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Was ist eine "Blockchain"?

Anonim

Wenn Sie die Nachrichten in letzter Zeit angeschaut haben, haben Sie möglicherweise etwas von Blockchain gehört. Es ist ein Konzept, das Daten für bestimmte Zwecke extrem sicher macht. Sie haben es wahrscheinlich in Verbindung mit Bitcoin gehört, aber es gibt Anwendungen, die weit über die beliebten Kryptowährungen hinausgehen. Hier ist eine kurze Erklärung, wie es funktioniert.

Mit der Verschlüsselung beginnt alles

Um Blockchains zu verstehen, müssen Sie die Kryptographie verstehen. Die Idee der Kryptographie ist viel älter als Computer: Sie bedeutet lediglich, Informationen so umzuordnen, dass Sie einen bestimmten Schlüssel benötigen, um sie zu verstehen. Das einfache Decoder-Ringspielzeug, das Sie in Ihrer Kix-Cerealbox finden, ist eine Form der grundlegendsten Kryptographie: Erstellen Sie einen Schlüssel (auch als Chiffre bezeichnet), der einen Buchstaben durch eine Zahl ersetzt, führen Sie Ihre Nachricht durch den Schlüssel und geben Sie dann der Schlüssel zu jemand anderem Jeder, der die Nachricht ohne Schlüssel findet, kann sie nicht lesen, es sei denn, sie ist "geknackt". Das Militär verwendete eine komplexere Kryptographie lange vor Computern (z. B. die Enigma Machine verschlüsselte und dekodierte Nachrichten während des Zweiten Weltkriegs).

Moderne Verschlüsselung ist jedoch vollständig digital. Heutige Computer verwenden Verschlüsselungsverfahren, die so komplex und so sicher sind, dass sie nicht durch einfache, von Menschen gemachte Mathematik gebrochen werden können. Die Computerverschlüsselungstechnologie ist jedoch nicht perfekt. Es kann immer noch „geknackt“ werden, wenn kluge Leute den Algorithmus angreifen, und Daten sind immer noch anfällig, wenn jemand außer dem Eigentümer den Schlüssel findet. Aber auch die Verschlüsselung auf Verbraucherebene, wie die AES 128-Bit-Verschlüsselung, die heute Standard für iPhone und Android ist, reicht aus, um gesperrte Daten vom FBI fernzuhalten.

Die Blockchain ist ein kollaboratives, sicheres Datenbuch

Die Verschlüsselung wird normalerweise verwendet, um Dateien zu sperren, sodass nur bestimmte Personen darauf zugreifen können. Aber was ist, wenn Sie Informationen haben, die von jedem gesehen werden müssen - beispielsweise die Rechnungslegungsinformationen für eine staatliche Behörde, die per Gesetz öffentlich sein muss - und dennoch sicher sein müssen? Dort gibt es ein Problem: Je mehr Menschen Informationen sehen und bearbeiten können, desto weniger sicher sind sie.

Blockchains wurden entwickelt, um die Sicherheitsanforderungen dieser speziellen Situationen zu erfüllen. In einer Blockchain wird die Änderung jedes Mal, wenn auf die Informationen zugegriffen und diese aktualisiert werden, aufgezeichnet und verifiziert, anschließend durch Verschlüsselung versiegelt und kann nicht erneut bearbeitet werden. Die Änderungen werden dann gespeichert und zum Gesamtdatensatz hinzugefügt. Wenn jemand das nächste Mal Änderungen vornimmt, beginnt er wieder von vorne und behält die Informationen in einem neuen „Block“, der verschlüsselt und an den vorherigen Block angehängt ist (daher „Blockkette“). Dieser Wiederholungsvorgang verbindet die allererste Version des Informationssatzes mit der neuesten, sodass jeder alle Änderungen sehen kann, die jemals gemacht wurden, aber nur die neueste Version beitragen und bearbeiten kann.

Diese Idee ist gewissermaßen resistent gegen Metaphern, aber stellen Sie sich vor, Sie befinden sich in einer Gruppe von zehn Personen, die ein LEGO-Set zusammenstellen. Sie können jeweils nur ein Stück hinzufügen und überhaupt keine Stücke entfernen. Jedes Mitglied der Gruppe muss genau vereinbaren, wohin das nächste Stück geht. Auf diese Weise können Sie alle Teile jederzeit sehen - bis zum allerersten Teil des Projekts -, aber Sie können nur das neueste Stück ändern.

Stellen Sie sich für ein etwas relevanteres Dokument ein Kollaborationsdokument vor, z. B. eine Tabelle in Google Docs oder Office 365. Jeder, der Zugriff auf das Dokument hat, kann es bearbeiten. Jedes Mal, wenn Sie es tun, wird die Änderung gespeichert und als neue Tabelle gespeichert. dann im Dokumentverlauf gesperrt. So können Sie die vorgenommenen Änderungen Schritt für Schritt durchgehen, Sie können jedoch nur Informationen zur neuesten Version hinzufügen und nicht die früheren Versionen der Kalkulationstabelle ändern, die bereits gesperrt wurden.

Wie Sie wahrscheinlich gehört haben, wird diese Idee eines sicheren, ständig aktualisierten "Ledgers" hauptsächlich auf Finanzdaten angewendet, wo es am sinnvollsten ist. Verteilte digitale Währungen wie Bitcoin werden am häufigsten für Blockchains verwendet - in der Tat wurde die erste Währung für Bitcoin gemacht und die Idee verbreitete sich von dort aus.

Das technische Zeug: Schritt für Schritt, Block für Block

Wie läuft das eigentlich auf einem Computer ab? Es ist eine Kombination aus Kryptografie und Peer-to-Peer-Networking.

Sie sind möglicherweise mit dem Peer-to-Peer-Dateiaustausch vertraut: Services wie BitTorrent, mit denen Benutzer digitale Dateien effizienter hochladen und herunterladen können als von einer einzelnen Verbindung. Stellen Sie sich die "Dateien" als Kerndaten in einer Blockchain und den Download-Vorgang als Kryptographie vor, die sie aktualisiert und sicher hält.

Oder, um zu unserem Beispiel für Google Text & Tabellen zurückzukehren: Stellen Sie sich vor, dass das von Ihnen bearbeitete Dokument nicht auf einem Server gespeichert ist. Stattdessen befinden sie sich auf dem Computer jedes Einzelnen, die sich ständig gegenseitig überprüfen und aktualisieren, um sicherzustellen, dass niemand die vorherigen Datensätze geändert hat. Dies macht es "dezentral".

Das ist die Kernidee der Blockchain: Kryptografische Daten, auf die kontinuierlich zugegriffen und gleichzeitig gesichert wird, ohne dass ein zentraler Server oder Speicher vorhanden ist, mit einer Änderungsaufzeichnung, die sich in jede neue Version der Daten einfügt.

Wir haben also drei Elemente in dieser Beziehung zu berücksichtigen. Zum einen das Netzwerk von Peer-to-Peer-Benutzern, die alle Kopien des Blockchain-Datensatzes speichern. Zweitens, die Daten, die diese Benutzer zum letzten "Informationsblock" hinzufügen, sodass sie aktualisiert und zum gesamten Datensatz hinzugefügt werden können. Drittens, die kryptologischen Sequenzen, die die Benutzer generieren, um sich auf den neuesten Block zu einigen, und sie in der Datensequenz, die den Datensatz bildet, festmachen.

Es ist das letzte Stück, das die geheime Sauce im Blockchain-Sandwich ist. Durch die Verwendung der digitalen Kryptographie trägt jeder Benutzer die Leistung seines Computers bei, um einige der überkomplexen mathematischen Probleme zu lösen, die die Datensicherheit gewährleisten. Diese äußerst komplexen Lösungen - auch bekannt als "Hash" - lösen Kernteile der Daten in der Akte auf, z. B. welches Konto Geld in einem Buchhaltungskonto hinzugefügt oder von ihm abgezogen hat und woher dieses Geld ging oder woher es kam. Je dichter die Daten sind, desto komplexer ist die Kryptographie und desto mehr Rechenleistung ist erforderlich, um sie aufzulösen. (Hier kommt übrigens die Idee des "Bergbaus" in Bitcoin ins Spiel.)

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine Blockchain ein Datenelement ist, das heißt:

  1. Ständig aktualisiert Blockchain-Benutzer können jederzeit auf die Daten zugreifen und dem neuesten Block Informationen hinzufügen.
  2. Verteilt. Kopien der Blockchain-Daten werden von jedem Benutzer gespeichert und gesichert, und alle müssen mit neuen Zusätzen einverstanden sein.
  3. Verifiziert Sowohl Änderungen an neuen Blöcken als auch Kopien von alten Blöcken müssen von allen Benutzern durch kryptographische Verifizierung vereinbart werden.
  4. Sicher . Die Manipulation der alten Daten und die Änderung der Sicherungsmethode für neue Daten werden sowohl durch die kryptografische Methode als auch durch die nicht zentralisierte Speicherung der Daten selbst verhindert.

Und ob Sie es glauben oder nicht, es wird noch komplizierter.

aber das ist die grundidee.

Die Blockchain in Aktion: Zeigen Sie mir das (digitale) Geld!

Betrachten wir ein Beispiel, wie dies für eine Kryptowährung wie Bitcoin gilt. Angenommen, Sie haben ein Bitcoin und möchten es für ein neues Auto ausgeben. (Oder ein Fahrrad, ein Haus oder ein kleiner bis mittelgroßer Inselstaat - wieviel Bitcoin auch diese Woche wert ist.) Sie stellen mit Ihrer Software eine Verbindung zur dezentralen Bitcoin-Blockchain her, und Sie senden Ihre Anforderung zur Übertragung Ihres Systems Bitcoin an den Verkäufer des Autos. Ihre Transaktion wird dann an das System übermittelt.

Jede Person im System kann es sehen, aber Ihre Identität und die Identität des Verkäufers sind nur temporäre Signaturen, winzige Elemente der großen mathematischen Probleme, die das Herzstück der digitalen Kryptographie bilden. Diese Werte werden in die Blockchain-Gleichung eingefügt, und das Problem selbst wird von den Mitgliedern des Peer-to-Peer-Netzwerks „gelöst“, die Kryptographie-Hashes erzeugen.

Sobald die Transaktion bestätigt ist, wird ein Bitcoin von Ihnen zum Verkäufer verschoben und im neuesten Block in der Kette aufgezeichnet. Der Block ist fertiggestellt, versiegelt und durch Kryptographie geschützt. Die nächste Reihe von Transaktionen beginnt und die Blockchain wird länger und enthält bei jeder Aktualisierung einen vollständigen Datensatz aller Transaktionen.

Wenn Sie eine Blockchain als „sicher“ betrachten, ist es wichtig, den Kontext zu verstehen. Einzelne Transaktionen sind sicher, und die Gesamtaufzeichnung ist sicher, solange die Methoden zur Sicherung der Kryptographie "ungerissen" bleiben. (Und denken Sie daran, dieses Zeug ist wirklich schwer zu brechen - selbst das FBI kann dies nicht mit reinem Rechnen Ressourcen allein.) Aber das schwächste Glied in der Blockchain sind Sie - der Benutzer.

Wenn Sie jemandem gestatten, Ihren persönlichen Schlüssel für den Zugriff auf die Kette zu verwenden, oder wenn er es durch einfaches Hacken in Ihren Computer findet, kann er mit Ihren Informationen Ergänzungen zur Blockchain hinzufügen, und es gibt keine Möglichkeit, sie zu stoppen. So wird Bitcoin bei stark publizierten Angriffen auf wichtigen Märkten "gestohlen": Es sind die Unternehmen, die die Märkte beherrschten, nicht die Bitcoin-Blockchain selbst, die gefährdet wurden. Und weil die gestohlenen Bitcoins durch einen Prozess, der von der Blockchain überprüft und für immer aufgezeichnet wird, an anonyme Benutzer übertragen werden, gibt es keine Möglichkeit, den Angreifer zu finden oder das Bitcoin abzurufen.

Was können Blockchains sonst noch tun?

Die Blockchain-Technologie begann mit Bitcoin, aber es ist eine so wichtige Idee, dass sie nicht lange dort bleibt. Ein System, das ständig aktualisiert wird, für jedermann zugänglich ist, von einem nicht zentralisierten Netzwerk überprüft wird und unglaublich sicher ist, hat viele verschiedene Anwendungen. Finanzinstitute wie JP Morgan Chase und die australische Börse entwickeln Blockchain-Systeme, um Finanzdaten zu sichern und zu verteilen (für herkömmliches Geld und nicht für Kryptowährung wie Bitcoin). Die Bill & Melinda Gates-Stiftung hofft, Blockchain-Systeme nutzen zu können, um Milliarden von Menschen, die sich kein reguläres Bankkonto leisten können, kostenlose, verteilte Bankdienstleistungen anzubieten.

Open-Source-Tools wie Hyperledger versuchen, Blockchain-Techniken einem größeren Personenkreis zugänglich zu machen, in manchen Fällen ohne die ungeheure Menge an Rechenleistung, die zur Sicherung anderer Designs erforderlich ist. Kollaborative Arbeitssysteme können mit Blockchain-Techniken überprüft und aufgezeichnet werden. So ziemlich alles, was ständig aufgezeichnet, abgerufen und aktualisiert werden muss, kann auf dieselbe Weise verwendet werden.

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