Wichtigste Erkenntnisse:

• • Öffentliche Blockchains bieten per se mehr allgemeine Netzwerksicherheit, da die grosse Anzahl an Netzwerkknoten die Immutability bewahrt.
  • Die Entwicklung von Verschlüsselungs- und Datenschutztechnologien verringert die Bedenken hinsichtlich Vertraulichkeit auf offenen Blockchains.
  • Durch die Nutzung öffentlicher Blockchains können Unternehmen Kosten sparen, da die Wartung des Netzwerks dezentral abläuft.

Was macht öffentliche Blockchains langfristig erfolgreicher als ihre privaten Pendants? Was sind die Vor- und Nachteile beider Blockchain-Typen und welche eignen sich für bestimmte Zwecke am besten? Dieser Artikel liefert eine Definition öffentlicher und privater Blockchains und gibt einen kurzen Überblick über deren Gemeinsamkeiten, Unterschiede und jeweilige Anwendungsfälle.

Was sind öffentliche und was sind private Blockchains?

Nomen est omen: Öffentliche Blockchains sind vollständig öffentlich und für jedermann zugänglich, was bedeutet, dass jeder mit Internetverbindung einen Beitrag zu einer Blockchain leisten und mit ihr interagieren darf. So kann jede Person die Software einer öffentlichen Blockchain herunterladen und ihren eigenen Knoten betreiben, wodurch sie ihre Informationen verifizieren und/oder neue Blocks zur Blockchain hinzufügen kann.
Da sie offen für jedermanns Beitrag sind, setzen sich beliebte öffentliche Blockchains wie Bitcoin, Ethereum und Tezos aus Tausenden von Knoten zusammen, die aktiv zum Erhalt der Blockchain beitragen. Dadurch entsteht ein globales und dezentrales Netzwerk unabhängiger Knoten, in dem jeder Knoten mit anderen Knoten kommuniziert und die Arbeit anderer Knoten verifiziert, anstatt dass dies durch eine zentrale Stelle oder eine kleine Gruppe von Instanzen geschieht, die das System kontrollieren.

Der Betrieb von Knoten in einer privaten Blockchain hingegen (z. B. Hyperledger oder R3 Corda) ist nur Parteien vorbehalten, denen zuvor Zutritt gewährt wurde. Der Zugriff auf eine private Blockchain kann durch verschiedene Methoden wie Authentifizierung durch Identitätsmanagementsysteme oder durch den Betrieb der Blockchain in einem isolierten Netzwerk eingeschränkt werden.

Das Verhältnis von öffentlichen und privaten Blockchains ist analog zu dem von Internet und Intranet. Als in den 1980er Jahren die gewerbliche Computernutzung an Fahrt gewann, richteten viele Unternehmen ein Intranet ein. Wie das Internet ist auch ein Intranet ein Netzwerk, auf das jedoch nur autorisierte Benutzer zugreifen dürfen, wohingegen das Internet allen zur Nutzung offensteht. Im Lauf der Zeit fanden im Internet weitaus grössere Innovationen statt, und Intranets wurden immer weniger genutzt.

Die Terminologie in der Blockchain-Branche befindet sich zwar noch im Entwicklungsstadium und ist nicht allgemein festgelegt, doch ein Synonym für private Blockchains ist “permissioned Blockchains” (genehmigungspflichtige Blockchains), wohingegen öffentliche Blockchains oft als “permissionsless Blockchains” (genehmigungsfreie Blockchains) bezeichnet werden. Private (genehmigungspflichtige) Blockchains werden von vorgewählten Teilnehmern wie etwa Mitgliedern eines Konsortiums betrieben. Das bedeutet, dass die Teilnehmer von privaten (genehmigungspflichtigen) Blockchains bekannt sind und dass durch On- oder Off-Chain-Kontrollen (wie durch eine Regulierungs- oder Prüfstelle) geprüft wird, ob diese Teilnehmer nicht betrügerisch handeln. Da alle Beteiligten bekannt sind, kann Fehlverhalten, wie das Hinzufügen eines Fälschungsgeschäfts in einen Block, geahndet werden (z. B. durch eine vereinbarte Geldstrafe).

Da jeder einer öffentlichen Blockchain beitreten kann, können die Teilnehmer anonym sein und durch die Aussicht angeregt werden, die Mutterwährung dieser Blockchain als Belohnung dafür zu erhalten, dass sie sich an das Protokoll und die Regeln der Blockchain halten. Bei Proof-of-Stake-Blockchains (siehe Kasten unten) wie Tezos können die Teilnehmer auch einen Teil ihres gestakten Einsatzes verlieren, wenn sie die Protokollregeln nicht befolgen und von einem anderen Blockchain-Teilnehmer (“Accuser”) beschuldigt werden. Der Accuser erhält diesen Anteil dann für seine durchgeführte Verifizierungsarbeit. Jede Blockchain, ob privat oder öffentlich, benötigt ein Kontrollsystem, um sicherzustellen, dass sich die Teilnehmer gemäss dem Protokoll und den Regeln der Blockchain ordnungsgemäss verhalten.

Proof of Work vs. Proof of Stake:

Proof of Work (PoW) und Proof of Stake (PoS) sind zwei mögliche Methoden (“Konsensalgorithmen”), mit denen bestimmt wird, welche Blockchain-Teilnehmer Blocks zu einer Blockchain hinzufügen und validieren dürfen. Die Teilnehmer werden für das Hinzufügen und Validieren von Blöcken zu einer Blockchain finanziell vergütet. Die Belohnungen umfassen in der Regel eine “Blockprämie” plus die Transaktionsgebühren aus einem Block.

PoW wird beispielsweise bei Bitcoin und Ethereum verwendet, und die Teilnehmer müssen eine mathematische “Rechenaufgabe” lösen. Die Lösung der Rechenaufgabe erfordert viel Rechenleistung (Hardware und Strom), und der erste, der die Rechenaufgabe lösen kann, darf der Blockchain einen neuen Block hinzufügen (der Prozess wird “Mining” genannt). Die Schwierigkeit, die Rechenaufgabe zu lösen, ist proportional zur Gesamtmenge an Rechenleistung, die für die Lösung der Aufgabe eingesetzt wird. Da viel Rechenleistung für den Versuch aufgewendet wird, eine bestimmte Aufgabe zu lösen, verbrauchte die Bitcoin-Blockchain beispielsweise im Juli 2019 so viel Energie wie die ganze Schweiz in diesem Monat.

PoS-basierte Blockchains verbrauchen nicht so viel Energie, da die Partei, die einen Block hinzufügen (bei Tezos wird dieser Prozess “Backen” genannt) oder validieren darf, vorher festgelegt wird. Alle Teilnehmer haben die Möglichkeit, Blöcke proportional zu ihrem Einsatz an Token (“Stake”) zu validieren, um den nächsten Block zu backen oder zu validieren.

Was sind offene und geschlossene Blockchains?

Neben öffentlich oder privat werden Blockchains oft auch als “offen” oder “geschlossen” bezeichnet, um anzuzeigen, wer die Daten auf einer Blockchain lesen (d. h. sammeln und analysieren) darf. In einer offenen Blockchain gespeicherte Daten können von jedem Blockchain-Teilnehmer gelesen werden, während in einer geschlossenen Blockchain nur wenige Teilnehmer Daten lesen dürfen.

Mit diesen zwei Gegensätzen öffentlich/privat und offen/geschlossen gibt es insgesamt vier grundlegende Merkmale von Blockchains. Jedes dieser Merkmale eignet sich für unterschiedliche Anwendungsfälle:

• • • Öffentlich und offen: Damit sind Blockchains gemeint, auf die sich Menschen in der Regel beziehen, wenn sie von öffentlichen Blockchains sprechen. Öffentliche und offene Blockchains sind für jedermann verfügbar, und die schriftlichen Daten sind auch allgemein zugänglich und lesbar. So unterstützen öffentliche und offene Blockchains Anwendungsfälle wie öffentliche/transparente Ledger, in denen jeder die Daten lesen und überprüfen kann (z. B. Kontostände von Währungsbeständen oder anderen Assets wie In-Game-Assets/Trophies oder welche Sportwetten von den Teilnehmern der Blockchain platziert wurden).
• • • Öffentlich und geschlossen: Ein Anwendungsfall für diese Art von Blockchain sind zum Beispiel Abstimmungen oder Wahlen. Jeder kann seine Stimme oder Meinung in die Blockchain schreiben, aber nur die Abstimmungsorganisatoren dürfen die Abstimmungsergebnisse lesen. Öffentliche und geschlossene Blockchains werden häufig für medizinische, rechtliche oder finanzielle Anwendungsfälle verwendet, bei denen Kunden oder Interessenten vertrauliche und/oder personenbezogene Daten für den eingeschränkten Zugriff durch die entsprechenden Unternehmen speichern können.
• • • **Privat und offen:**Diese Art privater Blockchain wird üblicherweise in Lieferketten eingesetzt, wo nur Lieferanten den Lieferstatus auf die Chain schreiben können, aber jeder Teilnehmer der privaten Blockchain den Status verfolgen und die Informationen einsehen kann.
• • • **Privat und geschlossen:**Private und geschlossene Blockchains ermöglichen Anwendungsfälle, bei denen nur vertrauenswürdige und bekannte Mitglieder die Daten in der Blockchain schreiben und lesen können (z. B. eine Interbanken-Blockchain, auf die Banken Vermögenswerte transferieren).

Gute Gründe für die Nutzung einer privaten (genehmigungspflichtigen) Blockchain

Unternehmen entscheiden sich häufig für private Blockchains anstatt für öffentliche Blockchains, da sie:

• • • sehr spezifische Anwendungsfälle implementieren müssen (z. B. schnellere Ausführung von Transaktionen mit einer kundenspezifischen privaten Blockchain),
      • Bedenken hinsichtlich des Datenschutzes und der Vertraulichkeit haben oder
      • in regulierten Bereichen operieren, die den Einsatz einer privaten Blockchain erfordern.

Eine private Blockchain bietet diesen Unternehmen oder Konsortien mehr Kontrolle über die Blockchain, da sie entscheiden, wer Daten schreiben und wer teilnehmen kann.

Eine private Blockchain wird nur von autorisierten Mitgliedern oder manchmal auch nur von einer Teilmenge oder einem Mitglied betrieben. Damit ist eine private Blockchain zentralisierter als eine öffentliche Blockchain, die aus Tausenden von Knoten besteht.

Die Zustimmung autorisierter Mitglieder dieser Gruppe würde es ihnen sogar erlauben, Blocks zu entfernen und zu einem früheren Chain-Zustand zurückzukehren. Eine solche Zustimmung oder Vereinbarung zwischen einer kleinen Gruppe von zugelassenen Blockchain-Teilnehmern ist einfacher als in einer globalen, dezentralen Blockchain mit Tausenden oder Zehntausenden Teilnehmern mit unterschiedlichen Hintergründen und Zielen.

Darüber hinaus bedeutet der Betrieb einer privaten Blockchain auch, dass das Unternehmen oder Konsortium Personen mit entsprechender Expertise und Erfahrung benötigt, um die private Blockchain zu betreiben. Neben den erforderlichen Personalressourcen müssen zudem Kosten für Infrastruktur und Lizenzen berücksichtigt werden. Private Blockchain-Technologien und -Dienste werden oft von Start-ups angeboten. Dabei werden die privaten Blockchains von diesen Start-ups für einen konkreten Anwendungsfall entwickelt und/oder spezifisch angepasst. Das Unternehmen setzt sich damit zusätzlichen Kontrahentenrisiken aus, zu denen auch Szenarien gehören, in denen das Start-up nicht mehr verfügbar ist (z. B. infolge von Insolvenz).

Ist eine private Blockchain dank ihres privaten Charakters sicherer?

Eine private Blockchain scheint auf den ersten Blick sicherer zu sein, da man sich fragen könnte: Wie kann man eine private Blockchain hacken, die “gesperrt” ist und zu der nur autorisierte Teilnehmer Zugang haben?
Dabei wird jedoch nicht berücksichtigt, dass die Mitarbeiter wie Lieferanten, Berater und Auftragnehmer oft die Hauptursache für Sicherheitsvorfälle sind und dass Hacker bereits erfolgreich in Netzwerke eindringen konnten (z. B. die “Cloud Hopper Attacks”).

Wäre es nicht besser, sich auf eine öffentliche Blockchain und ihre global verteilte Gemeinschaft zu verlassen, in der verschiedene Parteien mit unterschiedlichem Hintergrund, Erfahrungsschatz und Fachwissen die öffentliche Blockchain täglich nutzen und testen und Sicherheitslücken bekanntgeben und beheben, falls sie solche erkennen?

Darüber hinaus ist der Quellcode der meisten öffentlichen Blockchains öffentlich zugänglich und kann von jedem eingesehen werden. Dieses Konzept der Open-Source-Software ist beliebt und wird von einer Vielzahl von Anwendungen, aber auch von Betriebssystemen (wie Linux oder Android) weithin praktiziert. Ein Hauptvorteil von Open-Source-Lösungen besteht darin, dass jeder eingeladen ist, den Code einzusehen, um Funktionen und Sicherheit zu verstehen und zu überprüfen. So muss man nicht darauf vertrauen, dass ein Unternehmen oder Subunternehmen die sicherheitskritischen Funktionen auch tatsächlich korrekt und rechtzeitig implementiert oder repariert. Um auf die erwähnte Analogie von Internet vs. Intranets zurückzukommen: Auf öffentlichen Blockchains können mehr Innovationen vorangetrieben werden, da sie offen und für jedermann zum Herumbasteln zugänglich sind.

Welche Blockchain wird wahrscheinlich langfristig bestehen bleiben?

Durch die jüngsten Entwicklungen bei den Verschlüsselungs- und Datenschutztechnologien (z. B. Zero-Knowledge-Beweise) können öffentliche Blockchains einige der Bedenken ausräumen, die viele Unternehmen oft haben, insbesondere in Bezug auf Datenschutz und Diskretion. Darüber hinaus steigern sogenannte Second-Layer-Skalierungstechnologien für Blockchains wie Plasma (Marigold auf Tezos) oder Lightning die Geschwindigkeit und Skalierbarkeit öffentlicher Blockchains. Infolgedessen werden die Gründe für die Implementierung einer privaten Blockchain oft hinfällig, da sie durch die jüngsten technologischen Entwicklungen irrelevant werden.

Der Einsatz einer öffentlichen Blockchain anstelle einer privaten Blockchain kann Unternehmen auch dabei unterstützen, Kosten zu sparen, da sie nicht für den Betrieb und die Wartung des gesamten Blockchain-Netzwerks verantwortlich sind und sich stattdessen auf die Integration ihrer Anwendungsfälle in die Blockchain und weitere Innovationen konzentrieren können. Auch der Unterschied zwischen offenen und geschlossenen Blockchain-Typen wird aufgrund einiger der oben genannten technologischen Verbesserungen verschwinden, aber diese Typendefinition wird weiterhin für die Charakterisierung von Anwendungsfällen gelten.

Darüber hinaus gehen wir davon aus, dass öffentliche Blockchains und deren Nutzung einen ähnlichen Entwicklungszyklus durchlaufen werden wie das Internet. Die Unternehmen führten im sehr frühen Stadium des Internets eigene Netzwerke (Intranets) ein mit Dutzenden von Servern, die die von ihnen benötigten Anwendungen hosteten. Heutzutage beziehen viele Unternehmen ihre Anwendungen direkt aus dem Internet (der Cloud), sodass statt der Kosten für den Betrieb und die Wartung interner Netzwerke und Anwendungssysteme nur noch der Internetzugang über einen lokalen Internetanbieter bezahlt werden muss.

Letztlich werden Blockchains nur dann erfolgreich sein, wenn sie Wert generieren. Ähnlich wie das Internet hängt der Wert von Blockchains von der Konnektivität und von Netzwerkeffekten ab, die auf öffentlichen Chains entstehen und die auf privaten Chains jedoch nur fragmentiert vorhanden sind. Tokenized Assets wie digitale Aktien oder Anleihen können beispielsweise nicht zwischen privaten Chains ausgetauscht werden, was bedeutet, dass man, um Inhaber einer digitalen Sicherheit zu sein, die auf einer privaten Chain tokenisiert ist, Mitglied des Konsortiums für die private Chain sein muss. Angesichts der Grösse und des Umfangs der privaten und öffentlichen Kapitalmärkte wäre es praktisch unmöglich, alle Teilnehmer in einem privaten Chain-Netzwerk zusammen zu bringen. Aufgrund der Fragmentierung würde zudem Wert zerstört, anstatt geschaffen zu werden. Mit öffentlichen Chains können sich mehr Marktteilnehmer einbringen, was eine grössere Konnektivität und einen verbesserten Wertaustausch ermöglicht und somit allen Beteiligten einen Mehrwert bietet. Da sich die Technologie öffentlicher Chains weiterentwickelt, wird die grundlegend überlegene Ökonomie öffentlicher Chains unweigerlich zur Obsoleszenz privater Chains und letztlich zu einer robusten digitalen Wirtschaft auf der Grundlage öffentlicher Blockchains führen.

Fazit

Öffentliche Blockchains sind eine sehr gute Alternative zu herkömmlichen Lösungen, insbesondere wenn verschiedene Parteien Accountability, Transparenz und Unveränderbarkeit von Zuständen wie Wareneigentum, Vermögensbilanzen, Herkunftsnachweise, Besitznachweise usw. digital sicherstellen und aufzeichnen wollen. Demnach entwickeln sich öffentliche Blockchains schnell zu einer Technologie, mit der jeder Wirtschaftszweig geeignete Anwendungsfälle finden kann.

Die Gründe für die Nutzung einer privaten Blockchain werden durch die fortlaufende Implementierung neu entwickelter Verschlüsselungs- und Datenschutztechniken durch öffentliche Blockchains wie Tezos immer obsoleter. Die Nutzung einer öffentlichen Blockchain wie Tezos bietet Zugang zu einer globalen, dezentralen Blockchain mit einer immensen Community. Unternehmen können sich somit auf ihre Anwendungsfälle und Innovationen konzentrieren und die Kosten für den Betrieb der Blockchain selbst der Community und ihren Validatoren überlassen. Ähnlich wie dem Internet steht auch öffentlichen Blockchains eine leuchtende Zukunft bevor.