Blockchain - Hype oder Chance? - Ein sinnvoller Weg zur vertrauensvollen Kollaboration im Industrieumfeld?

Blockchain –
 Hype oder Chance?
 Ein sinnvoller Weg zur vertrauensvollen Kollaboration im
 Industrieumfeld?

Maximilian Irlbeck, Zentrum Digitalisierung.Bayern
 23. Oktober 2017 | Quo Vadis Digitale Produktion? | Infinity Hotel, Unterschleissheim

23.10.2017   M. Irlbeck: Blockchain - Hype oder Chance?   2

“Blockchain technologies are extremely hyped, evolving
             at different trajectories, but should not be ignored.

             They offer the potential for substantial change in
             technology development and delivery as well as in how
             the economy, business and society operates.“

             31 Juli 2017, Gartner, Inc.
             https://www.gartner.com/doc/3775165/hype-cycle-blockchain-technologies-

23.10.2017                     M. Irlbeck: Blockchain - Hype oder Chance?              3

A short history of Blockchain: Bitcoin (I)
           18. August 2008
            Bitcoin.org wird registriert.
           31. Oktober 2008
            Satoshi Nakamoto posted auf der Kryptographie
            Mailingliste von metzdowd.com Werbung für das Papier
            „Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System.“

            Er nennt als Charakteristika des neuen Ansatzes:
             “Double-spending is prevented with a peer-to-peer
              network.
             No mint1 or other trusted parties.
             Participants can be anonymous.
             New coins are made from Hashcash style proof-of-
              work.
             The proof-of-work for new coin generation also powers
              the network to prevent double-spending.”
    1   mint = Münzanstalt
23.10.2017                                M. Irlbeck: Blockchain - Hype oder Chance?   4

A short history of Blockchain: Bitcoin (II)
    3. Januar 2009, 18:15:05 GMT
     Satoshi Nakamoto minet den ersten Block (Genesis Block) und
     erhält 50 Bitcoins dafür. Hinweis für das Datum ist der darin
     enthaltene Text „The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of
     second bailout for banks.”
    9. Januar 2009
     Bitcoin v0.1 erscheint auf Sourceforge als erster Opensource
     Client.                                                                         The Times vom 3. Januar 2009
     Der Entwickler Hal Finney († August 2014) erhält die erste
     Transaktion von 10 bitcoins von Nakamoto. Nach Schätzungen hat
     Nakamoto 1 million bitcoins geminet, bis er Mitte 2009
     verschwand. Theoretischer Wert: $6.012.000.000
    Mitte 2009
     Nakamoto übergibt die Verantwortung der Entwicklung an Gavin
     Andresen, er wird später erster Präsident der Bitcoin
     Foundation. Er kauft 10.000 Bitcoins für 50 Dollar und gründet die
     Webseite Bitcoin Faucet.
    17. Mai 2010
     Die erste Pizzabestellung (erste reale Bezahlung mit Bitcoin) wird
     durch Bitcoins bezahlt. Laszlo Hanyecz gibt bei Papa John‘s
     10.000 Bitcoins dafür aus.
     Der Gegenwert damals: ca. $25 - 2014: ca. $5.000.000
                                                                                      Die teuerste Pizza der Welt,
                                                                                           bezahlt mit Bitcoin.
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A short history of Blockchain: Bitcoin (III)
    17. März 2010
     BitcoinMarket.com startet als erste Börse, Anfangskurs BTC/USD:
     0,003 USD
    6. August 2010
     Eine große Schwachstelle im Bitcoin Protokoll wird gefunden.
     Sie erlaubt es Usern, die Regeln von Bitcoin zu umgehen und
     quasi unendlich viele Bitcoins zu erstellen.
    15. August 2010
     Durch Ausnutzung der Schwachstelle werden über 184 Milliarden
     Bitcoins in einer Transaktion erstellt und an zwei Adressen
     versandt. Innerhalb weniger Stunden wird die Transaktion gelöscht
     und die Schwachstelle behoben. Dies war die einzig bekannte
     größere Schwachstelle in der Historie von Bitcoin.
    9. Februar 2011
     1 Bitcoin ist 1 US Dollar wert (Börse Mt. Gox)                          Gavin Andresen, Technischer Lead des Bitcoin
    20. August 2011                                                         Projekts, bei der 1. Bitcoin Konferenz 2011 in New
     Erste Bitcoin Konferenz und Welt Expo in New York,                      York. Video:
     Eintritt: $20 oder 1 BTC                                                https://www.youtube.com/watch?v=0ljx4bbJrYE
    25. November 2011
     Erste Europäische Bitcoin Konferenz in Prag

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A short history of Blockchain: Bitcoin (IV)
       27. September 2012
        Die Bitcoin Foundation wird gegründet.
       Oktober 2012
        BitPay berichtet, dass über 1.000 Händler Bitcoin
        akzeptieren
       1. April 2013
        1 Bitcoin wird zu 100 USD auf der Börse MtGox
        gehandelt.
       Juni 2014
        Das Netzwerk übersteigt 100 petahash/Sekunde1                                        Kurs BTC/USD 2013 – 22.10.2017
       August 2015                                                                 http://www.finanzen.net/devisen/bitcoin-dollar/chart/
        Ca. 60.000 Händler akzeptieren Bitcoin                                                 Aktueller Kurs: 5.809,35 USD
       Januar 2016
        Das Netzwerk übersteigt 1 exahash/Sekunde1
       1. August 2017
        Bitcoin wird in zwei Währungen aufgesplittet:
        Bitcon und Bitcoin Cash
       Derzeit gibt es ca. 1150 Kryptowährungen
    1   petahash = 1 Billion (1015) Hashes, exahash = 1 Trillion (1018) Hashes        Anzahl von Transaktionen pro Monat (log. Skala)
                                                                                                    Quelle: Wikipedia
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Blockchain - Crashkurs
        Konzeptuell: Was ist eine Blockchain?
        Technische Grundlagen Hands-on:
         Hash, Signatur, Asymmetrische Verschlüsselung, Block,
         Blockchain, Verteilung, Tokens, Coinbase
        Algorithmen: Proof of Work, Proof of Stake
        Smart Contracts

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Blockchain ist eine verteilte Datenbank

                                                     Als Blockchain wird eine Kette von
                                                     Datenblöcken bezeichnet, die
                                                     dezentral auf vielen Knoten
                                                     (Rechnern) in einem Netzwerk
                                                     gespeichert ist.
                                                     Alle Knoten haben den selben Stand
                                                     der Blockchain.

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Neue Transaktionen werden an alle Knoten verteilt

  Neue Transaktionen werden mit
  einer ID, Absender, Empfänger, und
  den übertragenen Daten gespeichert
  und an alle Knoten im Netzwerk
  verteilt. An jedem Knoten wird die
  Transaktion validiert.

       Transaktions-ID: b34f2
       Von:            Menge:      An:
       NutzerA         0,001 BTC   NutzerB

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Aus den Transaktionen wird ein neuer Block erstellt
  ID: 48.365   ID: 48.366   ID: 48.367   ID: 48.368   ID: 48.369   ID: 48.370   ID: 48.371          ID: 48.372
  Vor. Hash    Vor. Hash    Vor. Hash    Vor. Hash    Vor. Hash    Vor. Hash    Vor. Hash           Vor. Hash
  Transakt.    Transakt.    Transakt.    Transakt.    Transakt.    Transakt.    Transakt.           Transakt.
  Hash         Hash         Hash         Hash         Hash         Hash         Hash                Hash

An den Knoten werden mehrere Transaktionen                                                                             Block-ID: 48.373
zusammengefasst und zusammen mit der                                                                                   Vorheriger Hash: 000A643F
                                                                                                                       Nonce: 12345678
Block-ID, dem Hash des letzten Blocks, und
einer sog. Nonce zusammengefügt, und damit
eine neuer Hash für den Block berechnet. Es                                     Transaktions-ID: b34f2

müssen meist viele Nonces durchgetestet                                         Von:
                                                                                NutzerA
                                                                                                 Menge:
                                                                                                 0,001 BTC
                                                                                                             An:
                                                                                                             NutzerB

werden, bis der berechnete Hash gewisse                                                                                Hash: 0009BD54
Kriterien erfüllt. Da dieser Schritt viel
Rechenleistung benötigt, nennt man den
Mechanismus Proof of Work.

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Alle Knoten werden aktualisiert

  Der gefundene valide Block wird wieder an alle
  Knoten im Netzwerk verteilt. Nach einer
  Überprüfung übernimmt jeder Knoten den
  neuen Block, sodass am Ende wieder auf allen
  Knoten der gleiche gültige Stand gespeichert
  ist.

23.10.2017                      M. Irlbeck: Blockchain - Hype oder Chance?   12

Arten von Blockchains

23.10.2017   Quelle: https://blockchainhub.net/blockchains-and-distributed-ledger-technologies-in-general/   13

Zutaten für das Verständnis von Blockchains
                 HASH                                 DIGITALE SIGNATUR
                                                                 010101
                                                                 010101
    00100101010…                                                 010000

             BLOCK MINING                         DISTRIBUTED LEDGER

  Hash(Block + Nonce) < Difficulty
               Proof of Work!                                                 Proof of Work!
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Hash Funktionen

 Hash ist eine Funktion, die einen beliebigen Wert eindeutig auf eine Zahl
  fester Länge abbildet.
 Man könnte sagen, dass eine Hash Funktion den Fingerabdruck für
  Daten berechnet. Beispiel für eine Hashfunktion ist SHA256.

   SHA256( Maximilian Irlbeck) = 16677905e0e48dcf38e27ce6e104fcc778553f436e4c1b0bfedd1d028820bf60
                                                                        256 bit

   SHA256( MaximilianIrlbeck ) =          4fbff996bb7d2202f111af2f1c938529b0768862d4fb31f2902161f431fd43f2

 Demo:
  https://anders.com/blockchain/hash.html
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Digitale Signatur

    Digitale Signaturen dienen als sicherer Herkunftsnachweis für Informationen.
    Sie basieren auf asymmetrischer Verschlüsselung.
      Alice hat zwei Schlüssel:
       Öffentlicher Schlüssel:
          Er dient zum Entschlüsseln
          Ihrer Nachrichten. Jeder darf
          ihn kennen, er dient dazu,
          Nachrichten von Alice zu
          signieren.
       Geheimer Schlüssel:
          Er dient zum Verschlüsseln
                                                                                                Quelle: TU Darmstadt
          von Nachrichten. Nur
                                              Schlüssel sind lange Zahlen. Geheime Schlüssel können nicht
          Alice kennt ihn!                    effizient aus öffentlichen Schlüsseln berechnet werden. Daher
                                              funktioniert asymmetrische Verschlüsselung und kann auch für
                                              Signaturen verwendet werden.
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Mining von Blöcken
                                                                              Block M
    Block
     Ein Block besteht aus beliebigen
     Feldern (hier: #, Data), einem Nonce
     und einem Hash des Blocks.
    Als Mining bezeichnet man das
     Finden einer bestimmten Zahl
     (genannt: Nonce), die den Hashwert
     des Blocks kleiner als eine
     bestimmte Zahl macht.

    Von einem Computer errechnet:
    Nonce = 30913
                                        Demo: https://anders.com/blockchain/block.html
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Ledger = Kassenbuch

                      Ein Kassenbuch ist durch mehrere Spalten
                      organisiert, z.B. :
                       Nummer der Transaktion
                       Datum
                       Beschreibung der Transaktion
                       Debit (Einnahmen)
                       Kredit (Ausgaben)
                       Name des Kreditors/Debitors
                       Balance

23.10.2017            Proof of Work!                             18

Ledger in Blockchains
                             Transaktionen

               Hash des letzten Blocks
                                     Demo: https://anders.com/blockchain/tokens.html
23.10.2017              M. Irlbeck:Proof  of Work!
                                    Blockchain - Hype oder Chance?                     19

Blockchain: Ein fälschungssicherer Ledger

Peer A

                 

             

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Verteilte Blockchain – Distributed Ledger
Peer A

Peer B

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Wie funktionieren Transaktionen?
    Zwei Dinge werden für einen Account benötigt:
            Eine Blockchain Adresse (zufällig erzeugt, öffentlich)
            Ein privater Schlüssel (Der „Tresorschlüssel“)
    Transaktionen benötigen
            Eine Senderadresse (deine Adresse)
            Eine Empfängeradresse
            Einen Betrag
            Eine kleine Gebühr
    Jede Transaktion wird vom Sender digital signiert und damit autorisiert
    Danach wird sie an das Blockchain Netzwerk gesendet
    Miner können mehrere Transaktionen zu einem Block kombinieren, sie validieren, ob die
     Transaktion gültig ist durch den Ledger
    Sobald eine passende Nonce für den Block von einem Miner gefunden wurde, wird dieser Block
     an das Blockchain Netzwerk gesendet
    Der Miner erhält hierfür Coins, die seinem Konto gutgeschrieben werden
    Es kann passieren, dass unterschiedliche Blockchain Versionen im Netzwerk existieren
    Am Ende setzt sich die längste Blockchain durch, die von mehr als 50% der Blockchain User
     unterstützt wird                                        https://blockchain.info/de/unconfirmed-transactions
23.10.2017                                            Proof of Work!                                           22

Warum funktionieren (public, PoW) Blockchains?

 Sie ersetzen den Intermediär, z.B. eine Bank
 Miner validieren Blöcke und erhalten dafür Geld
 Der Zahlungsverkehr ist pseudonymisiert, aber sehr sicher und
  unabstreitbar
 Es ist kein Vertrauen nötig, weder zu den Minern noch zu den
  Teilnehmern, Unabstreitbarkeit und Konservierung wird garantiert
 Es wird sichergestellt, dass sich eine Version der Blockchain
  verbreitet, dies funktioniert über Proof of Work Konsensus und
  einer Zustimmung von mehr als 50%
 Blockchains sind offen, (zeitlich) effizient und günstig –
  Informationsdefizite zwischen Akteuren, Betreiber- und
  Schnittstellenprobleme werden gelöst

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Next chapter: Smart Contracts

23.10.2017           M. Irlbeck: Blockchain - Hype oder Chance?   24

Smart Contracts ermöglichen neue Usecases

                 Quelle: http://www.slaw.ca/2016/09/19/smart-contracts/

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Beispiel: Supply Chain Management

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Ausblick: Quo vadis Blockchain @Energie?
 Gründung der EWF (Energy Web Foundation)
  2016 in der Schweiz
            Ziel: Blockchain auf Proof-of-Authority Basis für den
             Energiebereich implementieren
            Investoren

 Heiße Themen für Blockchain
            Regulatorische Rahmenbedingungen im Energiebereich
            Herkunftsnachweise und Zertifikate für Energie
            Lokaler Handel von Energie (z.B. in Quartieren)
 Zahlreiche aktive Start-ups und viele
  Industriekooperationen
 Mein Ziel

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Ausblick: Quo vadis Blockchain?
    Gründung des Blockchain Bundesverbands Mai 2017
    Arbeitsgruppen mit Ansprechpartnern
            Allgemeines Recht: Florian Daniel, DWF
            Bildung: Frank Bolten und Christopher Nigischer, Chainstep
            Digitale Identitäten: Simon Schwerin, BigchainDB
            Energie: Sebnem Rusitschka, Freeelio
            Ethik & Governance: Joachim Lohkamp, Jolocom
            Finanzen: Dr. Nina Siedler, DWF
            Forschung: Dr. Sönke Bartling
            Gesundheit: Dr. Sönke Bartling
            ICO: Dr. Nina Siedler, DWF
            Pilotprojekte: Florian Glatz, Blockchain Lawyer
            Smart-Fertigung: Volker Skwareg, HAW Hamburg
            Standardisierung: Simon Schwerin, BigchainDB
            Steuern: Elfriede Sixt, FinTech Academy
            folgende GruppensprecherInnen werden in kürze bekannt gegeben:
             Datenschutz
             Revision
    Positionspapier am 17.10.2017 veröffentlicht:
     „Chancen und Herausforderungen einer neuen digitalen
     Infrastruktur für Deutschland“

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Worauf es ankommt – was wir unternehmen sollten

    Innovationsprojekte
    Rechtlicher Rahmen (speziell Energie)
    Technologische Evaluierung
    Kooperationen, um Blockchain Technologien zu testen
    Knüpfen von Netzwerken in Bayern
    Kein Hype – aber auch kein Verschlafen

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Maximilian Irlbeck
                                                                Koordinator der Themenplattform
                                                                Energie
                                                                Maximilian.Irlbeck@zd-b.de
   Vielen Dank.                                                 +49 89 - 24 88 07 -112

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