Public vs. Permissioned Blockchain
Man unterscheidet zwischen einer Public Blockchain (u. a. mit einem offenen Zugriff für alle Teilnehmer, anonymisiert und in einem offenen Netzwerk) und einer private Blockchain (u. a. mit bekannten Teilnehmern, einem Berechtigungskonzept und einer expliziten Nutzerfreigabe).
Der Ideen-Ursprung der Blockchain Technologie liegt in der Abschaffung zentraler Mechanismen und Strukturen in der Finanz-Branche – eine Technologie, die von niemandem allein betrieben wird, deren Entwicklung von der Community vorangetrieben und entschieden wird. Diese „public blockchains“ wie Bitcoin setzen somit auf Zugriff für jeden, Pseudonymität und volle Transparenz in die getätigten Transaktionen.
Diese Eigenschaften widersprechen häufig den Anforderungen von Geschäftsnetzwerken im Unternehmenskontext. Dort sind weder volle Transparenz gewünscht (wer möchte schon, dass der Wettbewerb die eigenen Transaktionen nachvollziehen kann), noch den Zugang eines jeden zu den Knoten des Blockchain-Netzwerkes. Doch auch ohne diese Eigenschaften können Blockchain-Technologien erhebliche Mehrwerte in Unternehmens-Szenarien erzeugen. Daher wurde das Konzept der Permissioned Blockchain entwickelt. Dies sind Infrastrukturen, die entgegen des ursprünglichen Blockchain-Gedankens mehr Kontrolle auf Teilnehmer, Berechtigungen, Konsens und Transaktionsrahmenbedingungen ermöglichen.
Unterschiede zwischen Public und Permissioned Blockchain gibt es bei Zugriff, Berechtigungen, Performance, Kosten und Identität.
Im Vergleich
| Public Blockchain | Permissioned Blockchain | |
|---|---|---|
| Zugriff | Jeder kann einen Knoten betreiben | Nur Berechtigte können einen Knoten im Netzwerk anmelden |
| Berechtigungen | Jeder sieht alle Transaktionen | Es existiert ein Rollen-/ Rechtesystem für die Inhalte der Transaktionen |
| Identität | Anonymisiert / pseudonymisiert | Identifizierte Teilnehmer |
| Performance | 10-15 Transaktionen/s | >n * 1.000 Transaktionen/s |
| Kosten | Transaktionsgebühren | Betriebskosten für Infrastruktur |
Was zeichnet Public Blockchains aus?
An Public Blockchains kann jeder teilnehmen. Jeder kann sich die Software herunterladen, auf dem eigenen Rechner einen Knoten installieren, sich in das Netzwerk integrieren und daran teilnehmen. Ebenso kann jeder in diesem Netzwerk darauf Transaktionen ausführen. Und im Falle von Bitcoin kann auch jeder alle Transaktionen sehen. Bei Ethereum ist der Zugriff auf Transaktionsdaten zwar leicht eingeschränkt, aber grundsätzlich können auch hier alle Teilnehmer alle Transaktion einsehen.
Aufgrund des Konsensalgorithmus Proof-of-Work ist die Anzahl der Transaktionen in Public Blockchains begrenzt auf ca. 15 Transaktionen pro Sekunde. Das schränkt die Performance ein und kann sogar zu langen Warteschlangen an Transaktionen führen, die noch genehmigt werden müssen, wenn die Blockchain sehr beliebt ist. Daher ist zum Beispiel Ethereum eher bedingt sinnvoll für den Enterprise-Einsatz.
Identitäten bei Public Blockchains sind entweder komplett anonym oder pseudonymisiert. Das heißt, es gibt auch keine eindeutige oder klar definierte und insbesondere überprüfbare Identität eines Teilnehmers auf dieser Blockchain.
Eine Public Blockchain erfordert eine Währung, um das Mining zu incentivieren, also die Teilnehmer dafür zu belohnen, dass sie Arbeit in die Blockchain stecken. Public Blockchains werden insbesondere für Kryptowährungen eingesetzt und in Szenarien, die Endanwender adressieren. Hier sind sie flexibel einsetzbar.
Was zeichnet Permissioned Blockchains aus?
Das Enterprise-Umfeld stellt andere Anforderungen an eine Blockchain.
Zum einen werden Berechtigungskonzepte benötigt. In einer Permissioned Blockchain soll nicht jeder im Netzwerk alle Transaktionen sehen können, auch soll nicht jeder am Netzwerk teilnehmen können. Der Betreiber einer Permissioned Blockchain möchte selbst festlegen, wer einen Knoten betreiben darf und welche Teilnehmer Transaktionen validieren.
Diese Eigenschaften lassen sich beispielsweise mit Hyperledger umsetzen. Hyperledger startete im November 2017 mit ca. 1.000 Transaktionen pro Sekunde, liegt inzwischen bei bis zu 7.000 Transaktionen pro Sekunde. Diese Zahlen werden weiter steigen, um darüber hinaus gehende Konzepte umsetzen zu können.
Zudem bieten Permissioned Blockchains die Möglichkeit, alle Teilnehmer eindeutig zu identifizieren. Es gibt Anmeldeprozesse, die eingrenzen, wer teilnehmen darf, und die vorgeben, wie die Identifizierung stattfinden soll.
Darüber hinaus gibt es in Permissioned Blockchains verschiedene Arten von Konsens-Algorithmen. Damit wird auch eine inhärente Währung überflüssig, denn es lassen sich andere Mechanismen anwenden, um Teilnehmer für das Bestätigen von Transaktionen zu belohnen – sofern es für das Business-Umfeld überhaupt notwendig ist.
Blockchain Plattformen
Die Blockchain-Plattform Ethereum ist eine Public Blockchain für Projekte im Enterprise-Umfeld. Ethereum will einen sogenannten Weltcomputer schaffen, um beliebige Applikationen, insbesondere Smart Contracts, dezentral auszuführen.
Ethereum besitzt eine eigene Währung namens Ether, mit der Werte direkt transferiert werden können und die auch als Bezahlfunktion einsetzbar ist. Ethereum bemüht sich darum, mit Ethereum Request for Comments (ERCs) eine De-facto-Standardisierung zu schaffen. ERC20 ist beispielsweise der Standard für das Token-Format, also die Digitalisierung von Werten.
Ethereum ist aufgrund von zahlreichen Initial Coin Offerings (ICO) seit 2017 weit verbreitet und als Basis für Projekte und Anwendungen etabliert. Da es sich um eine Public Blockchain handelt, entstehen keine Betriebskosten für die Teilnehmer. Teilnehmer können sich direkt an das Netz hängen, ohne einen Knoten betreiben zu müssen.
Andererseits entstehen Gebühren für die Durchführung von Transaktionen – abhängig davon, wie komplex die Transaktion ist und wie viele Daten damit auf der Blockchain bewegt werden.
Mit bis zu 15 Transaktionen pro Sekunde sind bei weiterer Verbreitung von Anwendungen mit großer Reichweite und Transaktionszahl Engpässe zu erwarten. Daher werden aktuell neue „on-chain“ Konzepte wie Sharding entwickelt und zeitnah eingeführt. Darüber hinaus bieten „off-chain“ Aufsätze wie das Raiden Network erhebliche Skalierungspotenziale bis hin zu 100.000 Transaktionen pro Sekunde.
Das Blockchain-Plattform-Projekt Hyperledger hat sich zum Ziel gesetzt, ein Blockchain Framework für Geschäftsanwendungen zu erstellen. Dabei stehen insbesondere Permissioned Blockchain-Infrastrukturen im Vordergrund.
Hyperledger ist ein Projekt der Linux-Foundation. Es ist unabhängig und damit auch komplett offen und transparent für alle, die die Entwicklung auf Basis von Hyperledger testen möchten. Dem Projekt angeschlossen haben sich viele große Systemanbieter wie IBM und SAP, Anwenderunternehmen wie Airbus und Daimler, Beratungsfirmen wie Accenture und auch Banken. Inzwischen gehören dem Hyperledger-Konsortium über 200 Teilnehmer an. Sie sorgen dafür, dass Best Practices in das Framework einfließen.
Da es sich bei Hyperledger-Projekten typischerweise um Permissioned Blockchain-Implementierungen handelt, ist es notwendig, dass die Knoten innerhalb des Geschäftsnetzwerkes auf eigener IT-Infrastruktur betrieben werden. Hersteller wie IBM bieten darüber hinaus den Betrieb von Knoten aus ihrer Cloud-Infrastruktur an, was eine schnelle Skalierbarkeit und hohe Flexibilität beim Ausbau einer Lösung ermöglicht.
Hyperledger wickelt inzwischen bis zu ca. 7.000 Transaktionen pro Sekunde ab. Diese Zahlen werden weiter steigen, um darüber hinaus gehende Konzepte umsetzen zu können. Damit ist Hyperledger derzeit die etablierteste Plattform für Permissioned Blockchain-Projekte.
Die Blockchain-Plattform IOTA ist besonders skalierbar. Sie will sich insbesondere für Anwendungen des Internet of Things (IoT) etablieren.
Mit IOTA lassen sich mehrere Millionen Transaktionen pro Sekunde durchführen. Es gibt unter anderem mit Bosch und VW bereits sehr wertvolle Partnerschaften, die den Ausbau der Implementierung mit praxisrelevanten Use Cases vorantreiben.
Aktuell ist die fehlende Marktdurchdringung noch eine der größten Herausforderungen des Projektes. Auch wenn die technologischen Konzepte des „Tangles“ von IOTA enorme Potenziale versprechen, gibt es bislang noch kaum Projekte, die wirklich auf IOTA stattfinden. Auch in Sachen Sicherheit besteht noch Nachholbedarf. So gibt es Untersuchungen, dass die verwendeten Hash-Algorithmen nicht konfliktfrei sein sollen. Das würde bedeuten, es könnten unterschiedliche Blöcke generiert werden, die den gleichen Hashwert haben, was ein ernstzunehmendes Angriffsszenario darstellt.
Zudem wird die Dezentralität des Systems diskutiert, weil es eine zentrale Komponente namens Koordinator gibt, die bestimmte Vorgaben macht, wie sich das Tangle weiter ausbaut.