Distributed-Ledger-Technologie (DLT)

Was ist die Distributed Ledger Technology (DLT)?

Die Distributed-Ledger-Technologie (DLT) ist ein digitales System zur Aufzeichnung von Vermögenstransaktionen, bei dem die Transaktionen und ihre Details an mehreren Stellen gleichzeitig aufgezeichnet werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Datenbanken gibt es bei verteilten Ledgern keine zentrale Datenhaltung oder Verwaltungsfunktion.

DLT bezieht sich speziell auf die technologische Infrastruktur und die Protokolle, die den gleichzeitigen Zugriff, die Validierung und die Aktualisierung von Aufzeichnungen ermöglichen, die für verteilte Hauptbücher (Ledger)charakteristisch sind. Sie funktioniert über ein Computernetz, das sich über mehrere Einheiten, Standorte oder Knoten erstreckt.

In einem verteilten Hauptbuch verarbeitet und prüft jeder Knoten jedes Element, wodurch ein Datensatz für jedes Element erstellt und ein Konsens über dessen Wahrhaftigkeit/Richtigkeit geschaffen wird. Ein verteiltes Hauptbuch kann zur Aufzeichnung statischer Daten, zum Beispiel eines Registers, und dynamischer Daten, zum Beispiel von Finanztransaktionen, verwendet werden. Blockchain ist ein bekanntes Beispiel für eine Distributed-Ledger-Technologie.

Das Interesse an der Distributed-Ledger-Technologie wuchs in den zehn Jahren nach der Einführung von Bitcoin im Jahr 2009, einer auf der Blockchain-Technologie basierenden Kryptowährung, die als erste zeigte, dass die Technologie nicht nur funktioniert, sondern auch skalierbar und sicher ist.

Von diesem Zeitpunkt an experimentierten Organisationen in allen Branchen mit DLT und deren Einsatz in Unternehmensprozessen. Die Finanzdienstleistungs-, Gesundheits- und Pharmabranche waren früh führend, und das Lieferkettenmanagement war eine häufige Anwendung.

Es ist wichtig zu wissen, dass das Konzept eines verteilten Hauptbuchs nicht neu ist. Unternehmen haben lange Zeit Daten an verschiedenen Orten gesammelt und gespeichert, entweder auf Papier oder in isolierter Software, wobei die Daten nur in regelmäßigen Abständen in einer zentralen Datenbank zusammengeführt wurden. Ein Unternehmen kann zum Beispiel verschiedene Daten in den einzelnen Abteilungen haben, die nur bei Bedarf in ein zentrales Hauptbuch einfließen. Ebenso halten mehrere Organisationen, die zusammenarbeiten, in der Regel ihre eigenen Daten vor und tragen diese nur auf Anfrage oder bei Bedarf zu einem zentralen Ledger bei, der von einer autorisierten Partei kontrolliert wird.

Der große Fortschritt der DLT besteht darin, dass die oft zeitaufwändigen und fehleranfälligen Prozesse, die für den Abgleich der verschiedenen Beiträge zum Hauptbuch erforderlich sind, minimiert beziehungsweise eliminiert werden können und dass sichergestellt wird, dass alle Beteiligten Zugriff auf die aktuelle Version haben und man sich auf deren Richtigkeit verlassen kann.

Wie funktionieren verteilte Ledger?

DLT basiert auf den Grundsätzen der Dezentralisierung. Im Gegensatz zu herkömmlichen zentralisierten Datenbanken arbeitet DLT in einem Peer-to-Peer-Netzwerk (P2P), in dem mehrere Knoten das Hauptbuch gleichzeitig speichern, validieren und aktualisieren. Dies macht eine zentrale Autorität überflüssig und verringert das Risiko eines Single Point of Failure.

Der Prozess beginnt mit der Replikation digitaler Daten über das Netz der Knotenpunkte. Jeder Knoten verwaltet eine identische Kopie des Hauptbuchs und verarbeitet unabhängig neue Aktualisierungstransaktionen. Um einen Konsens sicherzustellen, verwenden alle teilnehmenden Knoten einen Konsensalgorithmus, der die korrekte Version des Hauptbuchs bestimmt. Sobald ein Konsens erreicht ist, wird das aktualisierte Hauptbuch an alle Knoten weitergegeben, wodurch Synchronisation und Genauigkeit gewährleistet werden.

DLT verwendet Kryptographie, um Daten sicher zu speichern, und kryptographische Signaturen und Schlüssel, um nur autorisierten Benutzern Zugang zu gewähren. Die Technologie schafft auch eine unveränderliche Datenbank, das heißteinmal gespeicherte Informationen können nicht gelöscht werden, und alle Aktualisierungen werden dauerhaft für die Nachwelt festgehalten.

Diese Architektur stellt einen bedeutenden Wandel in der Art und Weise dar, wie Informationen gesammelt und kommuniziert werden, da die Aufzeichnungen nicht mehr an einem einzigen, maßgeblichen Ort, sondern in einem dezentralen System gespeichert werden, in dem alle relevanten Stellen das Hauptbuch einsehen und ändern können. Folglich können alle anderen Stellen sehen, wer das Hauptbuch nutzt und verändert. Diese Transparenz der DLT schafft ein hohes Maß an Vertrauen zwischen den Teilnehmern und schließt die Möglichkeit betrügerischer Aktivitäten im Hauptbuch praktisch aus.

Damit entfällt für die Nutzer des Ledgers die Notwendigkeit, sich auf eine vertrauenswürdige zentrale Instanz zu verlassen, die das Ledger kontrolliert, oder auf einen externen Drittanbieter, der diese Aufgabe übernimmt und als Kontrollinstanz gegen Manipulationen fungiert.

Ursprünge der Ledger

Hauptbücher, bei denen es sich im Wesentlichen um eine Aufzeichnung von Transaktionen und ähnlichen Daten handelt, gibt es schon seit Jahrtausenden in Papierform. Mit dem Aufkommen der Computer im späten 20. Jahrhundert wurden sie digitalisiert, obwohl die computerisierten Hauptbücher im Allgemeinen das widerspiegeln, was einst auf Papier existierte.

In der Vergangenheit war für Hauptbücher eine zentrale Instanz erforderlich, die die Authentizität der darin aufgezeichneten Transaktionen bestätigte. So müssen beispielsweise Banken die von ihnen abgewickelten Finanztransaktionen verifizieren.

Die Technologie des 21. Jahrhunderts hat mit Kryptographie, fortschrittlichen Algorithmen und einer stärkeren und nahezu allgegenwärtigen Rechenleistung den nächsten Schritt für verteilte Ledger ermöglicht, wodurch das verteilte Hauptbuch zu einer zunehmend praktikablen Form der Buchführung wird.

Dieser Fortschritt kommt zu einer Zeit, in der eine solche Technologie dringend benötigt wird. An wirtschaftlichen Aktivitäten waren schon immer mehrere Teilnehmer beteiligt, und der Handel ging fast immer über mehrere Gerichtsbarkeiten und Grenzen hinweg. Moderne Geschäftsnetze umfassen jedoch eine noch größere Anzahl von Teilnehmern in noch mehr Regionen, und sie müssen mehr Daten für ihre eigenen Zwecke aufzeichnen und auch die Anforderungen anderer Teilnehmer in ihren Netzen erfüllen. Dies hat herkömmliche Hauptbücher unter Druck gesetzt, so dass sie kostspielig in der Wartung und anfälliger für Fehler, Computerhacks, Manipulationen und Fälschungen sind.

Welche Branchen nutzen die Distributed-Ledger-Technologie?

Die Anwendung der DLT erstreckt sich über zahlreiche Branchen und revolutioniert mehrere bestehende Prozesse. Zu den populärsten Anwendungen von DLT gehören die folgenden.

Bank- und Finanzwesen

Der Bank- und Finanzsektor ist einer der Vorreiter bei der Einführung der Distributed-Ledger-Technologie. Ein bemerkenswerter Anwendungsfall ist die Implementierung von intelligenten Verträgen (Smart Contracts) in der Handelsfinanzierung. Smart Contracts erleichtern die nahtlose Ausführung und Abwicklung von Handelsgeschäften, wodurch Ineffizienzen verringert und Zwischenhändler überflüssig werden. Darüber hinaus ermöglicht die DLT schnellere grenzüberschreitende Zahlungen, verbessert die Know-Your-Customer-Prozesse und bietet sichere digitale Identitätslösungen.

Lieferkettenmanagement

Das Lieferkettenmanagement ist einer der wichtigsten Anwendungsfälle der DLT. Verteilte Ledger helfen Unternehmen, den Warenverkehr zu verfolgen und zu überprüfen, die Authentizität sicherzustellen und Betrug zu verhindern. Diese Technologie ermöglicht Echtzeittransparenz in der Lieferkette, reduziert den Papierkram und minimiert Ineffizienzen. Eine Distributed-Ledger-Lösung kann zum Beispiel dazu verwendet werden, die Herkunft von Waren zu verfolgen, um eine ethische Beschaffung zu gewährleisten und das Vertrauen der Verbraucher zu stärken.

Gesundheitswesen

DLT wird eingesetzt, um die Verwaltung von Patientendaten zu verbessern, Prozesse zu rationalisieren und die Sicherheit zu erhöhen. Mit DLT können medizinische Aufzeichnungen sicher gespeichert und gemeinsam genutzt werden, was den Datenschutz und die Integrität der Daten gewährleistet. Darüber hinaus können intelligente Verträge Versicherungsansprüche automatisieren, den Verwaltungsaufwand verringern und die Effizienz steigern. DLT ermöglicht auch sichere und transparente klinische Studien, wodurch die Integrität der Daten gewährleistet und das Vertrauen in den Forschungsprozess gestärkt wird.

Immobilien

Die DLT hat das Potenzial, die Immobilienbranche zu verbessern, indem sie Immobilientransaktionen vereinfacht, den Papierkram reduziert und die Sicherheit erhöht. Mit der Implementierung von intelligenten Verträgen können Immobilienübertragungen automatisiert werden, wodurch genaue und fälschungssichere Aufzeichnungen über die Eigentumsverhältnisse gewährleistet werden. Blockchain-Plattformen, die auf verteilten Ledgern aufbauen, können transparente und überprüfbare Eigentumsregister bereitstellen, die das Risiko von Betrug und Streitigkeiten verringern und den Bedarf an kostspieligen Vermittlern beseitigen. Darüber hinaus kann die DLT das Anteilseigentum an Immobilien ermöglichen, was neue Investitionsmöglichkeiten eröffnet und die Liquidität auf dem Markt erhöht.

Andere Branchen

Die DLT findet auch in verschiedenen anderen Branchen Anwendung. Im Energiesektor zum Beispiel kann DLT den P2P-Energiehandel erleichtern und dezentrale Systeme für erneuerbare Energien ermöglichen. In der Unterhaltungsindustrie kann DLT die Verwaltung von Tantiemen revolutionieren und eine gerechte Entschädigung für Künstler sicherstellen. Darüber hinaus bietet die DLT Anwendungen für Wahlsysteme, die Verwaltung geistiger Eigentumsrechte, Glücksspiele und vieles mehr.

Beispiele für die Distributed-Ledger-Technologie

Derzeit sind verschiedene Arten von Distributed-Ledger-Technologien im Einsatz, darunter die folgenden:

• Blockchain. Die Blockchain, die Transaktionen in Blöcken bündelt, die aneinandergereiht werden, und sie dann an die Knoten im Netzwerk sendet, ist die bekannteste Art von DLT. Sie ist die Grundlage für Bitcoin und andere Kryptowährungen.
• Tangle. Tangle, eine andere Art von DLT, ist auf Ökosysteme des Internets der Dinge (IoT) ausgerichtet. Die Eclipse Foundation und die IOTA Foundation haben die Tangle EE Working Group gegründet. Tangle wird als permissionless, gebührenfreier, skalierbarer verteilter Ledger beschrieben, der den vertrauenswürdigen Daten- und Wertetransfer zwischen Menschen und Maschinen unterstützen soll.

Andere bekannte Distributed-Ledger-Technologien sind Corda, Ethereum und Hyperledger Fabric.

Warum DLT wichtig ist

Die Distributed-Ledger-Technologie kann drastische Verbesserungen bei der Aufzeichnung von Daten bringen, indem sie einige der Grundlagen der Art und Weise ändert, wie Organisationen die Daten, die in ihren Ledgern gespeichert werden, sammeln und weitergeben. Um dies zu verstehen, betrachten Sie sowohl papierbasierte als auch herkömmliche elektronische Hauptbücher, bei denen alle Ergänzungen und Änderungen über einen zentralen Kontrollpunkt laufen müssen.

In einem solchen System müssen Unternehmen erhebliche Arbeits- und Computerressourcen einsetzen, um die zentrale Kontrolle aufrechtzuerhalten. Außerdem bedeutet die zentrale Kontrolle, dass die Ledger nicht immer vollständig oder auf dem neuesten Stand sind. Der Prozess ist auch anfällig für Fehler und Manipulationen, da jede Stelle, die Daten zum Hauptbuch beiträgt, zu einer Quelle für Betrug oder Fehler werden kann.

Außerdem kann keiner der anderen Teilnehmer, die Daten zum zentralen Ledger beitragen, die Richtigkeit der von den anderen Teilnehmern stammenden Daten wirksam überprüfen. Die Distributed-Ledger-Technologie hingegen ermöglicht den Datenaustausch in Echtzeit, was bedeutet, dass das Hauptbuch immer auf dem neuesten Stand ist. Sie ermöglicht auch Transparenz, da jeder teilnehmende Knoten diese Änderungen mitverfolgen kann. Die DLT ist auch von Natur aus sicherer, da sie die einzige Schwachstelle und das einzige Ziel für Hacker und Manipulationen beseitigt, die bei zentralisierten Ledgern bestehen.

Die Distributed-Ledger-Technologie hat das Potenzial, Transaktionen zu beschleunigen, da sie den Weg über eine zentrale Behörde oder einen Mittelsmann überflüssig macht. In ähnlicher Weise könnte die DLT die Kosten für Transaktionen senken. Für die Durchführung des stark dezentralisierten Verifizierungsprozesses und die Verteilung von Kopien des Ledgers werden jedoch erhebliche Rechenressourcen benötigt, was die Leistung von DLT in bestimmten Netzwerkumgebungen im Vergleich zu zentralisierten Ledgern nachweislich beeinträchtigt.

Vorteile verteilter Ledger

Ein Großteil des frühen Interesses an der Distributed-Ledger-Technologie konzentrierte sich auf ihre Anwendung bei Finanztransaktionen. Das ist verständlich, wenn man bedenkt, dass die Kryptowährung Bitcoin weltweit Verbreitung fand und gleichzeitig bewies, dass DLT tatsächlich funktionieren kann. Banken und andere Finanzinstitute wurden zu frühen Innovatoren der DLT.

Befürworter der DLT sagen jedoch, dass digitale Ledger auch in anderen Branchen als den Finanzdienstleistungen eingesetzt werden können. Regierungsbehörden untersuchen, wie sie die Technologie für die Aufzeichnung von Transaktionen, wie zum Beispiel die Übertragung von Immobilieneigentum, nutzen können. Organisationen des Gesundheitswesens erproben DLT, um die Aktualisierung von Patientenakten effizienter zu gestalten. Viele Unternehmen testen die DLT für die Verwaltung von Lieferkettendaten. Und die Anwaltschaft prüft, wie sie DLT für die Bearbeitung und Ausführung von Rechtsdokumenten nutzen kann.

Darüber hinaus sehen Experten in der Technologie die Möglichkeit, dass Einzelpersonen eine bessere Kontrolle über ihre persönlichen Daten erhalten, indem sie bei Bedarf selektiv Teile ihrer Aufzeichnungen freigeben und den Zugriff auf Informationen einschränken oder den Zeitraum begrenzen können, in dem die Informationen für andere Stellen verfügbar sind. Befürworter sagen auch, dass digitale Hauptbücher dazu beitragen können, die Rechte an geistigem Eigentum und die Eigentumsverhältnisse bei Kunst, Waren, Musik, Filmen und mehr besser zu verfolgen.

Obwohl die Einführung von DLT noch in den Kinderschuhen steckt, hat die Technologie bereits in vielen Fällen bewiesen, dass sie den Nutzern Vorteile bringen kann, darunter folgende

• Erhöhte Sichtbarkeit und Transparenz der in das Hauptbuch eingebrachten Daten.
• Niedrigere Betriebskosten dank des Wegfalls einer zentralen Behörde.
• Schnellere Transaktionsgeschwindigkeiten, da es keine Verzögerung bei der Aktualisierung der Hauptbücher gibt.
• Deutlich geringere Risiken von betrügerischen Aktivitäten, Manipulationen und Verfälschungen.
• Erhöhte Zuverlässigkeit und Ausfallsicherheit, da es kein zentrales System mehr gibt, das die Gefahr eines Single Point of Failure birgt.
• Deutlich höheres Sicherheitsniveau.

Herausforderungen der Distributed-Ledger-Technologie

DLT hat zwar mehrere Vorteile, bringt aber auch einige Herausforderungen mit sich. Einige der wichtigsten Herausforderungen sind die folgenden.

Skalierbarkeit

DLT-Systeme haben oft Probleme mit der Skalierbarkeit, wenn die Zahl der Teilnehmer und Transaktionen steigt. Herkömmliche Blockchains sind in Bezug auf den Transaktionsdurchsatz und die Bestätigungszeiten begrenzt. Durch technologische Fortschritte und die Erforschung alternativer Konsensmechanismen, wie beispielsweise Directed Acyclic Graphs (DAG), werden diese Skalierbarkeitsprobleme jedoch angegangen.

Interoperabilität

Die Interoperabilität zwischen verschiedenen verteilten Ledger-Systemen ist für den nahtlosen Datenaustausch und die Zusammenarbeit entscheidend. Das Erreichen von Interoperabilität ist jedoch nach wie vor eine komplexe Aufgabe, da es an standardisierten Protokollen mangelt und Kompatibilitätsprobleme zwischen verschiedenen DLT-Plattformen bestehen. Es werden derzeit Anstrengungen unternommen, um Interoperabilitätslösungen zu entwickeln und die Lücke zwischen den verschiedenen Netzen zu schließen.

Regulatorische und rechtliche Rahmenbedingungen

Das regulatorische Umfeld der DLT ist noch in der Entwicklung begriffen. Da DLT bestehende Systeme stört und neue Paradigmen einführt, müssen die rechtlichen Rahmenbedingungen angepasst werden, um Verbraucherschutz, Privatsphäre und Sicherheit zu gewährleisten.

Aufklärung der Nutzer und Akzeptanz

Distributed-Ledger-Technologien sind relativ neu und komplex und erfordern ein gewisses Maß an technischem Wissen und Fachkenntnissen, um ihr Potenzial vollständig zu verstehen und zu nutzen. Aufklärung und Sensibilisierung der Nutzer sind entscheidend für eine breite Akzeptanz von DLT, und ihre Komplexität kann manchmal die Akzeptanz verhindern.

Blockchain und DLT: Zusammenhänge und Unterschiede

Die Begriffe Distributed-Ledger-Technologie und Blockchain werden oft zusammen verwendet – und manchmal sogar synonym. Sie sind jedoch nicht dasselbe.

Einfach ausgedrückt: Blockchain ist eine Art von DLT, aber nicht jede Distributed-Ledger-Technologie verwendet die Blockchain-Technologie. Dieses Missverständnis ist nachvollziehbar, wenn man bedenkt, wie stark das Interesse an diesen Technologien nach dem Aufkommen von Bitcoin gestiegen ist und wie austauschbar die Technologien in der Praxis sein können.

Beide werden zur Erstellung dezentraler Hauptbücher unter Verwendung von Kryptografie und unveränderlichen Aufzeichnungen mit Zeitstempeln verwendet. Und beide gelten als nahezu unhackbar. DLT und Blockchain können auch öffentlich sein, das heißt von jedermann genutzt werden, wie es bei Bitcoin der Fall ist, oder sie können permissioned(privat) und somit auf autorisierte Benutzer beschränkt sein, die bestimmten Nutzungsstandards zustimmen.

Und hier ist der große Unterschied: Blockchain verwendet Datenblöcke, die miteinander verkettet werden, um das verteilte Hauptbuch zu erstellen, wie der Name schon sagt. DLT umfasst aber auch Technologien, die andere Konstruktionsprinzipien zur Erstellung eines verteilten Hauptbuchs verwenden. Um als DLT zu gelten, muss die Technologie ihre Daten nicht in Blöcken strukturieren.

Konsensmechanismen der Distributed-Ledger-Technologie

Konsensmechanismen spielen eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung der Integrität und Sicherheit der Distributed-Ledger-Technologie. Diese Mechanismen bestimmen, wie Transaktionen genehmigt und dem Ledger hinzugefügt werden. Einige der gebräuchlichsten Konsensmechanismen sind die folgenden.

Proof of Work

Proof of Work (PoW) ist der Konsensmechanismus, der der Bitcoin-Blockchain zugrunde liegt. Bei PoW konkurrieren die Miner um die Lösung komplexer mathematischer Probleme, um Transaktionen zu validieren und neue Blöcke zu erstellen. Dieser Prozess erfordert eine erhebliche Rechenleistung, was ihn ressourcenintensiv und energieaufwendig macht. PoW gewährleistet jedoch die Sicherheit und Unveränderlichkeit des Blockchain-Netzwerks.

Proof of Stake

Proof of stake (PoS) ist ein alternativer Konsensmechanismus, der die mit PoW verbundenen Probleme des Energieverbrauchs und der Skalierbarkeit lösen soll. Bei PoS werden die Validierer für die Validierung von Transaktionen auf der Grundlage der Anzahl der Token ausgewählt, die sie besitzen und bereit sind, sie als Sicherheit einzusetzen. Dieser Mechanismus reduziert den Bedarf an umfangreicher Rechenleistung und belohnt die Teilnehmer entsprechend ihrem Anteil am Netzwerk. Ethereum ist die größte PoS-Kryptowährung.

Directed Acyclic Graph

DAG ist eine nichtlineare Datenstruktur, die als Konsensmechanismus in der Distributed-Ledger-Technologie an Popularität gewinnt. Anstatt sich wie herkömmliche Blockchains auf Blöcke und Ketten zu stützen, organisiert DAG Transaktionen in einer graphischen Struktur. Dies ermöglicht schnellere Transaktionen, höhere Skalierbarkeit und verbesserte Effizienz. Beispiele für DAG-basierte Kryptowährungen sind IOTA und Hedera Hashgraph.