Drescher Blockchain Grundlagen

Eine Einführung in die elementaren Konzepte in 25 Schritten
1. Auflage 2017
ISBN: 978-3-95845-654-9
Verlag: mitp Verlags GmbH & Co.KG
Format: PDF
Kopierschutz: 0 - No protection

E-Book, Deutsch, 264 Seiten

Reihe: mitp Business

• Was ist die Blockchain, wofür wird sie benötigt, warum und wie funktioniert sie und warum ist die Technologie so erfolgreich?
• Verständliche Erläuterungen der technischen Konzepte der Blockchain
• Hashfunktionen, kryptographische Signaturen, asymmetrische Verschlüsselung, Blockchain-Datenstruktur und -Algorithmus einfach und anschaulich erklärt

Die Blockchain wird häufig als die größte Erfindung seit dem Aufkommen des Internets bezeichnet, denn sie ermöglicht das Durchführen einer Vielzahl von Transaktionen: von Geldüberweisungen und Kreditaufnahmen über Versicherungsleistungen bis hin zur Verwaltung von Dokumenten – und das ganz ohne Betrugsrisiko und ohne Institutionen wie Behörden, Banken und Versicherungen.

Dieses Buch richtet sich an alle, die sich allgemein über die Blockchain-Technologie, ihre Funktionsweise, ihre Rolle in praktischen Geschäftsanwendungen sowie ihre möglichen Auswirkungen auf unser Finanzsystem informieren möchten.

In 25 Schritten lernen Sie leicht verständlich die Grundlagen der Blockchain-Technologie und die dahinterstehenden technischen Konzepte kennen – ohne mathematische Formeln, Programmiercode oder IT-Fachjargon. Auch Fachwissen aus den Bereichen Informatik, Mathematik, Programmierung oder Kryptographie wird nicht vorausgesetzt; es werden alle Fachbegriffe anhand anschaulicher Beispiele und Analogien erklärt. Sie lernen:

• Was ist die Blockchain?
• Wozu wird sie benötigt und welches Problem löst sie?
• Warum sind alle so begeistert von der Blockchain und ihrem Potenzial?
• Was sind die wesentlichen Komponenten der Blockchain und welchem Zweck dienen sie?
• Wie funktionieren die einzelnen Komponenten und wie greifen sie ineinander?
• Welche Beschränkungen gibt es und warum? Wie kann man sie überwinden?
• Welche praktischen Einsatzbereiche gibt es?

Am Ende des Buches werden Sie fundierte Kenntnisse über die Blockchain besitzen und es werden Ihnen alle wesentlichen Konzepte geläufig sein. Sie werden wissen, wie diese für sich genommen funktionieren und wie sie zusammen das große Ganze der Blockchain bilden.

Aus dem Inhalt:

Teil I: Fachbegriffe und technische Grundlagen

• Softwarearchitektur
• Peer-to-Peer-Systeme
• Integrität

Teil II: Warum die Blockchain benötigt wird

• Vertrauen und Integrität in Peer-to-Peer-Systemen
• Blockchain und Eigentumsverwaltung
• Das Kernproblem, das die Blockchain lösen soll

Teil III: Wie die Blockchain funktioniert

• Transaktionen
• Hashfunktionen
• Kryptographie und Sicherheit
• Blockchain-Datenstruktur
• Verteilter Konsens

Teil IV: Beschränkungen und wie man sie überwindet

• Technische und nicht technische Beschränkungen
• Vier Versionen der Blockchain

Teil V: Verwenden der Blockchain, Zusammenfassung und Ausblick

• Allgemeine Anwendungsmuster
• Spezielle Anwendungsfälle
• Weiterentwicklungen
• Langfristige Folgen sowie Vor- und Nachteile

Zielgruppe

Das Buch ist für alle, die sich grundlegend an der Blockchain-Technologie interessiert sind sowie für diejenigen, die Applikationen für die Blockchain entwickeln wollen.

Autoren/Hrsg.

Drescher, Daniel

Inhaltsverzeichnis

1;Cover;1
2;Titel;3
3;Impressum;4
4;Inhaltsverzeichnis;5
5;Einleitung;13
6;Über den Autor;19
7;Über den Fachlektor;19
8;Teil I: Fachbegriffe und technische Grundlagen;21
8.1;Schritt 1: Denken in Schichten und relevanten Aspekten;23
8.1.1;Die Metapher;23
8.1.2;Schichten eines Softwaresystems;24
8.1.3;Gleichzeitiges Betrachten von zwei Schichten;25
8.1.4;Integrität;26
8.1.5;Ausblick;26
8.1.6;Zusammenfassung;27
8.2;Schritt 2: Das große Ganze;29
8.2.1;Die Metapher;29
8.2.2;Ein Zahlungssystem;29
8.2.3;Zwei Arten von Softwarearchitektur;30
8.2.4;Vorteile verteilter Systeme;31
8.2.5;Nachteile verteilter Systeme;32
8.2.6;Verteilte Peer-to-Peer-Systeme;34
8.2.7;Vermischen von zentralisierten und verteilten Systemen;34
8.2.8;Identifizieren verteilter Systeme;35
8.2.9;Der Zweck der Blockchain;36
8.2.10;Ausblick;36
8.2.11;Zusammenfassung;37
8.3;Schritt 3: Erkennen des Potenzials;39
8.3.1;Die Metapher;39
8.3.2;Wie ein Peer-to-Peer-System eine ganze Branche revolutionierte;40
8.3.3;Das Potenzial von Peer-to-Peer-Systemen;40
8.3.4;Fachbegriffe und die Verbindung zur Blockchain;42
8.3.5;Das Potenzial der Blockchain;43
8.3.6;Ausblick;44
8.3.7;Zusammenfassung;44
9;Teil II: Warum die Blockchain benötigt wird;47
9.1;Schritt 4: Erkennen des Kernproblems;49
9.1.1;Die Metapher;49
9.1.2;Vertrauen und Integrität in Peer-to-Peer-Systemen;49
9.1.3;Bedrohungen der Integrität in Peer-to-Peer-Systemen;50
9.1.4;Das Kernproblem, das die Blockchain lösen soll;51
9.1.5;Ausblick;51
9.1.6;Zusammenfassung;52
9.2;Schritt 5: Begriffserklärung;53
9.2.1;Der Begriff;53
9.2.2;Die Verwendung des Begriffs in diesem Buch;54
9.2.3;Vorläufige Definition;55
9.2.4;Die Rolle der Eigentumsverwaltung;55
9.2.5;Das Einsatzgebiet der Blockchain in diesem Buch;56
9.2.6;Ausblick;56
9.2.7;Zusammenfassung;56
9.3;Schritt 6: Grundlagen zur Beschaffenheit des Eigentums;59
9.3.1;Die Metapher;59
9.3.2;Eigentum und Zeugen;59
9.3.3;Grundlagen des Eigentums;60
9.3.4;Ein kleiner Abstecher in die Sicherheit;62
9.3.5;Zwecke und Eigenschaften eines Hauptbuchs;64
9.3.6;Eigentum und die Blockchain;65
9.3.7;Ausblick;66
9.3.8;Zusammenfassung;66
9.4;Schritt 7: Geld zweimal ausgeben;69
9.4.1;Die Metapher;69
9.4.2;Das Double-Spending-Problem;69
9.4.3;Double-Spending: Begriffsdefinition;70
9.4.4;Wie sich das Double-Spending-Problem lösen lässt;71
9.4.5;Die Verwendung von Double-Spending in diesem Buch;73
9.4.6;Ausblick;73
9.4.7;Zusammenfassung;73
10;Teil III: Wie die Blockchain funktioniert;75
10.1;Schritt 8: Planen der Blockchain;77
10.1.1;Das Ziel;77
10.1.2;Ausgangspunkt;77
10.1.3;Der Weg zum Ziel;78
10.1.4;Ausblick;81
10.1.5;Zusammenfassung;81
10.2;Schritt 9: Dokumentieren von Eigentum;83
10.2.1;Die Metapher;83
10.2.2;Das Ziel;83
10.2.3;Die Herausforderung;84
10.2.4;Die Idee;84
10.2.5;Ein kleiner Abstecher in Bestands- und Transaktionsdaten;84
10.2.6;Funktionsweise;84
10.2.7;Warum das funktioniert;86
10.2.8;Bedeutung der Reihenfolge;86
10.2.9;Integrität der Transaktionshistorie;86
10.2.10;Ausblick;88
10.2.11;Zusammenfassung;88
10.3;Schritt 10: Anwenden von Hashfunktionen auf Daten;89
10.3.1;Die Metapher;89
10.3.2;Das Ziel;89
10.3.3;Funktionsweise;89
10.3.4;Ausprobieren;91
10.3.5;Schemata zum Anwenden von Hashfunktionen auf Daten;93
10.3.6;Ausblick;97
10.3.7;Zusammenfassung;97
10.4;Schritt 11: Hashfunktionen in der Realität;99
10.4.1;Vergleichen von Daten;99
10.4.2;Erkennen von Änderungen an Daten;100
10.4.3;Veränderungssensitive Referenzen auf Daten;101
10.4.4;Veränderungssensitives Speichern von Daten;103
10.4.5;Verursachen zeitaufwendiger Berechnungen;106
10.4.6;Verwenden von Hashfunktionen in der Blockchain;109
10.4.7;Ausblick;110
10.4.8;Zusammenfassung;110
10.5;Schritt 12: Identifizieren und Schützen von Anwenderkonten;111
10.5.1;Die Metapher;111
10.5.2;Das Ziel;112
10.5.3;Die Herausforderung;112
10.5.4;Die Idee;112
10.5.5;Ein kleiner Abstecher in die Kryptographie;112
10.5.6;Asymmetrische Kryptographie in der Realität;116
10.5.7;Asymmetrische Kryptographie in der Blockchain;117
10.5.8;Ausblick;118
10.5.9;Zusammenfassung;118
10.6;Schritt 13: Autorisieren von Transaktionen;121
10.6.1;Die Metapher;121
10.6.2;Das Ziel;122
10.6.3;Die Herausforderung;122
10.6.4;Die Idee;122
10.6.5;Ein kleiner Abstecher in digitale Signaturen;122
10.6.6;Funktionsweise;125
10.6.7;Warum das funktioniert;126
10.6.8;Ausblick;126
10.6.9;Zusammenfassung;127
10.7;Schritt 14: Speichern von Transaktionsdaten;129
10.7.1;Die Metapher;129
10.7.2;Das Ziel;129
10.7.3;Die Herausforderung;130
10.7.4;Die Idee;130
10.7.5;Transformieren eines Buchs in eine Blockchain-Datenstruktur;130
10.7.6;Die Blockchain-Datenstruktur;135
10.7.7;Speichern von Transaktionen in der Blockchain-Datenstruktur;137
10.7.8;Ausblick;139
10.7.9;Zusammenfassung;139
10.8;Schritt 15: Verwenden des Datenspeichers;141
10.8.1;Die Metapher;141
10.8.2;Eintragen neuer Transaktionen;142
10.8.3;Erkennen von Änderungen;144
10.8.4;Ordnungsgemäßes Ändern von Daten;147
10.8.5;Absichtliche und unabsichtliche Änderungen;148
10.8.6;Ausblick;149
10.8.7;Zusammenfassung;149
10.9;Schritt 16: Schützen des Datenspeichers;151
10.9.1;Die Metapher;151
10.9.2;Das Ziel;152
10.9.3;Die Herausforderung;152
10.9.4;Die Idee;152
10.9.5;Ein kleiner Abstecher in die Unveränderlichkeit;153
10.9.6;Funktionsweise: Das große Ganze;153
10.9.7;Funktionsweise: Die Details;154
10.9.8;Warum das funktioniert;157
10.9.9;Die Kosten für das Manipulieren der Blockchain- Datenstruktur;157
10.9.10;Der unveränderliche Datenspeicher in der Realität;157
10.9.11;Ausblick;158
10.9.12;Zusammenfassung;158
10.10;Schritt 17: Verteilen des Datenspeichers unter den Peers;161
10.10.1;Die Metapher;161
10.10.2;Das Ziel;161
10.10.3;Die Herausforderung;162
10.10.4;Die Idee;162
10.10.5;Funktionsweise: Die Übersicht;163
10.10.6;Funktionsweise: Die Details;164
10.10.7;Warum das funktioniert;166
10.10.8;Ausblick;166
10.10.9;Zusammenfassung;166
10.11;Schritt 18: Überprüfen und Eintragen von Transaktionen;169
10.11.1;Die Metapher;169
10.11.2;Das Ziel;170
10.11.3;Die Herausforderung;171
10.11.4;Die Idee;171
10.11.5;Funktionsweise: Die Bausteine;171
10.11.6;Funktionsweise: Der Rahmen;175
10.11.7;Funktionsweise: Die Details;175
10.11.8;Warum das funktioniert;176
10.11.9;Umgang mit unehrlichem Verhalten;177
10.11.10;Ausblick;178
10.11.11;Zusammenfassung;178
10.12;Schritt 19: Auswählen einer Transaktionshistorie;181
10.12.1;Die Metapher;181
10.12.2;Das Ziel;181
10.12.3;Die Herausforderung;182
10.12.4;Die Idee;182
10.12.5;Funktionsweise;184
10.12.6;Folgen der Entscheidung für eine Kette;189
10.12.7;Bedrohungen für das Abstimmverhalten;193
10.12.8;Die Rolle des Hashpuzzles;194
10.12.9;Warum das funktioniert;194
10.12.10;Ausblick;194
10.12.11;Zusammenfassung;195
10.13;Schritt 20: Die Kosten der Integrität;197
10.13.1;Die Metapher;197
10.13.2;Die Rolle der Gebühren innerhalb der Blockchain;198
10.13.3;Wünschenswerte Merkmale eines Zahlungsmittels für die Kompensation von Peers;199
10.13.4;Ein Abstecher in die Ursprünge der Kryptowährungen;200
10.13.5;Ausblick;201
10.13.6;Zusammenfassung;201
10.14;Schritt 21: Das Gesamtbild entsteht;203
10.14.1;Vertiefung der Konzepte und Technologien;203
10.14.2;Was ist die Blockchain?;205
10.14.3;Der Zweck der Blockchain: Funktionale Aspekte der Anwendungsschicht;205
10.14.4;Eigenschaften der Blockchain: Nichtfunktionale Aspekte;206
10.14.5;Interne Funktionsweise: Funktionale Aspekte der Implementierungsschicht;208
10.14.6;Abstraktion;212
10.14.7;Ausblick;213
10.14.8;Zusammenfassung;213
11;Teil IV: Beschränkungen und wie man sie überwindet;215
11.1;Schritt 22: Erkennen der Beschränkungen;217
11.1.1;Die Herausforderung;217
11.1.2;Technische Beschränkungen der Blockchain;217
11.1.3;Nicht technische Beschränkungen der Blockchain;221
11.1.4;Überwinden der Beschränkungen;222
11.1.5;Ausblick;222
11.1.6;Zusammenfassung;223
11.2;Schritt 23: Neuerfindung der Blockchain;225
11.2.1;Die Metapher;225
11.2.2;Widersprüchliche Ziele der Blockchain;225
11.2.3;Die Ursachen der Konflikte;226
11.2.4;Lösen der Widersprüche;227
11.2.5;Vier Versionen der Blockchain;228
11.2.6;Folgen;228
11.2.7;Der Zweck der Blockchain auf dem Prüfstand;230
11.2.8;Die Verwendung des Begriffs Blockchain im weiteren Verlauf dieses Buchs;231
11.2.9;Ausblick;231
11.2.10;Zusammenfassung;231
12;Teil V: Verwenden der Blockchain, Zusammenfassung und Ausblick;233
12.1;Schritt 24: Verwenden der Blockchain;235
12.1.1;Die Metapher;235
12.1.2;Eigenschaften der Blockchain;235
12.1.3;Allgemeine Anwendungsmuster;236
12.1.4;Besondere Anwendungsfälle;238
12.1.5;Untersuchen von Blockchain-Anwendungen;239
12.1.6;Ausblick;243
12.1.7;Zusammenfassung;243
12.2;Schritt 25: Zusammenfassung und Zukunftsausblick;245
12.2.1;Die Metapher;245
12.2.2;Weiterentwicklungen und Alternativen;246
12.2.3;Errungenschaften der Blockchain;251
12.2.4;Mögliche Nachteile;254
12.2.5;Die Zukunft;255
12.2.6;Ausblick;257
12.2.7;Zusammenfassung;257
13;Stichwortverzeichnis;259

Über Autor(innen)

Daniel Drescher kommt aus dem Bankenwesen und verfügt über langjährige Erfahrung im elektronischen Wertpapierhandel. Er hat u.a. einen Doktor der Ökonometrie von der TU Berlin und einen MSc in Softwareentwicklung von der University of Oxford.