Blockchain Johannes Kofler AKKT Forschungsgesellschaft Eröffnungskonferenz LIT Lab Digitale Transformation und Recht Johannes Kepler Universität Linz 12. Januar 2018

Agenda Was ist Blockchain? Wie funktioniert Blockchain? Was sind die Eigenschaften/Vorteile? Was sind die Anwendungen?

Geschichte 2008/09: „Satoshi Nakamoto“ veröffentlicht Open-Source-Implementierung von Bitcoin Zugrundeliegende Technologie: Blockchain Bitcoin-Blockchain: öffentliche Netzwerk- Datenbank, enthält alle jemals getätigten Transaktionen (derzeit ca. 150 GB) Bitcoins sind digital, aber nicht duplizierbar Sicherheit durch kryptographisches Protokoll Blockchains können viel mehr als nur Bitcoin

Kryptowährungen Derzeit ca. 1400 Kryptowährungen (Bitcoin, Ethereum, Ripple, Litecoin, …) Gesamte Marktkapitalisierung: ca. 700 Mrd. USD (sehr volatil) Chart: https://coinmarketcap.com/currencies/bitcoin/

Über Kryptowährungen Eric Schmidt (Google) „[bitcoin] is a remarkable cryptographic achievement and the ability to create something which is not duplicable in the digital world has enormous value“ (März 2014) Jamie Dimon (JPMorgan) „worse than tulip bulbs“, „it's a fraud“ (Sept. 2017) Peter Thiel (Clarium Capital, Palantir, Facebook) „if bitcoin ends up being the cyber equivalent of gold it has a great potential left“ (Oct. 2017) Warren Buffett (Berkshire Hathaway) “with almost certainty [cryptocurrencies] will come to a bad ending” (Jan. 2018)

Klassische Buchführung versus Blockchain Datenbank kontrolliert durch zentrale und vertrauenswürdige Instanz Blockchain Jeder Teilnehmer hat eine eigene Kopie der Datenbank Bild: Financial Times

Die Blockchain-Technologie 1 2 3 4 Alice pays Bob $100 Alice Transaktionen werden in Ledger (Bestandsbuch) eingetragen Signaturen nach einem Public-Key-Verfahren Multiple Signaturen unmöglich durch „Zeilennummern“ Bilder (hier und auf nachfolgenden Seiten): 3Blue1Brown

Die Blockchain-Technologie Keine zentrale Instanz; jeder hat ein eigenes Ledger Transaktion („Alice pays Bob 100 LD“) wird von Alice unterschrieben und veröffentlicht und dann in vielen weiteren lokalen Ledgers eingetragen Aber wie kann man sicherstellen, dass die Ledgers übereinstimmen?

Die Blockchain-Technologie Garantie der Übereinstimmung durch Rechenarbeit: „Proof of work“ Hauptwerkzeug: Hash-Funktionen

Die Blockchain-Technologie Die Hash-Funktion SHA256 produziert für jeden Input („Message“) deterministisch einen 256 Bit langen Output („Hash“) Kleinste Änderungen der Message erzeugen vollkommen anderen Hash Hash quasi-zufällig: „unmöglich“ vom Hash auf Message zu schließen Ein Hash ist wie ein Fingerabdruck (quasi-eindeutige Identifikation), 2256 ≈ 1077

Die Blockchain-Technologie Nach gewisser Ledger-Größe (zB. 1 MB) muss Block „verifiziert“ werden Proof of work: Zahl finden, sodass resultierender Hash mit (zB.) 30 Nullen beginnt Einzige Möglichkeit: Brute-Force-Methode, hier ~1 Mrd. Versuche Überprüfung einfach und schnell: einmaliges Nachrechnen

Die Blockchain-Technologie Hash eines Blocks wird zum Header des nächsten Blocks Aneinanderkettung von Blocks: Block Chain Führt zu einer ununterbrochenen Kette aller Transaktionen

Die Blockchain-Technologie Ersteller eines Blocks bekommt Belohnung Belohnung wird zur bestehenden Geldmenge einfach hinzugefügt Block-Verifikation: „Mining“ (viel Arbeit, erhöht Ressourcenmenge)

Die Blockchain-Technologie http://www.bitcoinblockhalf.com/ Alle 210 000 Blocks wird Belohnung halbiert; Gesamtzahl schürfbarer Bitcoins: 210 000 ∙ (50 + 25 + 12,5 + 6,25 + …) = 21 000 000 Weltweiter Stromverbrauch aller Bitcoin-Miner: derzeit ca. 30 TWh pro Jahr (mehr als Irland oder Marokko)

Die Blockchain-Technologie Wenn verschiedene Ketten im Umlauf sind, gilt die längere Vertrauen durch Rechenarbeit

Die Blockchain-Technologie Nur 4 Transaktionen pro Sekunde durchschn. 1700 pro Sekunde Miner können zusätzlich Transaktionsgebühren verlangen Bitcoin eher langsam, daher teuer Andere Kryptowährungen besser für Zahlungsverkehr geeignet

Die Blockchain-Technologie Zentrale Bestandteile: Digitale Signaturen einzelner Transaktionen Ledger = Währung Dezentrales Netzwerk Verifikation von Blöcken durch Rechenarbeit: „Proof of work“ Belohnung des Verifizierens: „Mining“ Aneinanderreihung von Blöcken: „Blockchain“

Eigenschaften von Blockchain-Kryptowährungen Allgemein für Blockchain Spezifisch für Kryptowährungen Bilder: Finanzfluss

Anwendungen von Blockchain vs Quelle: Coinbase Quelle: McKinsey (Jan. 2017) Quelle: Business Insider Quelle: aciworldwide.com

Anwendungen von Blockchain Zahlungsverkehr - Kryptowährungen - Cross border payments - Smart Money Smart Contracts - Versicherungspolizzen - Energiewirtschaft - Rechtemanagement Logistik - Supply Chain E-Government - Grundbücher - elektr. Gesundheitsakte - Echtzeit-Besteuerung

Zusammenfassung Kryptowährungen (Bitcoin etc) basieren auf Blockchains Blockchains: dezentrale Datenbanksysteme Blöcke werden durch kryptographisches Protkoll aneinandergekettet Sicherheit: basiert auf Rechenleistung in einem Netzwerk vieler Teilnehmer Zahlreiche potentielle Anwendungen