Die 7 Eigenschaften der Blockchain-Technologie und wovon jede abhängt

DerDokument, mit dem Satoshi Nakamoto Bitcoin vorstelltegeht von einem konkreten Problem aus: Wie lässt sich verhindern, dass jemand dasselbe digitale Geld zweimal ausgibt, ohne dass ein vertrauenswürdiger Dritter die Bücher führt? Seine Antwort ist die Grundlage dessen, was heute alsBlockchainbezeichnet wird: ein Register, das mehrere Teilnehmer nach gemeinsamen Regeln kopieren und aktualisieren, ohne dass einer von ihnen es eigenmächtig ändern kann. Transaktionen werden in Blöcken zusammengefasst, die jeweils über einenHashmit dem vorherigen verknüpft sind, und das Netzwerk akzeptiert die Kette nach einer öffentlichen Regel, nämlich diejenige mit der meisten akkumulierten Rechenarbeit. Einen vergangenen Block zu ändern, würde daher bedeuten, diese Arbeit für ihn und alle nachfolgenden Blöcke neu zu leisten.

Die sieben Eigenschaften, die dieser Technologie üblicherweise zugeschrieben werden (repliziertes Register, Konsens, kryptografische Integrität, Resistenz gegen Änderungen der Historie, Rückverfolgbarkeit, Transparenz und explizite Kosten), sind keine Liste unabhängiger Vorzüge. Sie alle leiten sich aus dieser Regel ab: davon, wer den nächsten Block hinzufügen darf und was es kosten würde, die vorherigen neu zu schreiben. Deshalb ist dieselbe Eigenschaft bei Bitcoin, bei Ethereum oder in einem zugangsbeschränkten Netzwerk zwischen Unternehmen unterschiedlich stark ausgeprägt, und die sinnvolle Frage bei einem Projekt lautet nicht, ob ein Netzwerk alle sieben aufweist, sondern von wem jede einzelne abhängt.

Die Regel, aus der sich die sieben Eigenschaften ergeben

Jedes Blockchain-Netzwerk braucht einenKonsensmechanismus, also die Regel, die festlegt, wer den nächsten Block vorschlägt und wann die übrigen Teilnehmer ihn als gültig akzeptieren. Bitcoin nutztProof of Work: Das Recht, einen Block hinzuzufügen, wird durch eine aufwendige Berechnung erworben, die Schwierigkeit wird so angepasst, dass pro Stunde im Durchschnitt eine bestimmte Zahl von Blöcken entsteht, und das System ist sicher, solange die ehrlichen Nodes mehr Rechenleistung kontrollieren als jede koordinierte Gruppe von Angreifern. Ethereum nutztProof of Stakeseit dem 15. September 2022: Validatoren hinterlegen ETH als Sicherheit, schlagen Blöcke in Slots von 12 Sekunden vor und verlieren einen Teil dieser Einlage, wenn sie gegen die Regeln verstoßen. Ein zugangsbeschränktes Netzwerk, etwa auf Basis von Hyperledger Fabric, ersetzt die wirtschaftlichen Kosten durch Identität: Es nehmen nur bekannte Organisationen teil, mitdurch Richtlinien festgelegten Berechtigungen.

Die Tabelle fasst zusammen, wovon jede Eigenschaft abhängt und wo ihre Grenze liegt. Sie wird zeilenweise gelesen: Was ein öffentliches Netzwerk durch wirtschaftlichen Einsatz absichert, sichert ein zugangsbeschränktes Netzwerk durch die Identität seiner Mitglieder und die sie bindenden Vereinbarungen ab, und in beiden Modellen bleibt ein Teil außerhalb des Protokolls.

Repliziertes Register und Konsens: wer die Kopie speichert und wer über die Reihenfolge entscheidet

Dass das Register repliziert ist, bedeutet, dass jeder Teilnehmer eine Kopie besitzen und jeden empfangenen Block selbst überprüfen kann. Bei Bitcoin prüft jeder Node vor der Annahme eines Blocks, ob dessen Transaktionen gültig sind und die Mittel nicht bereits ausgegeben wurden, sodass niemand der Kopie eines anderen vertrauen muss. Diese unabhängige Prüfung ist die Grundlage der übrigen Eigenschaften, und ihr Wert hängt davon ab, wie viele unabhängige Teilnehmer sie durchführen: Ein Register, das auf drei Servern desselben Unternehmens repliziert ist, hat die Form eines Blockchain-Netzwerks und das Vertrauensniveau einer herkömmlichen Datenbank.

Der Konsens sorgt zusätzlich für die Einigung über die Reihenfolge. Erhalten zwei Nodes gleichzeitig unterschiedliche Blöcke, entscheidet die Konsensregel, welcher sich durchsetzt: bei Bitcoin die Kette mit der meisten akkumulierten Arbeit, bei Ethereum diejenige, die die Validatoren mit ihrer Einlage unterstützen. Was der Konsens nicht leistet, ist die Prüfung, ob das Erfasste der Wahrheit entspricht. Ein gefälschtes Zertifikat wird ebenso konsistent erfasst wie ein echtes, wenn niemand seine Herkunft vor dem Eintrag prüft. Diese Einschränkung ist alsOracle-Problembekannt, und kein Konsensmechanismus löst sie.

Integrität und Resistenz gegen Änderungen: was es kostet, die Historie neu zu schreiben

Jede Transaktion trägt diedigitale Signaturdes Schlüssels, der sie autorisiert, und jeder Block enthält den Hash des vorherigen, einen Fingerabdruck, der sich vollständig ändert, sobald auch nur ein einziger Wert verändert wird. Mit diesen beiden Bausteinen kann jeder prüfen, wer eine Transaktion autorisiert hat und ob ein Eintrag verändert wurde. Die Integrität hängt jedoch von etwas ab, das das Protokoll nicht kontrolliert: davon, wer die Schlüssel verwahrt. Ein gestohlenerprivaten Schlüsselsigniert genauso gültig wie in der Hand des rechtmäßigen Inhabers, und das Netzwerk unterscheidet nicht zwischen dem Inhaber und demjenigen, der ihn entwendet hat.

Die sogenannte Unveränderlichkeit ist in Wirklichkeit eine Kostenfrage. Bei Bitcoin erfordert die Änderung eines vergangenen Blocks, dessen Proof of Work und den aller nachfolgenden Blöcke neu zu berechnen, und die Wahrscheinlichkeit, dass ein Angreifer mit weniger Rechenleistung die ehrliche Kette einholt, sinkt mit jedem hinzugefügten Block. Bei Ethereum könnte einfinalisiertBlock nur rückgängig gemacht werden, wenn der Angreifer bereit wäre, mindestens ein Drittel des gesamten hinterlegten ETH zu verlieren, wie aus derDokumentation des Netzwerkshervorgeht. In einem zugangsbeschränkten Netzwerk hat die Historie nur so lange Bestand, wie sich seine Mitglieder nicht darauf einigen, sie zu ändern. Keiner der drei Fälle ist eine absolute Garantie; in allen drei Fällen geht es um einen Preis, und wer ihn kennt, kann entscheiden, wie vieleBestätigungenman abwartet, bevor eine Transaktion als abgeschlossen gilt.

Rückverfolgbarkeit und Transparenz und ihr Preis beim Datenschutz

Ein gemeinsamer Verlauf ermöglicht es, die vollständige Abfolge der Änderungen eines Vermögenswerts nachzuvollziehen: wer ihn ausgegeben hat, durch wessen Hände er gegangen ist und wann sich sein Status geändert hat. Diese Rückverfolgbarkeit hängt vom Aufbau der Einträge ab (Kennungen, Ereignisse und ausreichende Daten, um sie zu interpretieren) und endet an der Grenze des Netzwerks. Ein Token kann eine Produktcharge über ihre gesamte Lieferkette begleiten. Ob der Token aber tatsächlich der physischen Charge entspricht, wird außerhalb kontrolliert, durch Inspektionen, Plomben oder Sensoren; das Netzwerk zeichnet dies lediglich auf.

Die Kehrseite ist die Transparenz. In einem öffentlichen Netzwerk kann jeder die Transaktionen ohne Erlaubnis einsehen. Das ermöglicht Prüfungen unabhängig vom Betreiber, steht aber im Konflikt mit dem Datenschutz. Der Europäische Datenschutzausschuss verabschiedete am 7. Juli 2026 die endgültige Fassung seinerLeitlinien zur Verarbeitung personenbezogener Daten mittels Blockchain, die daran erinnern, dass eine erfasste Transaktion nicht geändert oder gelöscht werden kann, ohne dass dies als Inkonsistenz der Kette erkannt wird. Sie empfehlen, alle personenbezogenen Daten, die über die bereits in den Transaktionen enthaltenen Kennungen hinausgehen, off-chain zu speichern, die erfassten Daten zu minimieren und Daten, deren Aufbewahrungsfrist kürzer ist als die Lebensdauer des Netzwerks, dort nicht zu erfassen, wenn es keine technische Möglichkeit gibt, sie zu löschen oder zu anonymisieren. Genehmigungsbasierte (permissioned) Netzwerke beschränken, wer das Register lesen kann, lösen das Problem der Löschung aber nicht von allein.

Explizite Kosten: der Preis für die Nutzung einer gemeinsamen Ressource

Die Nutzung eines öffentlichen Netzwerks hat bei jeder Transaktion einen sichtbaren Preis. Bei Ethereum misst dasGasden Rechenaufwand, den eine Transaktion erfordert, und sein Preis steigt mit der Nachfrage nach Platz in den Blöcken, weil dieser Platz begrenzt ist und von allen Nutzern geteilt wird. Die Gebühr ist kein willkürlicher Tarif des Betreibers: Sie ist der Mechanismus, der verhindert, dass das Netzwerk mit kostenlosen Transaktionen überlastet wird, und der diejenigen vergütet, die es betreiben. Netzwerke aufLayer 2senken diese Kosten, indem sie Transaktionen bündeln, und genehmigungsbasierte Netzwerke ersetzen sie durch die Kosten für den Betrieb ihrer Nodes; in keinem Modell entfallen sie jedoch.

Wer Alternativen vergleicht, muss alles addieren, was das Projekt bezahlt: Gebühren oder Nodes, Integration, Verwahrung der Schlüssel, Support und Compliance. Geeignet ist ein Netzwerk, das die Anforderungen des Anwendungsfalls mit Kosten und Verantwortlichkeiten erfüllt, die der Kunde vor Projektbeginn versteht. Diese Rechnung ändert sich je nachdem, wie viele Transaktionen das System erfasst und wer jede einzelne bezahlt.

Anwendung auf ein Register für Ursprungszeugnisse

In einem hypothetischen Fall möchten ein Verband landwirtschaftlicher Exporteure und eine Zertifizierungsstelle, dass ein Importeur ohne Rückfrage prüfen kann, ob das Ursprungszeugnis einer Sendung echt und unverändert ist. Die Zertifizierungsstelle stellt jedes Zeugnis als Dokument aus und erfasst dessen Hash, das Datum und ihre Signatur in einem Netzwerk. Der Importeur berechnet den Hash des erhaltenen Dokuments und vergleicht ihn mit dem erfassten: Stimmen beide überein, ist das Zeugnis dasjenige, das die Zertifizierungsstelle ausgestellt hat; wurde es verändert, und sei es nur um ein einziges Zeichen, stimmt der Fingerabdruck nicht mehr überein.

Die Entscheidungen des Konsortiums ergeben sich aus den zuvor beschriebenen Eigenschaften. Das Zeugnis enthält den Namen des Erzeugers, also ein personenbezogenes Datum. Deshalb wird das Dokument off-chain gespeichert, und im Netzwerk verbleibt nur sein Fingerabdruck, im Einklang mit den Empfehlungen der europäischen Leitlinien. Das Netzwerk kann genehmigungsbasiert sein, mit dem Verband und der Zertifizierungsstelle als identifizierten Betreibern, oder öffentlich, wenn das Konsortium möchte, dass jeder Importeur ohne Zugangsanfrage prüfen kann, und bereit ist, für jeden Eintrag eine Gebühr zu zahlen. Zudem belegt das System die Integrität, nicht die Richtigkeit: Signiert die Zertifizierungsstelle ein Zeugnis mit einer falschen Angabe, bewahrt das Netzwerk es unverändert auf. Das Vertrauen in die Zertifizierungsstelle bleibt daher die Grundlage des Prozesses.

Die Eigenschaften von Blockchain, die in einem Projekt zählen: gemeinsame Verifizierung, nicht Unveränderlichkeit

Von den sieben Eigenschaften rechtfertigt die gemeinsame Verifizierung den Einsatz dieser Technologie: Mehrere Parteien, die einander nicht vertrauen oder nicht von einer einzigen abhängig sein wollen, können dasselbe Register nach denselben Regeln prüfen. In einem öffentlichen Netzwerk bedeutet das zudem, dass niemand einen Nutzer daran hindern kann, teilzunehmen oder das Register einzusehen, eine Zensurresistenz, die der Bereich der digitalen Vermögenswerte als eines seiner Prinzipien betrachtet. Die Unveränderlichkeit, die meist als Hauptargument dargestellt wird, ist eine Folge mit Preis, und in Projekten mit personenbezogenen Daten wirkt sie eher als Designanforderung denn als Vorteil.

Deshalb kommt es auf die Reihenfolge der Fragen an. Hat ein Projekt einen einzigen vertrauenswürdigen Betreiber und muss kein Dritter etwas verifizieren, löst eine herkömmliche Datenbank das Problem mit geringeren Kosten. Benötigen mehrere Organisationen ein gemeinsames Register, lautet die nächste Frage, wer validieren darf, was es kosten würde, bereits Akzeptiertes neu zu schreiben, und welche Daten dauerhaft im Netzwerk verbleiben dürfen. Bei Metlabs wenden wir dieses Kriterium in derEntwicklung von Blockchain-Lösungenan, und jeder Begriff dieses Artikels hat seinen Eintrag im Glossar, angefangen beimNakamoto-Konsens.