23.08.2017

Grundwissen: Die Blockchain – einfach erklärt

Immer mehr Anwendungsgebiete der Blockchain-Technologie werden derzeit vorgestellt. Und doch wissen viele Menschen eigentlich noch nicht, wie sie funktioniert. Der Brutkasten erklärt für Einsteiger die Grundzüge.
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In letzter Zeit kommt man nicht mehr um sie herum: die Blockchain. Sie gilt vielerorts als die Technologie der Zukunft. Immer mehr Anwendungsgebiete erscheinen auf der Bildfläche. Doch wie funktioniert sie eigentlich? Keine Sorge: Bei aller Komplexität ist sie in ihren Grundzügen gar nicht so schwer zu verstehen.

Anmerkung: Dieser Beitrag erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Die Erklärungen sind eine starke Vereinfachung der komplexen Materie Blockchain. Ziel ist es, „Normalverbrauchern“ die prinzipielle Funktionsweise der Blockchain verständlich zu machen. Das tun wir anhand des bekanntesten Nutzungsbeispiels: Rein digitale Währungen (Kryptowährungen) wie Bitcoin oder Ethereum.

+++ Bitcoin und Blockchain schlagen im Mainstream auf +++


Blockchain als Antithese zur Cloud

Die Blockchain ist ein Netzwerk, üblicherweise innerhalb des Internets. Auch die Nutzung in einem Intranet ist möglich. Sie kann als Antithese zur Cloud gesehen werden. Denn Informationen werden nicht irgendwo auf einem Server gespeichert, sondern jeweils lokal, auf allen Rechnern im Netzwerk – Stichwort: dezentral. Darin liegt es auch begründet, dass die Technologie als besonders sicher angesehen wird: Um Informationen zu verfälschen, müsste nicht ein Server gehackt werden, sondern eben jeder einzelne Computer in der Blockchain. Daher muss das Netzwerk auch eine „kritische Masse“ an Usern erreichen, um tatsächlich sicher zu sein. 50 Rechner könnten schließlich noch einzeln gehackt werden. Bei 50.000 Rechnern scheint der Versuch dagegen aussichtslos.


Doch wie wird die Information gespeichert? Was ist ein Block? Und warum „Chain“?

Tabelle mit drei Spalten

Sehr vereinfacht kann man sich einen Block als Excel-Tabelle vorstellen. Das ist er natürlich nicht, die Architektur ist aber nicht unähnlich. Im Fall von Kryptowährungen wie Bitcoin hat diese Tabelle drei essenzielle Spalten: „User A“, „User B“ und „überwiesener Betrag X“. Einer der User im Netzwerk überweist nun einem anderen einen bestimmten Bitcoin-Betrag – das geschieht direkt, von Rechner zu Rechner. In der Tabelle wird das nun anonymisiert eingetragen. Die Tabelle liegt auf sämtlichen Rechnern im Netzwerk. Das bedeutet, alle anderen User führen automatisch über die Transaktion Buch. Damit ist bestätigt, dass sie tatsächlich stattgefunden hat.

Der Block: „Volle“ Tabelle wird versiegelt

Jede Überweisung, die innerhalb des Netzwerks getätigt wird, wird in der Tabelle eingetragen und diese füllt sich Zeile für Zeile. Wie man es ja auch von Excel-Tabellen kennt, vergrößert sich mit zunehmender Größe der Tabelle die Ladezeit. Sie kann also nicht unendlich fortgeführt werden. Deswegen wird sie bei einer bestimmten Größe abgeschlossen, versiegelt und abgelegt. Ein fertiger Block ist geschaffen.

Nachdem ein Block abgeschlossen und versiegelt ist, wird der nächste gestartet. Es entsteht eine Kette von Blöcken – Voilá: die Blockchain.

Hintergrund: Bei Bitcoin ist ein Block einen Megabyte groß. Durch das Update „Segwit“ (Segregated Witness) ist seit 1. August mehr Platz im Block zur Verfügung, da damit bestimmte Daten (die Signatur der Transaktion) ausgelagert werden. Der „Platzmangel“ im Block brachte nämlich einen Nachteil mit sich: Er limitiert die Anzahl an Transaktionen, die pro Sekunde durchgeführt werden können. Das war übrigens auch der Grund für die Abspaltung von Bitcoin Cash. Dort erweiterte man auf acht Megabyte große Blöcke, lagerte die Signatur der Transaktion jedoch nicht aus. Im November kommt es zur nächsten Spaltung: Mit dem Update Segwit2x entsteht ein neuer Coin, der zwei Megabyte Blockgröße hat und zugleich die Signaturen auslagert.


Doch warum kommt das System mit so wenig im Block gespeicherter Information aus? Wo ist vermerkt, wer wie viele Bitcoins hat?

Jeder Coin ist einzigartig

Die Antwort darauf ist abermals: dezentral, am eigenen Rechner oder am Server eines „Online-Wallet“-Anbieters. Während das gesamte Netzwerk über die Transaktionen Buch führt, ist der Gesamtbetrag, den man besitzt, lokal gespeichert. Das passiert mit einer sogenannten „Wallet“, also einer virtuellen Geldbörse. Diese ist ein Programm am eigenen Computer, oder im Falle von „Online-Wallets“, am Server eines Anbieters. Möglich ist die lokale Speicherung dadurch, dass jeder Coin, bzw. jeder Einzelbetrag eine eigene, einzigartige ID hat. Während bei klassischen Währungen die Gleichheit jeder Einheit zentral ist, ist also bei Kryptowährungen jeder Coin einzeln identifizierbar. Gleich viel Wert sind die einzelnen Coins natürlich trotzdem.

„Hardware-Wallet“ als Schutz vor Coin-Raub

In der Wallet am eigenen Rechner oder am einzelnen Server liegt ein Schwachpunkt: Während die Transaktionen durch die Masse an Usern in der Blockchain nicht verfälscht werden können (zumindest in der Theorie), ist die Sicherheit der Coins am Home-Computer oder Server des Anbieters selbst zu gewährleisten. Konkret gibt es für den Zugriff einen sogenannten „Private Key“ – ein Code, den es zu schützen gilt. Es gibt einige bekannte Fälle von Coin-Raub durch Hacker. Die lokale Speicherung ermöglicht jedoch, sein Geld außerhalb des Netzzugriffs zu „lagern“ – auf einer sogenannten „Hardware Wallet“. Diese ist üblicherweise nichts anderes, als ein USB-Stick mit einer speziellen Wallet-Software. Und am Ende hat man damit wieder eine physisch vorhandene Geldbörse.


Und wie lässt sich die Blockchain nun auf andere Gebiete umsetzen?

Blockchain-„Unterschrift“ im Smart Contract

Auch in anderen Anwendungsgebieten der Blockchain bleibt das Prinzip das gleiche. Die eigentliche Information ist lokal gespeichert. Im Netzwerk wird nur Metainformation erfasst, die einen Vorgang zwischen zwei Usern absichert. Ein Beispiel wären hier die vielzitierten Smart Contracts, die etwa über die Blockchain von Ethereum, der zweitgrößten Kryptowährung, laufen. Der Vertragsinhalt liegt auf den zwei Rechnern der unterzeichnenden Parteien. In der Blockchain wird quasi nur die „Unterschrift“ der beiden Partner gespeichert und damit gesichert.

+++ Leitet die Blockchain das Ende der Energieversorger ein? +++

Disclaimer: Dieser Beitrag entstand in redaktioneller Unabhängigkeit mit finanzieller Unterstützung des Bundesministeriums für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft (BMWFW) der Republik Österreich.

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Angelos Chronis, CEO und Co-Founder von infrared.city | (c) infrared.city

Wer schon einmal durch Wien gegangen ist, kennt das Dilemma: Ein sonniger Platz ist schnell gefunden. Aber einer, der zugleich windgeschützt und angenehm temperiert ist, schon deutlich schwerer. Genau hier setzt das Wiener Startup infrared.city an. Mit Echtzeit-Mikroklimasimulationen, trainiert auf über 500.000 Datenpunkten aus mehr als 100 Städten weltweit, will das Unternehmen diese komplexen Zusammenhänge für alle verständlich und nutzbar machen – bald auch per App.

Doch hinter dem praktischen Nutzen steckt ein größeres Anliegen. Klimaanpassung ist längst keine Zukunftsvision mehr, sondern akute Realität. Bisher waren Architekturbüros, Stadtplaner:innen und Kommunen auf aufwendige Tools angewiesen, die viel Zeit, Expertise und Budget erfordern. Das Startup will diese Hürde deutlich senken.

Aus dem Forschungslabor in die Praxis

Die Geschichte von infrared.city beginnt nicht mit einer Geschäftsidee. „Wir sind nicht von Natur aus Unternehmer“, sagt CEO und Co-Founder Angelos Chronis im Interview mit brutkasten. „Wir kommen alle aus einem Forschungs- und Architektur-Background. Das war keine Business-Idee, um Geld zu verdienen. Es war ein Problem, das wir selbst hatten.“

Chronis leitete eine Forschungsgruppe am Austrian Institute of Technology (AIT), die sich mit KI, Stadtentwicklung und Klimaresilienz beschäftigte. Dort entstand, was heute infrared.city ist: ein KI-gestütztes Simulationsmodell, das komplexe Klimaanalysen in Sekunden berechnet, statt in Tagen.

Gemeinsam mit Co-Founderin und CPO Oana Taut, CSO Theodoros Galanos und CTO Serjoscha Duering baute Chronis das Forschungsprojekt zur Plattform aus. Die Idee dahinter: „Die Möglichkeit, etwas, das wir entwickelt haben, wirklich vielen Menschen zugänglich zu machen, war der eigentliche Antrieb, daraus ein Unternehmen zu machen“, so der CEO.

Bäume pflanzen in Riad

Was infrared.city in der Praxis bedeutet, lässt sich an folgendem Projekt illustrieren. In Riad, Saudi-Arabien, arbeitete das Team mit der Stadt daran, Begrünungsmaßnahmen zu planen. „Workshop-Teilnehmer konnten einfach Bäume irgendwo hinpflanzen und sofort sehen, welchen Effekt das auf den thermischen Komfort der Menschen hat“, erklärt Chronis. „Auf welcher Straßenseite bringt ein Baum mehr? Das könnte man mit einem Experten herausfinden, aber es dauert sehr lange. Bei uns sieht man es sofort.“

Das Produkt richtet sich heute an Stadtplaner:innen, Architekturbüros, Nachhaltigkeitsberater:innen und Kommunen. Über 1.300 Projekte wurden laut Unternehmensangaben bereits auf der Plattform optimiert.

Warum Österreich?

Dass infrared.city in Wien gegründet wurde, war eine bewusste Entscheidung. „Ehrlich gesagt war die Bürokratie am Anfang enorm“, sagt Chronis. „In Großbritannien kann ich ein Unternehmen an einem Nachmittag gründen. In den USA genauso. In Österreich war das damals wirklich aufwendig.“ Trotzdem blieb das Team in Wien.

„Was mich in Österreich gehalten hat, war die Work-Life-Balance und das Wissen, dass man als Arbeitgeber und Mensch gewisse Sicherheiten hat. Das war wahrscheinlich der wichtigste Faktor für mich“, sagt Chronis.

Hinzu kommt, was er als besondere Offenheit des österreichischen Ökosystems beschreibt: „Es ist ein kleines Land, aber das macht manche Dinge einfacher. Die Menschen sind offen, man kann auf Englisch sprechen, das Businessmodell wird verstanden. Das schafft echte Verbindungen.“

Austria Wirtschaftsservice (aws): Mehr als Förderung

Einen wesentlichen Anteil an dieser Entwicklung hatte die Austria Wirtschaftsservice (aws). Unterstützt wurde infrared.city im Rahmen von aws Seedfinancing – Innovative Solutions. Das Programm setzt genau dort an, wo das Startup damals stand: Es richtet sich an impactorientierte Jungunternehmen, die bereits einen Proof of Concept vorweisen können und den Schritt zur Marktreife gehen wollen.

„Das Programm selbst ist sehr wichtig. Die Finanzierung hilft dir, deinen Weg zu finden“, sagt Chronis. Was er besonders hervorhebt, sind jedoch nicht die Mittel, sondern die Türen, die aws geöffnet hat. „aws ist ein sehr guter Partner“, sagt Chronis. „Viel Unterstützung – persönlich und natürlich auch finanziell.“ Nebenbei bereitet sich infrared.city derzeit auf eine erneute Fundraising-Runde vor.

Das nächste Kapitel: KI-Infrastruktur für das Klima

Die Vision geht weit über das heutige Produkt hinaus. „Wir bauen eine KI-Schicht, eine Foundation, die es erlaubt, alles rund um das Klima in Städten abzufragen“, erklärt Chronis. Das Ziel: infrared.city als das zu positionieren, was OpenAI oder Anthropic für Sprache sind – bloß für Klimasimulationen.

Aktuell umfasst die Plattform bereits mehr als 20 verschiedene Simulationsmodelle und Analytics-Workflows. In der nächsten Phase soll diese Grundlagentechnologie für externe Entwickler:innen geöffnet werden. Über eine API können dann auf deren Basis neue Anwendungen entstehen. „Klimawandel wird die Art, wie wir in Städten leben, tiefgreifend verändern. Man kann das Klima nicht mehr ignorieren. Je extremer es wird, desto mehr muss man damit planen“, sagt Chronis.


Disclaimer: Der Artikel wurde in Kooperation mit der Austria Wirtschaftsservice (aws) umgesetzt.

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