Eine Frage des digitalen Vertrauens: Das Potenzial von Blockchains

14.09.2021 | Was wäre, wenn Verbraucher mit einem Blick ins Netz zurückverfolgen könnten, von welchem Erzeuger die Milch für ein Stück Butter stammt, wer sie verarbeitet und dann weiterverkauft hat? Oder wenn sich in der Wirtschaft mit einem Klick Echtheitsbelege für eingekaufte Waren abrufen ließen? Wenn der Weg von Produkten, die Dienstleister im Auftrag eines Unternehmens verarbeiten und liefern, fälschungssicher protokolliert werden könnte?

Was für manchen noch wie eine Wunschvorstellung von absoluter Transparenz klingen mag, beginnt in manchen Industriezweigen bereits Wirklichkeit zu werden. Die Blockchain-Technologie macht’s möglich.

Vertrauenswürdige Workflows dank Dokumentation und Datensicherheit

Denn die Technologie, die mit der Kryptowährung Bitcoin als webbasiertes, dezentrales öffentliches Buchhaltungssystem groß geworden ist, sorgt für manipulationssichere digitale Transaktionen. Für die Industrie bedeutet der Einsatz von Blockchain-Technologie die Aussicht auf vertrauenswürdige Workflows entlang der Liefer- und Produktionskette. Und zwar auch dann, wenn unbekannte Subunternehmer Teil der Kette sind. Weil die beteiligten Akteure im übergreifenden Netz der Blockchain sämtliche Informationen zu einem Investitionsgut, einem Vertrag oder dem Prozessstatus einsehen können. Als Datensatzkette sind Blockchains nämlich nichts anderes als digitale Verzeichnisse, in denen sich jede Transaktion in einem Prozess nachvollziehen lässt – kryptografisch verschlüsselt, stets aktuell und beliebig erweiterbar.

Jeder beteiligte Rechner – ob beim Hersteller, Lieferanten, in der Weiterverarbeitung oder in der Werkstatt, während des Transports oder beim Verkauf – ist als Glied in die Datensatzkette dieses Prozesses eingebunden. Das bedeutet: Die Prozessbeteiligten nutzen eine gemeinsame virtuelle Datenbank. Dieses Transaktionsregister (Ledger) ist innerhalb eines Peer-to-Peer-Netzwerks, also in einem Serververbund, auf jedem der an der Blockchain beteiligten Rechner hinterlegt. Ein neuer Datensatz (Block) wird in diesem Netzwerk verifiziert, gespeichert, verschlüsselt und an die Datensatzkette (Blockchain) angehängt.

Vorangegangene Transaktionen sind untrennbar mit der neuen Transaktion verbunden. Die Rechner als Knotenpunkte dieser Kette übernehmen die neuen Daten, überprüfen und dokumentieren die Transaktion. Kommt ein neuer Knotenpunkt hinzu, übernimmt dieser eine vollständige Kopie der Blockchain und setzt darauf auf. Die Kette wird sozusagen immer vielgliedriger. Allein die Blockchain aller Bitcoin-Transaktionen war Anfang Juni dieses Jahres knapp 350 Gigabyte groß.

Fälschungssichere und schnellere Prozesse

Weil die Daten nicht wie in klassischen Datenbanken auf einem zentralen Server gespeichert, sondern auf Tausenden, mitunter Millionen von Rechnern und deren Servern verwahrt werden, sind sie praktisch nicht manipulierbar. Das macht Prozesse fälschungssicher und weniger anfällig für Cyberkriminalität. Ein weiteres Plus in Sachen Sicherheit: Die Daten lassen sich nachträglich nicht mehr verändern – es sei denn, das gesamte Netzwerk stimmt dieser Änderung zu. Und damit wird die Blockchain-Technologie für Industrieanwendungen, aber auch für Banken und Behörden interessant. Ob Finanzierungslösungen, Produktionsdaten, Maschineneigenschaften oder Lagerbewegungen – die einst erfassten Daten reisen ohne Manipulationsmöglichkeit die Blockchain entlang und liefern damit Transparenz und Verlässlichkeit in Produktions- und Logistikprozessen, aber auch in Genehmigungsverfahren. Wie ein unbestechliches Kassenbuch. Aus dieser sicheren Datensatzkette heraus lassen sich dann bequem Echtheitsbelege erstellen, Nutzungsprotokolle hinterlegen, Auditierungsverfahren begleiten oder der komplette Lebenszyklus eines Produktes abbilden, um nur einige Anwendungsbeispiele zu nennen.

Blockchains erfordern Commitment: Alle an einem Prozess Beteiligten müssen eine angestrebte Transaktion vor deren Aufzeichnung genehmigen. Das verhindert Missbrauch durch das Anhängen manipulierter Blöcke mit gefälschten Transaktionen. Erst nach der gemeinsamen Einigung ist es möglich, die Transaktion kryptografisch zu verschlüsseln und mit der vorherigen Transaktion zu verknüpfen. Abgestimmte und vereinheitlichte Datenstandards zwischen den an der Blockchain Beteiligten erleichtern die Verarbeitung und Auswertung der hinterlegten Informationen. Validierungsalgorithmen sorgen zudem dafür, dass die Transaktionsdaten verlässlich sind. Das schafft Vertrauen über Unternehmensgrenzen hinweg – und eine Basis für neue Kooperationen oder Geschäftsmodelle. Gleichzeitig beschleunigt die Blockchain durch die Verfügbar- und Verlässlichkeit aller relevanten Daten tradierte Business-Transaktionen und reduziert Verwaltungs- und Reportingkosten.

Erfahren Sie mehr über die Möglichkeiten

Vom Rohstoff bis zur Auslieferung lückenlose Nachvollziehbarkeit

Das Feld der Einsatzmöglichkeiten von Blockchains ist riesig und noch längst nicht vollständig beackert: Alles, was sich in Unternehmen mit Hilfe von Seriennummern oder Tags zuordnen und damit problemlos identifizieren lässt, taugt prinzipiell auch als Kettenglied einer Blockchain. Ein Datensatz der Bitcoin-Blockchain besteht in der Regel aus Sender, Empfänger und Betrag plus Metadaten wie zum Beispiel dem Zeitpunkt. Nehmen wir zur Veranschaulichung das eingangs erwähnte Molkereiprodukt Butter. Mit Hilfe der Blockchain-Technologie ließen sich die Stadien des Herstellungsprozesses von der Ursprungsquelle des Rohstoffs bis zur Auslieferung des fertigen Produkts lückenfrei dokumentieren: Zu Beginn ist die Kuh der Sender, Empfänger ist der Landwirt und Betrag ist die Milch. Im nächsten Verarbeitungsschritt wäre der Landwirt der Sender und die Molkerei der Empfänger der Milch. Danach würde die Molkerei zum Sender werden, der Lastwagen zum Empfänger und die pasteurisierte Milch zum Betrag. So ließe sich genau verfolgen, wo sich die Milch gerade befindet beziehungsweise zu einem bestimmten Zeitpunkt befunden hat. Sämtliche Milch-Transaktionen würden in einem Block zusammengefasst und an die vorhandene Kette von Blöcken angehängt werden – fertig ist die neue Butter-Blockchain. Für industrielle Anwendungen lässt sich das Aufbauprinzip entsprechend anpassen.

Jeder Datensatz enthält dabei neben den Nutzdaten auch kryptografische Daten, die die Integrität des Blocks gewährleisten. Jeder neu hinzugefügte Datensatz enthält einen Wert (Hash), der kryptografisch errechnet wird und sich aus den Daten des vorangegangenen Kettenglieds ableitet. Dieser Hash fließt später bei der Berechnung des nachfolgenden Kettengliedes ein und verhindert dadurch Manipulationsversuche: Denn jede nachträgliche Änderung eines Blocks in der Datensatzkette würde auch eine Änderung des Hashs nach sich ziehen – und da sich dieser in jedem Folgeblock widerspiegelt, müssten sämtliche nachfolgenden Blocks ebenfalls entsprechend geändert werden, was nur mit Zustimmung aller Nutzer möglich wäre.

Blockchain-as-a-Service-Angebote nehmen zu und bieten viele Vorteile

Das Butterbeispiel kommt nicht von ungefähr: IBM setzt mit Food Trust®, einem Netzwerk von Erzeugern, Lieferanten, Herstellern und Einzelhändlern zur Rückverfolgung von Lebensmitteln, seit Jahren auf die Blockchain-Technologie. Alle Beteiligten, darunter Nestlé, Walmart und Carrefour, sind dort durch die genehmigungsbasierte, dauerhafte und gemeinsame Aufzeichnung von Daten aus dem Nahrungsmittelsystem miteinander verbunden. Ihr Ziel: Lebensmittelsicherheit und Frische verbessern, Effizienzen in der Lieferkette erschließen, Markenvertrauen beim Konsumenten steigern und Verschwendung minimieren. Die cloudbasierte Blockchain-Lösung bietet ihnen flexible Möglichkeiten, Lebensmitteldaten zu teilen und daraus neue Funktionen zu entwickeln. Hier arbeiten sogar Mitbewerber zusammen, um voneinander zu profitieren. Auch SAP setzt auf Blockchain-as-a-Service-Angebote und hat auf seiner Cloud Platform Blockchain zahlreiche Unternehmen aus verschiedenen Industriezweigen und Branchen vereint, um die transparente Nachverfolgung von Lieferketten und nachweisbare Authentizität von Produkten voranzutreiben.

In den blockchainbasierten Netzwerken können alle Teilnehmer dabei benutzerdefinierte Zugriffsebenen festlegen. Sogenannte Trust-Anchors, Netzwerk-Teilnehmer mit Führungsfunktion, verantworten die Aufrechterhaltung der Integrität des gemeinsam genutzten Ledgers. Sie verfügen über eine Kopie des verschlüsselten Ledgers im entsprechenden Knoten, haben aber keinen Zugriff auf entschlüsselte Daten. Dennoch können sie Einblick in die Hashwerte der Blockchain nehmen, Ereignisse oder Zugriffsprotokolle von übergebenden Nutzern des Netzwerks hinsichtlich ihrer Echtheit prüfen. Je nach Anwendungsbereich lassen sich dank der hinterlegten Transaktionsdaten in einer Blockchain nicht nur Produkte bis zu ihrer Herkunft und ihren Erzeugern zurückverfolgen, sondern auch Vermögenswerte überprüfen oder Schwachstellen in verzweigten Lieferketten aufdecken. Das lässt erahnen, wie vielseitig die Einsatzmöglichkeiten der noch jungen Technologie in der Wirtschaft sind.

Blockchain steckt beim Mittelstand noch in den Kinderschuhen

Als Querschnittstechnologie können Blockchains die Wertschöpfungskette disruptiv verändern, weil Intermediäre in einem Multistakeholder-System zur Verifikation von Daten überflüssig werden. Ihr Einsatz kann auch für Prozesse und Produkte des Mittelstands von großem Nutzen sein. Kleine und mittelständische Unternehmen können sich für Transaktionen durch Blockchains vernetzen, teilweise automatisiert und flexibler produzieren. Automatisierte Austauch- und Abrechnungsprozesse sowie das Blockchain-basierte Verfolgen von Lieferketten und Produktionsdaten verringern zudem den Verwaltungsaufwand und reduzieren Kosten.

Doch noch gibt es nur wenige Mittelständler, die die Blockchain-Technologie einsetzen. Das mag auch daran liegen, das vielen noch nicht klar ist, wo und wie genau sie von dezentral organisierten Datensatzketten fürs eigene Unternehmen profitieren können. Bislang geben auch nur wenige Standards auf diesem Feld Orientierung.

Unternehmen, die sozusagen als Blockchain-Pioniere des Mittelstands bereits erfolgreich die neue Technologie anwenden, sind u. a. die AXA Versicherung mit ihrer automatisierten Flugkostenerstattung FIZZY, das Zertifikatsmanagementsystem der CERTIVATION GmbH oder die Deutsche Bahn AG mit der Blockchain-basierten Verrechnung interner Leistungen im DB-Konzern. Die Blockchain-Abteilung bei der Bahn arbeitet derzeit an 20 verschiedenen Anwendungsfällen – vom verkehrsträgerübergreifenden Ticketing über Logistiklieferketten bis hin zum Bahnbetrieb.

Technologie erlaubt autonome Geschäftsfähigkeit von Computern

Wie so oft bei jungen Technologien gibt es auch beim Einsatz von Blockchains noch Optimierungsbedarf. Ein Nachteil ist der hohe Speicheraufwand, den eine Blockchain wegen ihrer wachsenden Datenmenge mit sich bringt, da jeder Knoten im Netzwerk alle Blocks speichert. Möchte ein Unternehmen die Blockchain-Technologie implementieren, benötigt es entsprechende Speicherkapazitäten und performante Rechner. Hier kommt die BADEN CLOUD® als Sparringspartner ins Spiel. Als IAAS Anbieter bieten wir im regionalen, TÜV-zertifizierten und DSGVO-konformen Rechenzentren-Verbund alles, was Unternehmen für die sichere Handhabung großer Datenmengen benötigen. Auch wenn die Einbindung der Blockchain in bestehende IT-Landschaften eine Herausforderung fürs Unternehmen werden sollte, steht die BADEN CLOUD® mit ihren IT-Dienstleistungen an Ihrer Seite.

Die Blockchain-Technologie entwickelt sich fortlaufend weiter. Genauso wie die Möglichkeiten, Blockchains mit Services in der Cloud zu verknüpfen. Mit der Middleware Cryptlet hat Microsoft zum Beispiel für seine Azure-Cloud einen Business-Service entwickelt, der es Anwendern erlaubt, ihre externen Daten in eine Blockchain einzufügen, ohne ihre Integrität aufzugeben. Der Softwareentwickler kooperiert zudem mit dem Startup R3CEV, das mit weltweiten Finanzpartnern, darunter Großbanken wie Credit Suisse, UniCredit oder HSBC, an der größten Blockchain der Welt arbeitet, der Global Fabric for Finance. Gemeinsam wollen die Kooperationspartner die Blockchain-Technologie und -Infrastruktur in der Cloud weiterentwickeln. Denn die Blockchain-Technologie ist ein weiterer Baustein in der fortschreitenden Dezentralisierung von Rechenleistung und Speicher (Cloud Computing).

Immer mehr Software- und Service-Angebote, die eine Brücke zwischen Blockchain und Unternehmenssystemen schlagen, entstehen derzeit am Markt. Die Services der BADEN CLOUD® als IT-Partner bilden in dieser Hinsicht einen wertvollen Baustein auf dem Weg zur Blockchain – damit regionale Mittelstandsbetriebe weiter mit der digitalen Transformation und der Konkurrenz gleichermaßen Schritt halten können.

Die Fähigkeiten der Blockchain-Technologie könnten künftig auch Computer mit einer autonomen Geschäftsfähigkeit ausstatten. Sogenannte Smart Contracts sind Computerprotokolle, die Verträge abbilden und auf Basis zuvor definierter Bedingungen zu einem bestimmten Zeitpunkt eigenständig Aktionen auslösen. Die Einsatzbereiche von Smart Contracts sind zahlreich: Sei es das eigenständige Aufladen selbstfahrender Autos, wo zwischen Ladestation und E-Mobil ein Peer-to-Peer-Blockchain-Protokoll geschaltet ist und die Transaktion Strom gegen Bezahlung durch eindeutige Identifikation der Beteiligten ermöglicht. Oder seien es Bezahlvorgänge aufgrund von Lagerbewegungen, die von Sensoren gemessen und auf der Blockchain aufgezeichnet werden, die dann wiederum eine entsprechende Rechnungsstellung im System veranlasst. Solche Automatisierungen von Transaktionen beschleunigen unter anderem den Cash-to-Cash-Zyklus von Unternehmen und verringern den Verwaltungsaufwand. Auch Versicherungen und Investmentbanken könnten ihre Geschäfte damit teilweise automatisieren und auf diese Weise günstiger und sogar sicherer machen. Die Blockchains dafür ließen sich übrigens auch rein intern aufsetzen. Etliche vorhandene Tools bieten Unternehmen bereits heute den technologischen Unterbau für solche Anwendungen.

Der Boden ist also bereitet. Bleibt die spannende Frage, wie schnell das digitale Vertrauen der Wirtschaft wächst.

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