Was wäre, wenn ein Rezept in einer dezentralen Datenbank durch Arztpraxen, Apotheken und Aufsichtsbehörden gemeinsam digital verwaltet werden würde, um Missbrauch von Betäubungsmitteln vorzubeugen?
Was wäre, wenn Verbraucher und Lebensmittelhändler die gesamte Produktions- und Lieferkette ihrer frischen Lebensmittel – egal ob Fisch, exotische Frucht oder Fleisch – von der Herstellung über den Transport bis zur Auslieferung aus Gründen der Qualitätskontrolle nachvollziehen könnten und dabei sämtliche Daten dezentral und manipulationssicher in einer Datenbank gespeichert sind, mit dem Ziel, die Einhaltung von Kühlketten zu überwachen?
Was wäre, wenn Musiker, Schriftsteller und andere Künstler zweifelsfrei die Urheberschaft ihrer Werke nachweisen oder sie Raubkopierern das Handwerk legen könnten, indem die Inhalte ihrer Werke verteilt und sofort bezahlt werden, sobald diese genutzt werden?
Und was wäre, wenn Versicherer Verträge und Schadensersatzforderungen ihrer Klienten transparent in einem Netzwerk verwalten könnten, um in der Schadensregulierung falsche Ansprüche zu filtern, so dass ein Klient den gleichen Schaden nicht mehrmals regulieren lassen kann?
Autor – Harald Krekeler, Geschäftsführer des Softwarebüros Krekeler
Die Technologie, die dies alles ermöglicht, gibt es bereits: die dezentrale Blockchain. Doch fällt dieser Begriff, denken viele Menschen automatisch an Bitcoin. Bei der Kryptowährung handelt es sich aber lediglich um eine Anwendungsmöglichkeit der Blockchain. Tatsächlich kann diese Technologie noch viel mehr, denn mithilfe der Blockchain lässt sich der Datentransfer manipulationssicher gestalten.
Grundprinzip: Blöcke bilden Ketten
Die Idee für die Technologie entstand bereits im Jahr 2008. Inzwischen steht sie vor dem Durchbruch: Blockchains werden in nur wenigen Jahren die Welt auf den Kopf stellen. Verschiedene Branchen und Märkte werden wohl künftig immer stärker damit in Berührung kommen und mit der Blockchain-Technologie arbeiten. Das resultiert aus ihren Vorteilen, denn sie gewährleistet die Integrität von Daten, Zuverlässigkeit, Transparent, Manipulationssicherheit und die Speicherung von Daten in Echtzeit. Bevor diese Vorteile näher erläutert werden, soll zunächst die Funktionsweise der Blockchain erklärt werden, um die brennende Frage zu klären: Was ist die Blockchain überhaupt und wie funktioniert diese Technologie.
Bei der verteilten Blockchain handelt es sich um ein dezentral organisiertes Netzwerk, an dem jeder teilnehmen kann und in dem Daten in verschlüsselter Form hinterlegt sind. Aber der Reihe nach: In der Blockchain bilden mehrere Datensätze einen Block, welcher mit den anderen Datenblöcken in einer Kette (im englischen „Chain“) aneinandergereiht ist. Jeder Block kennt den Hashwert, das ist eine Checksumme oder ein Fingerabdruck, des vorherigen Blocks.
Dezentralität: Jeder kontrolliert jeden
Dieser Punkt ist das Kernstück der Technologie: Informationen können nachträglich nicht mehr verändert werden. Denn, ändert sich eine Information, ändert sich auch der Hash. Dieser muss dann ebenfalls im nachfolgenden Block angepasst werden, was wiederum dessen Hashwert ändert und so weiter. Mit jeder Manipulation würde die gesamte Kette auseinanderbrechen, sie müsste vollständig neu geschrieben werden. Und genau das ist nicht möglich und kann nicht manipuliert werden: Die Blockchain beinhaltet Zeitstempel und wird, wie eingangs erwähnt, über ein dezentrales Netzwerk verwaltet. Jeder Teilnehmer dieses Netzwerkes hat eine vollständige Kopie der Blockchain auf seinem Computer. Dieser prüft, ob die Datenkette noch intakt ist. Ein neuer Block wird erst hinzugefügt, wenn ihn das Netzwerk verifiziert hat.
Diese Dezentralität macht eine Blockchain sicher: Jeder kontrolliert jeden. Indem jeder neue Datensatz, jeder einzelne Schritt in der Blockchain festgehalten wird, jeder Teilnehmer zudem davon eine Kopie erhält und jeden einzelnen Schritt auch jederzeit einsehen kann, sind Manipulation und Betrug nicht möglich. Wichtig ist dafür nicht der Mensch vor dem Computer oder eine dritte Instanz. Kontrolle und Vertrauen werden vielmehr technisch hergestellt. Oder anders ausgedrückt: Niemand innerhalb des Netzwerks kann eine bestehende Information manipulieren oder einen regelwidrigen Block anhängen.
Transaktionen: Schlüsselpaare steuern Zugriff
Für das Hinzufügen neuer Daten kann die Blockchain Regeln vorgeben. In der Praxis kann das am Beispiel der Medikation für einen Patienten bedeuten: Soll ein neuer Block mit neuen Verordnungen angehängt werden, ist diese nur gültig, wenn zuvor in den bereits bestehenden Blöcken keine Gegenanzeige dazu definiert wurde. Andernfalls kann diese Verordnung nicht in die Blockchain aufgenommen werden. Es müsste eine andere, eine gültige Verordnung erstellt werden.
Die Zugriffsberechtigungen werden auf der Blockchain mit Schlüsselpaaren gesteuert. Dabei handelt es sich um jeweils einen öffentlichen Schlüssel, der für jeden Teilnehmer der Blockchain ausgegeben wird, und einen privaten Schlüssel. Dieser funktioniert vereinfacht dargestellt, wie ein Zugangscode oder eine digitale Unterschrift und nur mit ihm können Transaktionen innerhalb der Blockchain ausgeführt werden.
Integrität: Hashes sorgen für Transparenz
Durch Bildung von Hashes in der Blockchain ist es nicht möglich, Daten nachträglich zu verändern. Sind erst einmal Blöcke zu Ketten verbunden, sind die darin enthaltenen Daten unveränderbar und jeder Änderungsversuch kann nachvollzogen werden. Damit ist die Integrität von Daten gewahrt. Da die Blockchain eine dezentrale Datenbank ist und damit keinen zentralen Fehlerpunkt bilden kann, ist es de facto ausgeschlossen, dass die Technologie ausfällt. Sie funktioniert damit zuverlässig und kann Angriffen von außen standhalten.
Im Fall eines Datenverlustes ist die Disaster Recovery sehr einfach. Die Software lädt dann einfach die komplette Blockchain erneut von den anderen beteiligten Systemen herunter. Darüber hinaus speichert die Blockchain Daten in Echtzeit. Dadurch ist ein schneller Austausch auch von größeren Datenmengen möglich und Daten stets auf aktuellem Stand. Zu guter Letzt ermöglicht die Unveränderbarkeit und Nachvollziehbarkeit der Blockchain, dass Transaktionen und deren Auswirkungen auf die verschiedenen Vertragspartner sichtbar sind. Diese Transparenz unterstützt eine nachträgliche Analyse, dass Informationen nicht verändert wurden.
Dokumentenmanagement: Aus der Blockchain wird die Documentchain
Ein weiterer Vorteil ist die große Menge an Daten, die mit einer Blockchain verarbeitet werden kann: Jede Information oder jeder Datensatz wird durch die beschriebene Bildung einer Kette chronologisch festgehalten. Damit werden weder Informationen doppelt gespeichert, noch gehen wichtige Informationen verloren. Macht man sich diese Vorteile bewusst, gibt es eine Reihe konkreter Anwendungsszenarien, die denkbar sind. So zum Beispiel für das Dokumentenmanagement.
Die Documentchain (https://de.documentchain.org/) ist eine speziell für das Dokumentenmanagement entwickelte dezentrale Blockchain. Beschreibungen sowie Hashwerte einer Dokumentdatei werden in der verteilten Datenbank gespeichert und können später mit dem Dokument abgeglichen werden, da die Hashwerte mit Zeitstempel und Transaktionsdaten versehen sind. Zu jedem späteren Zeitpunkt kann auf diese Weise nachgewiesen werden, dass ein Dokument im Moment des Speicherns in genau dieser Fassung vorhanden war.
Authentifizierung: Schutz für geistiges Eigentum
Die Documentchain erlaubt eine manipulationssichere Bestätigung darüber, wann ein bestimmtes Dokument, eine Konstruktionszeichnung, ein Song oder eine Idee entstanden ist. Zeitstempel und Transaktionsdaten helfen aber auch bei der Erfüllung der Vorschriften für eine revisionssichere Archivierung, denn Vollständigkeit und Unveränderbarkeit der Daten ist sichergestellt sowie die Echtheit der Daten und ihre zweifelsfreie Zuordnung zum Verfasser bestätigt.
Die Documentchain hilft beispielsweise Erfindern oder Künstlern beim Schutz ihres geistigen Eigentums. In der öffentlichen Blockchain können sie Produktbeschreibungen, aber auch CAD-Dateien mitsamt aller überarbeiteten Versionen revisionssicher mit Zeitstempel archivieren. Ein Musiker kann so seine Urheberschaft beweisen, indem er nachweist, dass ein Dokument mit dem von ihm geschriebenen Musikstück oder dessen Tonaufnahme zu einem bestimmten Zeitpunkt bereits öffentlich zugänglich war.
Ausblick: Webdienst für die Documentchain
Um die Documentchain zu nutzen, ist die quelloffene Wallet-Software DMS Core für Windows erforderlich. Professionelle Dokumentenmanagement-Lösungen sind zudem in der Lage, mittels API mit dem Wallet zu kommunizieren und Dokumenteninformationen in der Blockchain zu hinterlegen. Die Dokumentdatei verbleibt dabei im DMS-Archiv. Noch in diesem Jahr soll ein Webdienst ermöglichen, dass Anwender ihre Dokumente sehr einfach in der Documentchain hinterlegen können, ohne die Wallet-Software „DMS Core“ installieren zu müssen.
Dipl.-Wi.-Ingenieur Harald Krekeler ist Geschäftsführer des Softwarebüros Krekeler und Entwickler des Office Manager DMS, einem DMS-Produkt für die schnelle Digitalisierung und Verwaltung der Geschäftskommunikation sowie die revisionssichere, elektronische Archivierung. Mit der Veröffentlichung von Version 18.0 wurde die Blockchain-Technologie in die Dokumentenmanagement-Software integriert.
