Institut für Internet-Sicherheit – if(is)

Mit der Blockchain-Technologie wird eine gemeinsame Blockchain für alle Blockchain-Teilnehmer erzeugt, die eine einfache Datenstruktur darstellt.
Die Daten (gelbe Quadrate in Abbildung) werden in der Blockchain in einzelnen, chronologisch miteinander verketteten Blöcken als Transaktionen (graue Rechtecke in Abbildung) manipulationsgesichert verwaltet. Die Daten in einer Blockchain sind Transaktionsdaten mit Geldeinheiten, Zertifikaten, Produktionsdaten, Sensordaten, Source Code oder ganz allgemein „digitale Werte“. Ein interessanter Aspekt ist der Quellcode. Der Quellcode heißt bei Blockchain-Technologien zum Beispiel Smart Contract und hilft, den Prozess der Blockchain-Anwendung automatisiert zu steuern.
Transaktionen mit Daten werden vom Blockchain-Teilnehmer erstellt und signiert (rotes „Sign“ in Abbildung). Dazu hat jeder Blockchain-Teilnehmer ein Wallet, in dem der notwendige geheime Schlüssel gespeichert ist. Der passende öffentliche Schlüssel wird auch in die Transaktion gespeichert (grüner Schlüssel in der Abbildung).

Wenn eine Transaktion vom BlockchainTeilnehmer erstellt wurde, wird sie direkt über eine Node über das Peer-to-Peer-Netzwerk verteilt. Als Ergebnis haben alle Nodes alle Transaktionen gespeichert. Ein Blockchain-Teilnehmer kann eine Person oder ein Prozess in einem IT-System sein, wie zum Beispiel in einem Auto, einem IoT-Gerät, einem Produktionssystem etc. Ein Blockchain-Teilnehmer besitzt eine Wallet-App, in der die privaten und öffentlichen Schlüssel gespeichert sind. Der öffentliche Schlüssel wird auch verwendet, um eine Adresse der Blockchain eines Teilnehmers zu berechnen, welchem die Transaktionen zugeordnet sind.
Ein Block in einer Blockchain ist ein strukturierter Datensatz, der im Prinzip beliebige Transaktionen mit Daten enthalten kann und vor Manipulationen gesichert ist. Der Hash-Wert HashPrev sichert die Blockverkettung der Blöcke der Blockchain. In definierten Zeitintervallen werden die vorhandenen Transaktionen von einem mithilfe eines Konsensfindungsverfahrens ausgewählten Node als Block gruppiert und entsprechend validiert. Der ausgewählte Node verteilt den neuen Block über das Peer-toPeer-Netzwerk. Alle anderen Nodes validieren ebenfalls den empfangenen neuen Block. Die verteilte Validierung aller Blöcke in den verschiedenen Nodes ist wichtig, um ein gemeinsames Vertrauen aufzubauen. Bei der Bitcoin-Blockchain wird zum Beispiel alle zehn Minuten ein neuer Block erstellt. Für die Auswahl einer Node wird ein Konsensfindungsverfahren verwendet.[2]

Die Blockchain beinhaltet alle Blöcke (Daten), die miteinander verkettet sind. Auf jeder Node eines bestimmten Peer-to-PeerNetzwerkes ist eine Version der Blockchain gespeichert. Damit kann ein verteilter und redundanter Transaktionsspeicher für manipulationssichere Daten genutzt werden.