Was die Blockchain Technologie so faszinierend erscheinen lässt ist, dass sie nicht nur vorab bestimmte Regeln für Transaktionen mittransportieren kann, sondern die Erstellung von sogenannten Smart Contracts ermöglicht. Smart Contracts werden unser Leben und die Art wie wir Geschäfte machen, verändern. Smart Contracts (SC) meint zunächst einmal nichts anderes als einen Vertrag auf Software Basis. Zum Vergleich: wenn wir heute über Digitalgeld sprechen und Kryptowährung meinen, dann assoziieren wir nicht mehr die mühsame Arbeit, die es macht, Geld herzustellen. Bäume, ja ganze Wälder zu Zellstoff aufzulösen, um Geldscheine herzustellen, die Erde zu durchwühlen, um aus den geförderten Metallen Gold, Silber, Kupfer und Messing mühsam zu prägen; von den Mühen und Kosten der Aufbewahrung und Verteilung über die Tansportwege zu Lande, zu Wasser und in die Luft ganz zu schweigen. Heute wird Geld am Computer erzeugt, ist eine digitale Rechenleistung.
Smart Contracts sind auch Rechenleistungen, die nicht nur bei der Erzeugung unterschiedlichster Vertragsbedingungen zum Einsatz kommen, sondern die auch im Vertragsprozess aus unterschiedlichen Vertragsbedingungen unterschiedliche Aktionen auslösen können. So können in SC z.B. Transaktionen selbständig angestoßen werden, wenn z.B. ein entsprechender Auslöser, etwa eine Bedingung für die Vertragserfüllung elektronisch vorliegt. SC sind in ihrer ursprünglichen Form wie ein Münzeinwurf in einen Getränkeautomaten, aber in ihrer dezentralen Architektur einer Blockchain Technologie ungleich wirksamer.
SM sind durch die Blockchain Technologie, anders als physische Automaten, universell und omnipräsent und haben somit für die Wirtschaft aber auch andere Bereiche von Politik und Gesellschaft prima Vista ungemein mehr Möglichkeiten. Auf dieser technologischen Basis können SC eine Vielzahl manueller Tätigkeiten automatisieren und enorme Kosten und Zeit einsparen. Fast alle Prozesse innerhalb einer Unternehmensorganisation, die sich mit Beschaffung, Logistik und just-in-time Produktion beschäftigt, können erhebliche Effizienzsteigerungen durch SC verbuchen. Und im Zahlungsverkehr gelten vermutlich noch erheblichere Effizienz-Potenziale, würde man die Organisationsform des Zahlungsverkehrs auf Kryptowährung transformieren. So könnten beispielsweise Wertpapiere wie z.B. eine Anleihe auf Basis eines Smart Contracts zu den Zinsterminen automatisierte Zinszahlungen an die Gläubiger veranlassen. Im Versicherungswesen entsprechend ein Versicherungsvertrag auf SC Basis die Versicherungssumme nach automatischer Prüfung eines eingetretenen Versicherungsfalls direkt auf ein Konto überweisen. Und alles dies wäre in einer lückenlosen Dokumentation zugleich aufgezeichnet.
Überall auf der Welt arbeiten Menschen daran, die ausstehenden Fragen im Zusammenhang mit der Transformation von Verträgen in Smart Contracts zu beantworten. Erfahrungen etwa aus der Ethereum-Blockchain mit Angriffen auf das Netzwerk stellen natürlich vor die Frage, wer eventuell für mangelnde Sicherheitsarchitekturen oder Programmierfehler in einer dezentralen Netzwerkorganisation verantwortlich ist. Aber die technischen wie rechtlichen Fragen sind gleichwohl ihrer erheblichen Reichweite wohl nicht entscheidend, Smart Contracts ad Acta zu legen. Und lange Zeit konnte die Blockchain Technologie deshalb nicht reifen, da der mit der dezentralen Rechenleistung verbundene enorme Energieverbrauch nicht zu lösen, zu reduzieren war.
Eine Blockchain ist eine dezentral verkette Folge von Datenblöcken. Innerhalb eines Distributed Ledger Netzwerkes müssen Daten aber nicht in Form einer Kette organisiert sein. IOTA oder Hashgraph sind ebenfalls Distributed Ledgers, doch beide Systeme kommen ohne eine Kettenstruktur aus, zudem benötigen beide Systeme keinen Proof-of-Work Algorithmus, um einen Konsens über die Integrität der Daten zu erzielen; schauen wir uns diese beiden Systeme kurz aus einer Bird View Sicht an. Bei IOTA handelt es sich um die Kryptowährung für das Internet of Things (IoT), es ist aber als bislang geschlossenes System nicht vergleichbar mit Bitcoin, das auf einer Open Source Technik basiert und als Public-Anwendung realisiert wurde.
Im Gegensatz zu anderen Kryptowährungen benötigt IOTA keine Blöcke zur Speicherung der ausgeführten Transaktionen. Stattdessen validieren übergeordnete Knoten die Transaktion und gewährleisten somit eine sehr gute Skalierbarkeit. Besonders der Austausch von Daten und Transaktionen zwischen Maschinen gehört neben einer Reihe anderer zu den potenziellen Anwendungsfällen. Wichtig für die Industrie ist die Möglichkeit, dass dieses System auch die Abwicklung von Transaktionen ermöglicht. Im Gegensatz zu anderen Kryptowährungen verfügt IOTA über keine Blöcke, sondern referenziert auf zwei vorangegangene Transaktionen. Auch verzichtet das Netzwerk anders als bei Bitcoin und anderen Kryptowährungen komplett auf Miner , die einen Gesamtkonsens für das Netzwerk herstellen und sich an der Genehmigung von Transaktionen beteiligen. Somit ist der Konsens im Netzwerk auch nicht vom Transaktionsprozess abhängig und die Plattform kann ohne Transaktionsgebühren skalieren. IOTA ist für uns ein Beispiel, welches verdeutlicht, in welche Richtung Anwendungen für den Zahlungsverkehr neben bereits bestehenden Krypto-Anwendungen gehen können. Welches System sich in naher Zukunft durchsetzt, bleibt offen, aber die Orientierung der Anwendungen an Distributed Ledger Technologien scheint sicher zu sein.
Hashgraph spielt sogar noch eine größere Rolle als IATO und einige Autoren phantasieren mit diesem System sogar das Ende der Blockchain-Welt herbei. Eine der größten Herausforderungen in verteilten Systemen besteht darin, einen Konsens über stattgefundene Ereignisse herzustellen. In verteilten Systemen ist dabei abzusichern, dass fehlerhafte Ereignisse beziehungsweise Manipulationen erkannt und ausgeschlossen werden können. Dieses Problem wird auch als das „Problem der byzantinischen Generäle“ bezeichnet. Zum Verständnis des Hashgraphs ist es hilfreich, einige Grundkonzepte und -begriffe zu erläutern, die die Basis bilden, auf denen der Hashgraph-Consensus-Algorithmus beruht – eine kurze Auflistung der Hashgraph-Logik lässt sich an dieser Stelle nicht vermeiden.
Transactions – Jeder Teilnehmer kann zu jeder Zeit eine signierte Transaktion erstellen. Alle Knoten erhalten eine Kopie und die Community erzeugt eine byzantinische Übereinkunft bezüglich der Reihenfolge dieser Transaktionen.
Fairness – Für eine kleine Gruppe von Angreifern ist es schwer, die durch Konsens bestimmte Reihenfolge der Transaktionen zu beeinflussen. In der Blockchain könnte ein Miner über die Reihenfolge im Block entscheiden oder darüber, welche Transaktionen er bevorzugt verarbeitet. Im Hashgraph gibt es keine Möglichkeit, dass ein Individuum die Konsensreihenfolge von Transaktionen beeinflusst.
Gossip – Informationen werden von jedem Mitglied sofort an andere zufällig ausgewählte Mitglieder verteilt.
Hashgraph – Ist die Datenstruktur, die dokumentiert, wer mit wem in welcher Reihenfolge Informationen ausgetauscht hat.
Gossip about Gossip – Der Hashgraph wird mittels Gossip-Protokoll verbreitet. Die Informationen, die ausgetauscht werden, sind die Historie des Informationsaustausches selbst.
Virtual Voting – Jeder beteiligte Knoten besitzt eine Kopie des Hashgraphs. Damit kann er berechnen welche Stimme ein anderer Knoten ihm geschickt hätte, wenn sie eine traditionelle byzantinische Übereinkunft mittels Versendens von Stimmen durchgeführt hätten. Jeder Knoten kann eine byzantinische Übereinkunft über eine beliebige Anzahl von Entscheidungen erzielen, ohne einen anderen Knoten befragen zu müssen. Der lokale Hashgraph alleine reicht aus.
Famous Witnesses – Eine Community könnte eine Liste von „n“ Transaktionen in eine Reihenfolge bringen, indem sie separate byzantinische Übereinkünfte mit O(n log n) in Form von verschiedenen Ja-/ Nein-Fragen der Form „kam das Event x vor dem Event y?“ ausführt. Eine schnellere Methode ist die Auswahl einiger Events (Punkte im Hashgraph), die Witnesses (Zeugen) genannt werden. Diese Events werden wiederum als Famous Witnesses bezeichnet, wenn im Hashgraph gezeigt werden kann, dass die meisten Knoten das Event nach seiner Erstellung erhalten haben.
Strongly Seeing – Wenn zwei beliebige Events x und y im Hashgraph gegeben sind, kann sofort berechnet werden, ob das Event x das Event y stark sehen (Strongly Seeing) kann. Dies ist genau dann der Fall, wenn der Pfad von x nach y über genügend unterschiedliche Knoten geht, also von anderen Mitgliedern gesehen wird.
Unter technischen Gesichtspunkten besteht eine DLT verteilte Welt aus einzelnen Knoten, die Informationen halten und verteilen. Eine neue Information wird von einem Knoten an zufällige weitere Knoten übermittelt. Diese Knoten tun wiederum selbiges. Somit verbreitet sich die Information rasend schnell über das gesamte Netz und der Konsensalgorithmus, der bei Hashgraph zum Einsatz kommt, basiert auf dem Gossip-Protokoll, das zugleich wie ein Büroflurfunk funktioniert und in der Lage ist, aus allen verbreitenten Informationen die herauszufinden, die die richtigen sind. Das Ziel des Konsensalgorithmus ist es, in einer Gruppe bzw. einem dezentralen Netzwerk einen Konsens über die Echtheit und die Reihenfolge von Transaktionen (Daten) zu erzielen, wobei kein Mitglied der Gruppe den anderen Mitgliedern vertraut. Die Art, wie die Informationen über ein Gossip-over-Gossip-Protokoll sich verbreiten, ist vergleichbar mit der in sozialen Netzwerken oder wie sich eine Epidemie ausbreitet. Daher wird es auch oft als epidemisches Protokoll bezeichnet.
Hashgraph wird zurzeit von Krypro-Experten als ein überlegenes verteiltes Ledger-Technologiesystem angesehen, denn es eliminiert die Notwendigkeit extrem aufwendiger Berechnungen und den damit verbundenen hohen Energieverbrauch wie wir das von der Blockchain Technologie her kennen. Ein weiterer entscheidender Vorteil ist, dass Hashgraph im Gegensatz zur Blockchain einen echten Konsens ohne Miners ermöglicht. Insgesamt kann Hashgraph mit folgenden Eigenschaften die Blockchain-Technologie übertrumpfen: da ist zuerst die Geschwindigkeit, die weit höher ausfällt, weil das System praktisch nur durch die Bandbreite begrenzt ist. Das bedeutet konkret, dass Hashgraph mehr als 250 000 Transaktionen pro Sekunde schafft, im Gegensatz zu lediglich sieben bei Bitcoin. Das kommt zwar noch bei weitem nicht an die Transaktionsraten der großen Kartenbezahlsysteme, dafür sind diese aber auch nicht Smart Contracts geeignet. Für die wirtschaftlichen wie die privaten Zahlungsvorgänge ist eine ausreichende Performance allein deshalb schon nötig, um über mangelnde Transferraten nicht vorab schon Gruppen oder Personen von der Nutzung der Technologie auszuschließen.
Fairness: Mathematisch bewiesene Fairness bedeutet, dass kein Individuum die Reihenfolge der Transaktionen manipulieren und über den Zugang entscheiden kann. In der Blockchain-Welt kann ein Miner die Reihenfolge auswählen, in der Transaktionen in einem Block stattfinden und Aufträge verzögern, indem er sie in zukünftigen Blöcken platziert. Er kann auch verhindern, dass sie vollständig in das System gelangen und so eine Selektion ermöglichen wie ein Mittler in einem oder ein Finanzinstitut als Ganzes. Fairness auf der Grundlage einer DLT funktioniert gänzlich auf dem Prinzip mathematischer Rechenoperationen vor jeder personalen Interaktivität. Mit der personalen Identität fällt dabei auch jede personale Differenzierung und somit auch jede soziale Wertung. In den wichtigen Lebensbereichen Arbeit, Handel, Konsum und Geld werden mit der Einführung von DLTs alle Entscheidungen, Aktionen und kommunikativen wie interaktiven Verhaltensweisen impersonal, weil mathematisch. Welche Auswirkung dies hat, werden wir später eingehender besprechen.
Das Zeitstempeln von Konsens verhindert, dass eine Person oder ein „fremder“ Algorithmus die Konsensreihenfolge von Transaktionen beeinflusst. Sobald ein Ereignis eintritt, weiß es jeder innerhalb weniger Minuten, hier natürlich nicht gemeint eine „Person“, sondern ein Knoten innerhalb eines dezentralen Netzwerks. Und dabei sind letztlich auch nur die Auswirkungen der Transaktion für das Speichern bzw. Aufzeichnen der Transaktion wichtig, alles andere kann verworfen werden. Dadurch wird der derzeit benötigte Speicherplatz auf einen Bruchteil von 1 GB reduziert – im Vergleich dazu braucht Bitcoin derzeit etwa 60 GB. Dadurch kann bereits heute ein Smartphone als Knoten fungieren und sich am Netzwerk beteiligen. Das Smartphone ist damit wie fast alle anderen Access Points Teil der DTL Architektur (wir verzichten soweit es geht auf den gängigen Begriff des Ökosystems aufgrund bereits erwähnter Fehlideologisierung).
Verbesserte Sicherheit durch asynchrone byzantinische Fehlertoleranz: Kein Knoten kann einen Tangle kompromittieren und so daran hindern, einen Konsens zu erreichen oder einen bereits erreichten Konsens zu ändern. Mit dem byzantinischen Modell kann ein Konsens erreicht werden, während in der Blockchain-Welt nur die Wahrscheinlichkeit eines Konsensus mit der Zeit zunimmt. Wenn aber kein Konsens erreicht wird, treten zwangsläufig immer Konflikte auf. Dies ist einer der Gründe weshalb es immer wieder zu ‚Hard Forks‘ kommt, die aber grundsätzlicher Natur sind und das System der Blockchain insgesamt betreffen.
Letztlich basieren Hard Forks darauf, dass die Blockchain-Lösungen der Kryptowährungen typischerweise Open Source, also frei für jeden verfügbar sind und somit keine universellen Lösungen wie mathematische Modelle, die stets auch ‚geschlossene‘ Modelle sind. So sind Open Source Lösungen offen, sich bei der Berechnung von Kryptowährungen weiterzuentwickeln, womit es nicht ausgeschlossen ist, Änderungen an deren Protokollen vorzunehmen. Diese Änderungen können von kleinen Ergänzungen bis hin zu völlig neuen Features, wie eine Erhöhung der Block-Größe reichen. Damit kommt es prinzipiell vor, dass diese Änderungen in der Community (Miner) der Kryptowährung auf gespaltene Meinungen stoßen. Wenn ein Teil der Miner diese nicht willkommen heißt, kann sich die Netzwerk-Infrastruktur in zwei Gruppen aufteilen, die fortan zwei verschiedene Blockchains verwenden. Diese Meinungsverschiedenheiten führen sodann zu alternativen Münzen, wie Bitcoin Cash und Bitcoin Gold, die zwar im Sinne einer Open Source Lösung wünschenswerte Optimierungen darstellen können, in einem Transaktionssystem aber zu einer regelrechten Währungsinflation führen können, was nicht praktikabel ist, will man Bargeld in ein System von Token bzw. einer Kryptowährung transformieren.
Gesteigerte Effizienz: In der Blockchain werden Transaktionen in Blöcken abgelegt, die eine einzige, lange Kette bilden wie Grafik 6 zeigt. Wenn zwei Miner gleichzeitig zwei Blöcke erstellen, wählt die Gemeinschaft schließlich einen. Der andere wird verworfen. Im Hash-Diagramm bzw. Tangle hingegen kann das nicht passieren. Wir haben daher bei der DTL durchaus eine geeignete dynamische Modellierung, die aber nicht als Open Source Konflikt sich erweisen kann.
Geringere Kosten: Hashgraph vermeidet Arbeitsbeweisen wie Proof of Work. Das bedeutet, es muss keine Rechenzeit verschwendet werden und teure, kundenspezifische Hardware ist nicht mehr notwendig. Wenn in der Blockchain neue Blöcke zu schnell ankommen, müssen sie verworfen und dies mittels Proof-of-Work Algorithmen verifiziert werden, was den Mining-Prozess verlangsamt, zusätzliche Rechenleistung und Energie benötigt und Kosten verursacht.
Die Vorteile einer DTL gegenüber einer Open Source Lösung sind aber auch zugleich deren Nachteile, die, sollen DTLs sich im Einsatz unter Marktbedingungen durchsetzen, noch beseitigt werden müssen. Da steht an oberster Stelle, dass sich DTL noch in einem Public Ledger bewähren und aus dem Stadium der Erprobung als Private Ledgers, also eines geschlossenen Hauptbuchs heraus entwickeln müssen. Private Ledgers haben den Vorteil, dass ein überschaubares Tangle, ein begrenztes ‚Gewirr‘ besteht, in dem sich jeder innerhalb des Netzwerkes kennt und es eine definierte Menge an Knoten gibt, die weitestgehend konstant bleibt. In einem öffentlichen Hauptbuch wie etwa bei Bitcoin oder Ethereum, gibt es solch eine Art Begrenzung nicht und damit ist ein Vergleich mit der Blockchain bislang nur ein rein rechnerischer, ein mathematischer und prinzipieller Vergleich. Ob also ein Distributed Ledger in einem Netzwerk funktioniert, bei dem keiner den anderen kennt, das universell ist und somit theoretisch jederzeit ein neuer Knoten auftauchen und ebenso gelöscht werden kann, ist bisher nur mathematisch zu bejahen, im praktischen Einsatz quasi unter Voll-Last war es noch nicht.
Ein anderer, der vielleicht entscheidende Nachteil der DTL ist, dass es keine Open Source Lösung ist, die als Anwendungsplattform wie die Blockchain prinzipiell für jeden zugänglich ist und damit auch beliebig anwendbar und skalierbar ist. Wird die praktische Universalität bei der Blockchain durch die Miner-Community beschränkt wird, so die DLT Hashgraph durch Patente. Die liegen bei Swirlds Inc., gegründet 2015 in Texas, US, und werden aller Voraussicht nach die technologischen Vorteile durch Lizensierungen vertreiben. Abnehmer werden sicherlich einige Banken und FinTechs sein, aber daneben eine ganze Reihe von Anwendern aus dem Bereich von Industrie 4.0, in dem digitalen Büchern in Verbindung mit Smart Contracts und Finanztransaktionen eine sprunghafte Entwicklung attestiert werden. Die Einführung einer Kryptowährung wird bei der Swirlds Inc. diskutiert und in naher Zukunft erwartet.