eine Genehmigung erforderlich, um dem Netzwerk beizutreten und daran teilzunehmen. Den Teilnehmern kann eine Mischung aus Lese- und Schreibberechtigungen zugewiesen werden. Diese Möglichkeit, den Netzwerkteilnehmern eine Vielzahl von Berechtigungen zuzuweisen, ist besonders nützlich für Kontexte wie das Gesundheitswesen, in dem bestimmte Aktionen und Informationen privat gehalten werden müssen, die Teilnehmer aber von der Sicherheit einer gemeinsamen Infrastruktur profitieren.

Anwendungen
 

Obwohl Blockchain noch eine recht neue Technologie ist, gibt es bereits einige Lösungen, die bei der Bekämpfung von Fälschungen eingesetzt werden. Solche Lösungen ermöglichen es Unternehmen unter anderem, ihre eigenen Produkt-IDs zu erstellen und ihre eigenen Lieferketten zu überwachen. Es gibt keinen einheitlichen Standard für den Einsatz von Blockchain zur Bekämpfung von Fälschungen, es gibt jedoch Beispiele in Wirtschaftszweigen wie Luxusgüter, Diamanten, Agrarlebensmittel, Elektronik und Pharmazeutika.

Umsetzung
 

Um Ihnen eine Vorstellung davon zu geben, wie Blockchain in der Praxis eingesetzt werden könnte, hier ein Beispiel für die Absicherung einer pharmazeutischen Lieferkette.

• Die Teilnehmer der Kette sind der Hersteller, der Verpacker, der Großhändler, der Vertreiber, der Arzt usw. Ein Teilnehmer kann ein Gerät, eine Person oder eine Einrichtung sein. Jedem Teilnehmer wird ein Schlüssel zugewiesen, der seine spezifische Aktivität im Netz kennzeichnet. Die Ursprungsidentitäten der Teilnehmer bleiben verborgen, und sie sind nur durch diese Schlüssel bekannt - „Hersteller“, „Verpacker“ usw.
• Medikamente sind die „Vermögenswerte“ in der Kette. Jedem Medikament wird ein eindeutiger Schlüssel (oder Hashing) zugeordnet. Die ID des Medikaments ist in Form eines QR-Codes am Produkt angebracht.
• Für die Speicherung der Transaktionsdatensätze muss ein bestimmtes Blockchain-Netzwerk gewählt werden. Bitcoin Blockchain (das Pioniernetzwerk), Ethereum, Hyperledger und BigchainDB sind einige Beispiele für auf dem Markt verfügbare Netzwerke.
• Alle erforderlichen Transaktionen werden in der Blockchain gespeichert. Sobald die Informationen für eine bestimmte Transaktion in die Blockchain eingegeben wurden, können sie nicht mehr geändert werden.
• Die Teilnehmer verwenden eine mobile App, um Transaktionen über die Blockchain durchzuführen.
• Wenn ein neues Medikament produziert wird, erstellt der Hersteller ein eindeutiges Hashing, das ihm zugeordnet wird (eine eindeutige ID). Das Medikament wird in der Blockchain registriert. Es wird als digitaler Vermögenswert im Blockchain-Netzwerk betrachtet, und sein Hashing wird verwendet, um es zu jedem Zeitpunkt im gesamten Netzwerk zu verfolgen.
• Die Inhaberschaft an einem Medikament kann einfach über eine mobile App auf einen anderen Teilnehmer übertragen werden. Mögliche Szenarien sind folgende:
  • der Großhändler kauft das Medikament vom Hersteller - der Hersteller übergibt das Medikament physisch an den Großhändler und gleichzeitig wird eine Übertragungstransaktion auf der Blockchain registriert;
  • der Großhändler verkauft das Medikament an einen anderen Großhändler, einen Vertrieb oder eine Apotheke - der gleiche Übertragungs- und Registrierungsprozess wird angewendet;
  • ein Arzt kauft das Medikament in der Apotheke - der Arzt nutzt die App, um die ID des Medikaments zu erhalten, und kann über die Blockchain anhand der Nachverfolgung des Transportweges vom Hersteller bis zur Apotheke feststellen, ob das Medikament echt oder gefälscht ist:
    • Wenn das Medikament echt ist, wird seine gesamte Produkthistorie angezeigt;
    • wenn es gefälscht ist, wird kein Datensatz angezeigt.

Kosten
 

Die Ermittlung der allgemeinen Kosten, die mit der Einrichtung einer kommerziellen Blockchain-Lösung im Rahmen der Produktion verbunden sind, ist nicht einfach, da jede Lösung sehr spezifisch auf den jeweiligen Kontext und den Umfang der Umsetzung abgestimmt ist. Die wichtigsten Faktoren, die sich auf die Kosten auswirken, sind die Art des verwendeten Blockchain-Netzwerks (öffentlich oder privat) sowie das Transaktionsvolumen und die Größe. Zu bedenken ist auch, dass Blockchain-Lösungen eine erhebliche Menge an Energie benötigen, um ihre Verarbeitungsgeschwindigkeit und Leistung zu erbringen, und daher sehr viel energieintensiver sind als zentralisierte Peer-to-Peer-Netzwerke.

Allerdings sparen Blockchains in anderen Bereichen Geld. Da Blockchain-basierte Lösungen die Möglichkeit bieten, Verträge und Zahlungen reibungslos und sicher ohne Beteiligung Dritter abzuwickeln, entfallen die mit den derzeitigen physischen Vertrags- und Zahlungsverfahren verbundenen Überprüfungs- und Transaktionskosten durch Dritte.