Blockchain Technology Einfuhrung fur Business- und IT Manager


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Daniel Burgwinkel (Hrsg.)
Blockchain Technology
Informatik und Gesellschaft
A. Kienle, G. Kunau, 2014
ISBN 978-3-486-73597-0, e-ISBN 978-3-486-78145-8,
e-ISBN (EPUB) 978-3-486-99058-4
Kooperation von Rechenzentren
Blockchain Technology
Einführung für Business- und IT Manager
Herausgegeben von Daniel Burgwinkel
Herausgeber
Dr. Daniel Burgwinkel
Blockchain Advisory
Neuhausstr. 30
4057 Basel
Schweiz
Blockchaintechnologie und deren Funktionsweise verstehen
Einsatzpotenziale der Blockchain im Energiehandel
Blockchain Business Modelle in der Finanzindustrie
Romeo Kienzler
Hyperledger eine offene Blockchain Technologie
Tarmo Ploom
Blockchains - wichtige Fragen aus IT-Sicht
Kann man Blockchains vertrauen?
Vladimir Tosovic
Der DAO-Hack und die Konsequenzen fr die Blockchain
Autorenverzeichnis
In der Wirtschaftspresse und in der Startu
p-Community wird intensiv ber zuknf-
tige Anwendungsfelder der Blockchain-T
echnologie diskutiert. Das vorliegende
Buch fhrt Business- und IT Manager in
die neue Technologie Blockchain ein und
dient als Grundlage fr ein dreitgiges Se
minar, welches in Kooperation mit der
Fachhochschule Nordwestschweiz durchgefhrt wird. Folgende Ziele werden hier
Blockchaintechnologie und deren Funktionsweise verstehen:
In den Bei-
trgen von Daniel Burgwinkel und Tarm
o Ploom wird die Funktionsweise so-
wohl aus Business- und IT Sicht erlutert.
Aktuelle Blockchain-Plattforme
n verstehen und beurteilen:
Im Kapitel von
Romeo Kienzler wird die Plattform Hyperledger vorgestellt.
Einsatzgebiete von Blockchaintechnologie kennen und verstehen:
Michael
Merz erlutert die Potenziale im Energiesektor und Martin Ploom beschreibt
Blockchain. Vladimir Tosovic nimmt den
aktuellen Fall des Hackerangriffes auf
das Crowdfundingprojektes DAO zum An
lass um Potenziale und Grenzen von
Smart Contracts zu beschreiben.
Der Markt und die Blockchain-Technologie entwickeln sich dynamisch. Daher wer-
den wir auf der Website www.blockchain

Daniel Burgwinkel
Dieses Kapitel fhrt in die grundlegenden
Begriffe der Blockcha
in-Technologie ein
 Daniel Burgwinkel
Die neue Technologie Blockchain, die zum
Beispiel fr Bitcoin verwendet wird, hat
das Potential die Geschftsmodelle in alle
n Branchen zu verndern. Blockchains er-
mglichen Banken neue Modelle fr den
Handel- und Zahlungs
verkehr whrend In-
dustrieunternehmen den Einsatz im Bereic
Blockchaintechnologie und deren Funktionsweise verstehen 
Blockchain als technisches Konzept
in der Informatik, welches Methoden ein-
Blockchain-Software
Applikation
UseCase 1
Verteilte Infrastruktur
Applikation
UseCase 2
Blockchain-Services in verteilten Systemen
Blockchain
asa
Service
Zusammenhang Blockchain Software, Plattform, Service
Für das vorliegende Buch führen wir folgende Definitionen ein:
Blockchain

 Daniel Burgwinkel

wrde nachweisbar sein. Bei einer Blockchain werden neue Daten zu einem neuen Block zusammen-
gefasst und dieser wird an die be
stehende Blockchain angehngt.

Eine Blockchain kann entweder als
einzelne Instanz betrieben werden
oder wird als verteiltes System
aufgebaut. Im
verteilten Ansatz
werden die Daten nicht in einer zentralen Datenbank gespeichert,
nehmer abgelegt und mith
ilfe von kryptographi-



Um das Prinzip der Blockchain zu erlutern, wollen wir ein vereinfachtes Beispiel der
Erzeugung einer Blockchain be
schreiben. In den nachfolg
enden Abschnitten werden
wir dann auch komplexere Flle beschreiben.
Block 1
Block 2
Daten
satz 1
Daten
satz 2
Hash-
wert
Hash-
wert
Hashwert
Block 1
Verweis auf
Block 1 /
Hashwert
Daten
satz 3
Daten
satz 4
Hash-
wert
Hash-
wert
Hashwert
Block 2
Block 3
Verweis auf
Block 2 /
Hashwert
Daten
satz 5
Daten
satz 6
Hash-
wert
Hash-
wert
Hashwert
Block 3

Abb. 2:
Vereinfachtes Beispiel des Blockchain Prinzips

In Beispiel 1 wollen wir eine Blockchain
erzeugen, die uns dabei untersttzt nachzu-
weisen, dass der Datensatz D1

�
exakt zum Zeitpunkt T1 erzeugt wurde

�
nicht nachtrglich verndert wurde und

�
In der folgenden Tabelle sind die Schritte aufgefhrt:
Tab. 1:
Beispiel 1 Vereinfachtes Beispiel der Erzeugung einer Blockchain

Nr.
A
 Die einzelnen Datenstze werden von einer Applikation er-
zeugt, z.B. pro Sekunde werden zwei Datenstze erzeugt.

Blockchaintechnologie und deren Funktionsweise verstehen 
Nr.
 Die Datenstze werden in
einem Block zusammengefasst
und Hashwerte (Prfsummen) werden erzeugt.
Hashwert erzeugen
 Die Daten und die Hashwert
e werden zusammen mit der
Nummer des Vorgngerblocks in Block Nr.  gespeichert.
Bildung eines Blocks
 Im nchsten Block Nr.  wird au
Blockes  verwiesen und
die neuen Datenstze hinzugefgt.
In diesem einfachen Beispiel wurde eine lange Datei (Blockchain) erzeugt, welche auf
zwei Rechnersystemen gespeichert wurde. Im Beispiel 2 wollen wir das Grundprinzip
um folgende Funktionen erweitern:
Je nach Konzept knnen in der Blockcha
in die geschftsrelevanten Informatio-
nen selber gespeichert werden (wie z.B. Transaktionsdaten) oder die Daten der
Blockchain enthalten eine Referenz auf ext
erne Daten, weil z.B. die Daten ein ho-
hes Speichervolumen besitzen oder
die Daten sehr vertraulich sind.
Um zu vermeiden, dass die kryptografischen Berechnungen manipuliert werden
 Die einzelnen Datenstze werden von einer Applikation er-
zeugt, z.B. pro Sekunde werden  Datenstze erzeugt.
a Die Datenstze werden auf
die verteilten
Rechner bermit-
telt und jedes Rechnersystem (Knoten) fhrt die kryptogra-
phischen Funktionen aus. De
 Daniel Burgwinkel
Nr.
 Die Daten, Hashwerte werd
en zusammen mit der Nummer
des Vorgngerblocks in Block  gespeichert.
Bildung eines Blocks
 Im nchsten Block Nr.  wird
der Hashwert des Blockes 
gespeichert und wiederum der Hashwert der neuen  Da-
r Anwendung von Blockchains ist die Bitcoin-Blockchain,
chert.
In diesem Einfhrungskapitel haben wir
vier wichtige Gestaltungsvarianten von
Blockchains angesprochen, welche in der unteren Tabelle aufgefhrt sind. Weitere
Merkmale und Unterschiede werden in den folgenden Kapiteln erlutert.
Tab. 3:
Grundlegende Unterscheidu
ngsmerkmale von Blockchains
Kriterium
usprgungen
rt der Verteilung der Rechner-
Blockchain auf einem Einzelrechner bzw. in einem geschlossen
Blockchaintechnologie und deren Funktionsweise verstehen 
Kriterium
usprgungen
Daten in der Blockchain
Die Nutzdaten (z.B. Transaktionen)
speichert.
Die Nutzdaten sind auerhalb der
Blockchain gespeichert. Eine
Referenz auf die Daten und die Ha
shwerte wird in der Blockchain
gespeichert.
Einsatz einer Kryptowhrun
Keine Kryptowhrung (z.B. Guardtime)
Bei diesen aufgefhrten Unterscheidungsmerkmalen von Blockchains sind folgende
Aspekte von Interesse:
Das Blockchain-Konzept kann sowohl in einem
Einzelsystem
, z.B. in einem un-

 Daniel Burgwinkel

Blockchain-Software
Applikation 1
Verteilte Infrastruktur
Applikation 2
Blockchain-Services in verteilten Systemen
Beispiel: Blockchain Software in einem verteilten System

Abb. 3:
Blockchain auf verteilten Systemen

Zum einen gibt es Blockchain Software die sich auf ein Einsatzfeld bzw. Use Case fo-
kussiert. Seit 2013 sind vermehrt Softwareprodukte auf den Markt gekommen, welche
sich als universeller Software verstehen und auf Anwendungsflle anpassen lassen:
Tab. 4:
Kategorien von Blockchain Software

Blockchain Software mit
Fokus auf einen Use Case


�
Digitale Zahlungen

�

�
Bitcoin

�
Namecoin
Blockchain Software mit


�
Datenintegritt

�
Cybersecurity

�
Guardtime
Blockchain Software als
universelle Entwicklungs-
umgebung

�
Gestaltung von Anwendun-
gen mglich

�

�
Hyperledger

�
Tendermint
.
�
Blockchain Plattformen
Ausgewhlte Blockchain-Sof
tware steht nicht nur als Programmcode zur Verfgung,
chain-Plattform wollen wir ei
nen operativen Dienst bezeichnen, an den sich einzelne
Nutzern oder Organisationen anschliee
n knnen. Ausgewhlte Plattformen ermg-
lichen es Blockchain Applikation
zu entwickeln und zu betreiben.


Blockchaintechnologie und deren Funktionsweise verstehen 
Blockchain Plattform
wird eine Software- und Dienste-Infrastruktur bezeichnet, welche für unter-
schiedliche Einsatzfelder genutz
t werden kann. Die operative Bl
ockchainplattform kann öffentlich
zugänglich sein (public) oder nur für einen geschlossenen Benutzerkreis (private/consortium). Im
Modell ŒConsortium Blockchain werden die kryptographischen Verfahren von definierten Teilneh-
mern ausgeführt während bei einer Public Blockchain jeder Teilnehmer seine Rechenleistung zur Ver-
fügung stellen kann.
Stand 2016 sind insbesondere folgende Plattformen bekannt:
kann entweder auf einer Blockchain
 Daniel Burgwinkel
Blockchain-as-a-Service
Seit 2016 haben Microsoft und IBM ihre Cloudplattformen um sogenannte
as-a-Service
Dienste erweitert. Hierbei wird sowohl die Hardwareinfrastruktur bzw.
Rechenleistung als auch ausgewhlte Bl
ockchain-Software und Applikationen dem
Kunden zur Verfgung gestellt.
Die Konzepte auf denen Blockchains basieren beruhen auf mehr als dreiig Jahren

Blockchaintechnologie und deren Funktionsweise verstehen 
Blockchains können in vielen Einsatzfeldern
Blockchains zur Sicherung der Integrität von Daten:
Der Datensatz D1 wurde zum Zeitpunkt T1 vom Akteur
mit der Identität I1 gespeichert. Mit Hilfe der
Blockchain lässt sich zu einem späteren Zeitpunkt mit kryptographische Verfahren nachweisen, ob
Datensatz D1 verändert wurde.
Hierbei kann man zwei Konzepte unterscheiden:
Der Datensatz D1 kann in der Blockchain gespe
dass Blockchains zur Zeit Begrenzungen bzgl. Zeichengröße pro Eintrag speichern, z.B.
die Daten einer Transaktion speichern können.
(b)
In einer anderen Variante wird der Datensatz bzw. das Dokument außerhalb der Blockchain
Bisher wurden ähnliche Funktionen mit dem Einsatz von digitalen Signaturen oder
Speichermedien mit Verfahren zum Integrit

 Daniel Burgwinkel

Beim Einsatz einer Blockchain fr den Nach
weis der Datenintegritt kommt folgender
Ablauf zum Einsatz:
Daten-
erzeugung
Blockchain fr den Nachweis der
Datenintegritt und Cybersecurity
Daten werden z.B.
in einer Applikation
erzeugt
Erzeugung
Integritts-
nachweis +
Speicherung
in Blockchain
Monitoring der
Integritt
aller Daten
Abfrage und
Verifikation
Daten
Integrittsnachweis
wird erzeugt und in
Blockchain
gespeichert
Integritt der Daten
wird periodisch
geprft um bswillige
Datenmanipulation
zu entdecken
Bei Bedarf knnen
einzelne Daten geprft
werden

Abb. 4:
Blockchains zum Nachweis der Datenintegritt und Cybersecurity


�
Die Daten werden auerhalb der Blockchain erzeugt, z.B. ein Dokument oder ein
Datensatz.

�
Der Integrittsnachweis wird mit Hilfe ei
nes Hashverfahrens erzeugt und in der
der Blockchain abgelegt.

�
In regelmigen Abstnden werden die Da
ten auf Integritt berprft. Hierbei
tzbedrfnis. So werden im Kontext der
Cybersecurity wichtige Daten in kurzen Zeitabstnden berprft, um die Vern-
derung der Daten durch einen Angreifer zu
entdecken. Bei der Langzeitarchivie-
rung werden typischerweise lnge Zeit
abstnde fr das Monitoring gewhlt.

�
Neben der periodischen berprfung des gesamten Datenbestandes knnen bei
Bedarf einzelne Dokumente berprft werden, z.B. ein externer Auditor kann die
Echtheit eines Dokuments berprfen.
Diese Funktionen sind in Einsatzbereichen von Interesse bei denen der Nachweis
wichtig ist, dass Daten nicht nachtrglich
manipuliert worden sind. Beispiele sind
Forschungsdaten bei Medikamenten, Diagnosen im Gesundheitswesen oder die Kon-
figuration von Maschinenanlagen.
Auf den ersten Blick scheint der Einsatz
von Blockchains in diesem Bereich sehr
lerdings in die Zukunft schauen und im-
mer mehr Dinge des Lebens in digitale
r Form vorliegen nimmt die Bedeutung zu.
Wenn beispielsweise ein Autounfall mit einem autonom fahrenden Fahrzeug pas-
siert, ist es wichtig zu beweisen, wie die
Software des Autos konfiguriert war und wel-
che Daten zum Zeitpunkt des Unfalls von
Blockchaintechnologie und deren Funktionsweise verstehen 



..
�
Beispiel: Blockchains in eHealth und eGoverment in Estland
In Estland ist die Blockchain-Technologie
ein Bestandteil der eHealth- und eGover-
ment-Infrastruktur und wird dazu genutzt
die Datenintegritt zu gewhrleisten und
die Protokollierung der Zugriffe auf die Da
ten zu dokumentieren [11]. Folgende Abbil-
dung skizziert das Einsatzszenario:
Verteilung und Aggregation
des Integrittsnachweises in der globalen
Blockchainvon Guardtime
Datenintegritt:
Einsatz von Servern fr Kryptoverfahrenin der eGov-
Infrastrukur.
Daten in der Blockchain
: Hashvalues, Audittrails.
Daternausserhalb der Blockchain:
eHealthRecords
Nutzer:
Brger und HealthcareMitarbeiter
Betreiber:
eGovernmentvon Estland
Identitt
der Nutzer: Jeder Brger hat digitale ID
Prozesse
/
Funktionen
: Nachweis der Datenintegritt und Audittrail
Business Modell:
Blockchainals Teil der staatlichen eGovernmentInfrastruktur
Nachweis der Datenintegritt
Sichtbarkeit Daten:
Blockchainenthlt Nachweis
der Integritt (eHealth
Records in primren Systemen)
Prozess
Protokollierung der Zugriffe
und Nutzung
DerNachweis der Datenintegritt
der eHealthRecords erfolgt mit
Blockchaintechnologie
Alle Zugriffeund Nutzungen der
eHealthRecords werden in einer
Blockchainprotokolliert
Einsatz Blockchainim eHealthsystemin Estland

Abb. 5:
Einsatz von Blockchains im eGovernment in Estland

.
�
Blockchains zur Registrierung und Beurkundung
..
�
Grundprinzip
Mit Hilfe einer Blockchain kann eine Be
urkundung eines Sachverhaltes erfolgen,
dass zu einem bestimmten Zeitpunkt ein Sachverhalt bzw. Zustand eines Objektes
 Daniel Burgwinkel
chains für Notariatsfunktionen
In bestimmten Einsatzszenarien, wie z.B. Unternehmen in regulierten Branchen, müssen Daten/Do-
kumente direkt nach der Entstehung integritätsgeschützt speichern. Der Eintrag des Datensatz D1
zum Zeitpunkt T1 von der Identität I1 gespeichert. Durch zusätzliche Mechanismen wird sicherge-
stellt, dass das Register in der Blockchain als
vertrauenswürdiger Dienst, wie ein Grundbuchamt,
anerkannt wird.
Folgende Abbildung skizziert den Ablauf
eines Notariatsdienstes auf Basis Block-
chain:
Registrierung
Blockchain für Registrierungs-und Notariatsdienste
Daten bzw. z.B.
in einer Applikation
erzeugt
Prüfung
Beurkundung
Abfrage
Integritätsnachweis
wird erzeugt und in
Blockchain
gespeichert
Integrität der Daten
wird periodisch
geprüft um böswillige
Datenmanipulation
zu entdecken
Bei Bedarf können
einzelne Daten geprüft
werden
Dateneingabe-und abfrage / Nachweis der Datenintegrität
Blockchain für Notariatsdienste
Anwendungsfälle sind u.a. die Registrierung von Hochschulabschlüssen, Produkten
in einer Supply-Chain, Kunstwerke oder Diamanten.
Registrierung:
Daten bzw. ein Sachverhalt wird
in der Blockchain dokumentiert.
In bestimmten Szenarien muss eine
Prüfung erfolgen, ob der Sachver-
In der Blockchain wird die ŒEch
theit bzw. ŒKorrektheit doku-
mentiert.
Blockchaintechnologie und deren Funktionsweise verstehen 
Beispiel: Beurkundung von Hochschulabschlüssen
Das ŒDigital Certificates Project des MIT
spekt Beispiel
Ziel der Blockchain
erteilung der Daten
Kopien der Blockchain können im
Die Abwicklung von Transaktionen ist insbesondere für die Finanzindustrie und den
Handel von hohem Interesse, da Zahlungs
Blockchains für Transaktionen
Die Marktteilnehmer (Verkäufer,
nutzen die Blockchain, um die
Transaktionen zu dokumentieren und die Zahlungs
- und Lieferungsprozesse
zu koordinieren.

 Daniel Burgwinkel

Die Datenstze in der Blockchain knnen die fr den Prozess relevanten Informationen enthalten
(Vertrge, Bestellungen/Orders, Zahlungsinformationen, Lieferinformationen).
Whrend in traditionellen Handel jeder Akteur seine eigene Buchhaltung fhrt, greifen im Blockchain-
konzept die Marktteilnehmer auf eine zentrale logische Buchhaltung in der Blockchain zu, welche
dann verteilt auf den Systemen der Teilnehmer abgelegt wird.

Zudem knnen die Zahlungsprozesse durch die Kryptowhrung der Blockchain und die Vertragspro-
zesse durch Smart Contracts untersttzt werden, d.h. Zahlung und automatisierte Ausfhrung von
Vertragsklauseln.



Folgende Abbildung zeigt den Ablauf bei
der Nutzung von Blockchains bei der Trans-
aktionsabwicklung:
Austausch
Informationen
Kufer-
Verkufer
Blockchain fr Transaktionen, Handel und Smart Contracts
Vertrags-
verhandlung
Vertrags-
Abschluss +
Aktivierung
Smart
Contract
Abwicklung
Dateneingabe-und abfrage / Nachweis der Datenintegritt

Abb. 7:
Blockchain fr Transaktionen

ktionen, so nutzen heute Verkufer und
Kufer eine zentrale Instanz fr den Kauf
sen- oder Auktionsplattform.
m koordiniert den Verkaufs-
prozess und garantiert die reibungs
lose Abwicklung des Geschftes.
Die wesentliche Innovation von Anwendungen auf Basis der Blockchain-Techno-
logie besteht in der Mglichkeit, dass Kuf
er und Verkufer direkt miteinander inter-
ntigen, welcher den Kauf- und Abwick-
lungsprozess kontrolliert und somit sicherst
ellt, dass der Kufer das Gut erhlt und
der Verkufer den Preis bezahlt.
Blockchaintechnologie und deren Funktionsweise verstehen 
Marktplatz
Kufer
Dezentrales Model (Blockchain)
Blockchains untersttzen dezentrale Transaktionsmodelle
In einem elektronischen Marktplatz auf Ba
sis einer Blockchain wrde der Kaufvertrag
in der Blockchain mit kryptografischen Ve
rfahren gespeichert, so dass eine Manipu-
lation des Vertrages festgestellt werden k
nnte. Die in der Blockchain hinterlegten
Programmcodes wrden dann automatisch
die Bedingungen fr die Vertragsabwick-
 Daniel Burgwinkel
In der Presse und Literatur, wie z.B. Handelsblatt, werden zahlreiche zuknftige Ein-
eHealth Speicherung von Patien-
tendaten
x x
Pharmaforschung Datenintegri-
tt bei klinischen Studien
x x
Treuhand- und Verwaltungsservice
x x

Digitaler Wertpapierhandel
x x
Cloud - Nachweis der
Datenintegritt
x
erhindern
x
Transparenz bei der Verwendung
von Spenden an Hilfsorganisatio-
X X
Grundbuchmter
x x x
Umfragen und Abstimmungen
x
Die Auswirkungen auf bestehende Geschftsmodelle und die neuen Mglichkeiten
von Blockchains werden in der aktuellen Wi
rtschaftsliteratur besprochen. Fr Busi-
ness- und IT Manager sind verschiedene
englischsprachige Publikationen verfgbar.
Das WEF [15] hat in einer Studie Blockchain als Key-Technologie identifiziert und
es wurden verschiedene Branchenst
udien im Bankumfeld publiziert.
Melanie Swan publizierte in 2015 im Buch Blockchain blueprint for a new eco-
nomy berlegungen zu mglichen Anwendungsfeldern von Blockchains [16].
Don Tapscott hat mit der Publikation Block
chain Revolution [17] und Artikel im
Harvard Business Review [18] in 2016 das
Thema einem breiten Publikum in der Wirt-
schaftspresse zugnglich gemacht.
William Mougayar beschreibt in seinem in 2016 erschienenen Buch The busi-
ness blockchain: promise, practice, and appl
Blockchaintechnologie und deren Funktionsweise verstehen 
Alle wichtigen englischsprachen Medien
u.a. Economist [1
9] und deutschspra-
chige Medien wie Handelsblatt [20], Zeit, Spiegel sowie die IT-Presse u.a. Heise [21]
berichten seit Herbst 2015 regelmig ber Blockchain.
Bei Start-ups im Kontext der Blockchain-Technologie herrscht Aufbruchsstim-
mung, da ausgewhlte Player in kurzer Ze
it Venture Capital akquirieren konnten, so
orteile
von Datenblcken Nachweis der Datenintegritt: Eine Vernderung
der Daten kann nachgewiesen werden.
erteilun
der Daten auf verschiedene
Rechnersysteme
Durch Kopien der Blockcha
in ist das Risiko eines
Komplettverlustes der Daten minimiert und eine
ertrauen
durch verteilte Berechnung Da verschiedene Teilnehmer die Berechnungen
durchfhren ist das Risiko einer Manipulation
durch einen Teilnehmer minimiert.
erteiltes
Kontobuch der Transaktionen
Alle Teilnehmer haben Einblick in die Daten der
Blockchain, welche ein logisches Kontobuch
darstellt. Somit haben alle Teilnehmer den aktu-
ellen Stand der Informationen.
 Daniel Burgwinkel
Blockchain Prinzip Innovation /
orteile
errechnun
der Zahlungen zwischen Teilneh-
mern mit einer Kryptowhrung
Die Teilnehmer knnen eine Kryptowhrung als
Zahlungssystem innerhalb der Blockchain nut-
errechnun
ertrge
als maschinenausfhrbare Smart
Contracts
In der Blockchain knnen vertragliche Wenn-
berblick Blockchain Plattformen
Im Folgenden soll ein kurzer berblick ber die aktuelle Blockchain Plattformen ge-
geben werden. Da die Entwicklung sehr dy
namisch ist, finden Sie Ergnzungen und
Blockchaintechnologie und deren Funktionsweise verstehen 
Tab. 8:
Ausgewhlte Blockchainpla
Bitcoin Blockchain
Zahlungen mit
Guardtime
x
Hyperleder
Eris
Die zurzeit bekannteste Anwendung von Bloc
 Daniel Burgwinkel
Grundkonzept Bitcoin Blockchain
Folgende zwei Elemente sind wichtig, um das Vertrauen zwischen den Teilnehmern
zu gewährleisten:
Trust durch verteiltes Berechnen:
Blockchaintechnologie und deren Funktionsweise verstehen 
Tab. 9:
Kurzprofil der Bitcoin Blockchain
Merkmal
usprgun
Name Bitcoin
Hersteller Open Source basi
erend auf Whitepaper von
Satoshi Nakamoto
URL www.bitcoin.org
Kommerziell/Open Source Open Source
Grndung 
 Daniel Burgwinkel
Tab. 10:
usprgun
Das Ziel der Blockchain von Guardtime ist
der Nachweis der Inte
gritt von digitalen
Daten und Dokumenten. Ein Unternehmen
oder eine eGovernement-Organisation
kann die Software unternehmensintern ei
usprgun
Name Guardtime
Blockchaintechnologie und deren Funktionsweise verstehen 
Merkmal
usprgun
URL www.guardtime.com
Kommerziell/Open Source
Kommerzieller Dienst
Grndung 
Das Hyperledger Projekt hat in 2016 die erste Version des Softwarecodes der ffent-
usprgun
Name Hyperledger
Hersteller Linux Foundati
on Collaborative Project
URL www.hyperledger.org
Kommerziell/Open Source Open Source
Grndung 
 Daniel Burgwinkel
Merkmal
usprgun
Fokus der Use Cases Verschiedene Use Cases / Branchenanwendun-
konfigurierbar
Einsatz Kryptowhrung fr Transaktionen/Zah-
lungen
konfigurierbar
Blockchain-as-a-Service
Blockchain-as-a-Service von IBM
Blockchaintechnologie und deren Funktionsweise verstehen 
Die GEM Blockchain Anwendungen haben insbesondere einen Fokus auf
das Gesundheitswesen [25].
: Die Multichain Blockchain Software
lsst sich fr firmeninterne An-

 Daniel Burgwinkel


Abb. 10:
Analyseraster fr Blockchain Use Cases und Architektur

Das Model soll bei der Planung und Konzep
tion von Blockchainanwendungen helfen.
Im Folgenden sind die wichtigsten Fragestellungen und Checkpunkte aufgefhrt,
welche bei der Konzeption
Blockchaintechnologie und deren Funktionsweise verstehen 
In der folgenden businessorientierten Anal
yse werden Geschftsziele und Konzepte
der geplanten Blockchain
Ziele der Blockchain
Was ist das Ziel und
Zweck der Blockchain?
Welche Use Cases werden untersttzt?
Wer sind die Endnutzer der Blockchain?

ertrauen
Wie wird Vertrauen zwischen den Teilnehmern
der Blockchain erzeugt?
Was sind die Ziele und Use Cases der Blockchainanwendung?
 Daniel Burgwinkel
Tab. 14:
Beispiele von Zielen
Strategisches Ziel Branchen Beispiele
Zentralistisches kommerzielles
Modell durch eine dezentrale
Marktforschung Statt eines zentralen Markfor-
schungsinstitutes werden Befra-
gungen und Abstimmungen de-
zentral durchgefhrt
Energiemarkt Handel
zwischen Endkonsumen-
ten bzw. privaten/lokalen Solar-
Entwicklungslndern anzubie-
Finanzindustrie Finanzdienste von Blockchain-
Startups, weil
globale Banken
und Konzerne den Markt als
In vielen Branchen sind Aktivitten zur Er
arbeitung von Blockchain Use Cases in Ar-
beit. Beispielsweise publiziert das Hyperledger-Projekt seine Use Cases und stellt eine
Vorlage fr Use Cases zur Verfgung [30].
Wer sind die Nutzer und wer sind die Betreiber der Blockchain?
Eine Kernfrage ist, wer die Teilnehmer de
Blockchaintechnologie und deren Funktionsweise verstehen 
Bei jeder Blockchainanwendung stellt sich die Frage, wie die Rollen zwischen Nut-
zern, Betreibern der Rechnerk
mer, welche die Blockchainanwendung ko
nzipiert haben und Entscheidungen be-
zglich Erweiterungen und Kryptowhrung tr
effen. Dies Frage der Governance einer
ffentlichen Blockchain wurde durch den
Vorfall des DAO Hacks (siehe Kapitel in
diesem Buch) in 2016 erstmals in der ffent
lichkeit diskutiert. Eine alternative Vari-
ante ist, dass die Nutzer gleichzeitig au
Nutzer der Blockchain
Nutzer sind gleichzeitig
Organistorender Blockchain
Community Modell
 Daniel Burgwinkel
Tab. 15:
Checkliste Identitten der Teilnehmer
Frage Checkpunkte
Wie wird der Zugang der Teilnehmer zur Block-
chain kontrolliert?
Kann jeder beliebige Nutzer teilnehmen oder
ist der Zugang beschrnkt?
Welche Bedingungen mssen die Teilnehmer
erfllen und wie werden diese identifiziert?
Muss der Nutzer bestimmte Kriterien erfllen o-
der Nachweise erbringen?
Sind die Teilnehmer mit Ihren wahren Identit-
ten in der Blockchain prsent oder werden
Pseudonyme verwendet?
Wer hat Zugang zur Blockchain?
Bei Blockchain-Anwendungen kann man vers
chiedene Kategorien
des Zugangs un-
terschieden. In der folgenden Tabelle sind
die Begriffe aus der Blockchain-Welt in
nalogie
Public Blockchain
Private Blockchain
Zum einen gibt es offene Plattformen, au
ch Public Blockchains genannt, bei denen
sich jeder User anmelden und die Dienste nutzen kann. Zum anderen gibt es geschlos-
sene Netzwerk, die nur von ausgewhlten
Teilnehmern genutzt werden drfen, bei-
spielsweise Unternehmen einer bestimmten Branche.
Blockchaintechnologie und deren Funktionsweise verstehen 



Public Blockchain
Hybride Mischung
Private/Konsortium/Public
Zugang und Zutrittskontrolle
Private Blockchain
Konsortium Blockchain

Abb. 12:

Bei der Bitcoin-Blockchain handelt es sich
um eine Public Blockchain, das heit
geschlossenen Branchennetzwerk, in der Praxis umsetzen. Insbesondere in der Fi-
men beim Aufbau von Konsortiums-Block-
chains.
..
�
Ein weiteres wichtiges Gestaltungsmerkmal einer Blockchain Anwendung ist die
Festlegung, welche Teilnehmer die Rechenleistung erbringen und ob sie hierfr be-
zahlt werden. Den Aspekt der Kryptowhrun
g werden wir im nchsten Abschnitt be-
trachten.
Tab. 17:
Unterscheidung Permissioned und unpermissioned Blockchains

Permissioned Blockchain
Unpermissioned Blockchain
Welche Teilnehmer fhren die
kryptographischen Rechenope-
rationen aus (Consensus-Algo-
rithmus)?
Definierte Teilnehmer mit
entsprechenden Rechten
Jeder beliebige User kann
Welche Teilnehmer drfen Ap-
plikationen erstellen bzw.
Smart Contracts programmie-
ren?
Definierte Teilnehmer mit
entsprechenden Rechten
Jeder beliebige User kann
teilnehmen


 Daniel Burgwinkel

..
�
Man kann zwischen Blockchains mit und o
hne Kryptowhrung unterscheiden. Ver-
rung eingefhrt. Diese dient zum einen zu
r Entlohnung der Teilnehmer, welche das
Mining durchfhren, d.h.
ihre Rechnerknoten fr die
Berechnungen zur Verfgung
wendungsfall Transaktionen zwischen den Teilnehmer durchzufhren.
Blockchain
ohne
Kryptowhrung
Blockchain mit
Kryptowhrung
Kryptowhrungfr
interne
Leistungsverechnung
(Mining)
Kryptowhrung
Zahlungen zwischen
Teilnehmern
Kryptowhrung

Abb. 13:
Einsatz von Kryptowhrungen bei Blockchains
Folgende Checkliste fhrt ausgewhlte Fragen und Aspekte auf, welche beim Einsatz
von Kryptowhrungen zu beachten sind:
Tab. 18:
Checkliste Kryptowhrung

Frage

Kommentar
Wird fr den Use Case ein Zahlungssystem
zwischen den Teilnehmern bentigt?
�

�
Ja, der Einsatz einer Kryptowhrung kann als
Alternative zu traditionellen Zahlungssystemen
zum Einsatz kommen.

�
Nein, Use Case bentigt kein Zahlungsmecha-
nismus.
Welche Chancen ergeben sich, falls eine
Kryptowhrung fr die Zahlungen zwischen

�
Eine Kryptowhrung ermglicht die Unabhn-
gigkeit von traditionell
en Zahlungssystemen,
z.B. eine Transaktion kann ohne Einbindung
von Banken erfolgen.


�
Eine Kryptowhrung ermglicht bessere Koor-
dination im Prozess bei Zahlung- und Abwick-
Blockchaintechnologie und deren Funktionsweise verstehen 
Frage
Welche Risiken bestehen, falls eine
Kryptowhrung fr Zahlungen zwischen
Krytowhrung?
 Daniel Burgwinkel
Frage
Services (IT-Outsourcing, Software-as-a-Ser-
vice bzw.Cloud-Services).
Innerhalb einer Branche oder eines Konsorti-
ums kann die Leistungsverrechnung durch
kommerzielle Vertrge
geregelt werden bzw.
Was ist das Business Modell der Blockchain und wie wird Vertrauen erzeugt?
Die Erstellung und Diskussion von Business
Kundensegmente
Fr welche Kunden/Nutzer schafft die
Blockchainanwendung einen Wert?
Werteangebot (Value Proposition
Welche Kundenprobleme
werden mit der Block-
chain Anwendung gelst?
Welcher Wert entsteht fr den Kunden, z.B. ein
erhhtes Vertrauen oder der Vorteil nicht von
sen der bisherigen zentralen Instanz, welche
Blockchaintechnologie und deren Funktionsweise verstehen 
Frage / Baustein Business Modell
(nach A. Osterwalder)
die Marktteilnehmer koordinierte und das Ver-
trauen garantierte?
Kundenbeziehungen
eifende Partnerschaf-
ten, welche einen neuen Nutzen generieren?
Wie sind nationale und international
Aufsichtsbehrden bzw. Branchengremien ein-
gebunden?
Wird der Use Case zu einer Alternative zu tradi-
 Daniel Burgwinkel
Frage / Baustein Business Modell
(nach A. Osterwalder)
Kostenstruktur
Die Vorteile von Blockchain-Applikationen so
llen anhand eines fiktiven Beispiels il-
lustriert werden. Angenommen eine gemeinntzige Umweltorganisation will ein
Blockchaintechnologie und deren Funktionsweise verstehen 
Falls die Daten ein greres Speichervolu
men haben, kann ein Teil der Daten in
der Blockchain gespeichert werden und es erfolgen Verweise auf extern gespei-
cherte Datenstze.
Falls die Blockchain das Ziel hat den Na
chweis der Datenintegritt zu erbringen
Daten in der Blockchain (on chain)
Welche Daten werden innerhalb der Blockchain
gespeichert?
in gespeichert werden
knnen?
Falls die Daten vertraulich sind: Mssen
Lese/Schreibrechte konfiguriert werden bzw.
mssen die sensiblen Daten auerhalb der
Blockchain gespeichert werden?
Daten auerhalb der Blockchain (off chain)
Welche Daten werden auerhalb der Block-
chain gespeichert?
Sichtbarkeit der Daten
Welche Teile der Daten sind ffentlich einseh-
Welche Teile sind nur fr berechtige Teilneh-
mer sichtbar?
Logische und physikalische Datenspeicherun
Wie wird die Synchronisation der Blockchain
durchgefhrt, falls ein Knoten ausfllt? Typi-
scherweise werden Kopi
en der Blockchain im
In welchen Zeitintervallen werden neue Blocks
generiert? Passt das Zeitintervall der Block-
chain zu den bentigen Anforderungen des Use
Case?
Hat die Blockchain eine
Zeitquelle die vertrau-
enswrdig und genau ist? (Trusted Timestam-
 Daniel Burgwinkel
Frage Kommentar
Funktionen fr die Beurkundun
Wird durch die Blockchain ein Sachver-
Funktionen zur Transaktionsabwicklun
Wird durch die Blockcha
in eine Transaktion
bzw. Vertragsabwicklung untersttzt?
Distributed Ledger = verteilte Speicherung
einer logischen Kontobuchs
Ist es fr den Use Case erforderlich, dass eine
gemeinsame logischen Buchhaltung exis-
tiert, welche verteilt
auf den Systemen abge-
legt wird? Oder bentigt der Use Case kein
Kontobuch der Transaktionen?
Ordnungsmigkeit und Auffindbarkeit
system, werden die
Daten abgelegt (z.B. chronologisch)?
erfgbarkeit
Wie gewhrleistet die Blockchain, dass Daten
Folgende Funktionen knnen je nach Eins
User/Mitgliederverwaltung
(Membership Services)
Wie werden Zugang und Berechtigungen fr die
Blockchaintechnologie und deren Funktionsweise verstehen 
Funktionen Checkpunkt
Consensus-Verfahren
Welche Verfahren fr die verteilte Berechnung
Die vertraglichen Vereinbarungen zweier oder mehrerer Parteien knnen in einer
Blockchain mit einem Smart Contract gespei
chert und vollstndig digital abgewickelt
werden. Ein digitaler Vertrag dokumentiert die Vereinbarung der Parteien beispiels-
weise fr den Kauf eines digitalen Produkte
s. In der Blockchain sind die Vertrags-
klauseln in maschinenlesbarer Form doku
mentiert und knnen zudem beim Eintre-
ten der Vereinbarung sofort vom Computer
system regelbasiert ausgefhrt werden.
 Daniel Burgwinkel
Blockchain gespeichert haben (hnlich Bitc
Device
Communication
Business Actor 1
Applikation fr
Use Case 1
Blockchain Services
Device
Business Actor 2
Applikation fr
Use Case 1
Blockchain Services
Alle Teilnehmer haben
logische Sicht auf
Daten
Business Object,z.B.
gespeichert in der
Blockchain
Infrastruktur Beispiel 1
Alternative Architekturen kommen beispielsweise bei Blockchains zum Einsatz, wel-
che sich auf die Datenintegritt und Cybersecurity fokussieren. Bei dem Use Case
Nachweis der Datenintegritt mit der Guardtime Blockchain generieren Organisa-
tionen (z.B. Pharmaunternehmen) unterneh
mensintern Daten, z.B. Messwerte von
Forschungsprojekten, welche innerhalb
der Organisation gespeichert werden.
Blockchaintechnologie und deren Funktionsweise verstehen 
Abb. 15:
Infrastruktur Beispiel
2 Guardtime Blockchain
Mit Hilfe der Blockchainsoftware wird pro Datensatz eine Signatur bestehende aus
Hashwert, Zeitstempel und Ursprungsnachwei
s generiert. Anhand dieser Signatur
kann die Integritt des Datensatzes berprf
t werden. Die Signatur wird in den glo-
 Daniel Burgwinkel
Tab. 22:
Checkliste Architektur der Blockchainapplikation
Soll eine Applikation komplett neu auf Basis ei-
ner Blockchainplattform in der Programmier-
sprache der Blockchain
plattform entwickelt
werden?
Ausgewhlte Blockchainplattformen wie
Soll eine bestehende Applikation (die Daten er-
in angebunden werden?
Eine Applikation kann ber eine Schnittstelle
an eine globale Blockchainplattform angebun-
den werden. Beispiele sind z.B. Einsatz von
und Timestamping fr
die Archivierung von Daten
Soll ein Blockchain-as-a-Service bzw. Cloud
Eine Cloudplattform kann genutzt werden um
Blockchaintechnologie und deren Funktionsweise verstehen 
Tab. 23:
Glossar
Begriff Erluterun
Blockchain
Bitcoin-Blockchain
Das digitale Zahlungssystem Bitcoin hat eine Blockchain, in der die Trans-
aktionen der Zahlungsteilnehmer dokumentiert werden. Verschiedene Pro-
jekte haben versucht die Bitcoin-Bloc
kchain auch fr weitere Anwendungs-
zwecke zu nutzen, soge
nannte Sidechains.
Blockchain-as-a-
lgorithmus
Das Verfahren/Protokoll mit dem zwischen den verteilten Rechnern (No-
des) eine Einigung auf ein finales Ergebnis koordiniert wird (z.B. der
Hashwertberechnung).
DAO: decentralized
autonomous organiza-
 Daniel Burgwinkel
Begriff Erluterun
Guardtime
Im Kontext von Blockchains
Digitale Zahlungsmittel bzw. Werte die mit Hilfe von kryptographischen
Verfahren in verteilten Systemen genutzt werden knnen. Meist nicht als
offizielle Whrung anerkannt, aber an
bestimmten Brsen gegen z.B. US-
Blockchaintechnologie und deren Funktionsweise verstehen 
[1] The Economist, The trust machine,
. [Online]. Verfgbar unter:
http://www.economist.com/node/21677198
/print. [Zugegriffen: 30-Okt-2015].
[2] Handelsblatt, Blockchain: Die nchste Revolu
 Daniel Burgwinkel
[20] Handelsblatt, Blockchain: Die nchste Revo
Einsatzpotenziale der Blockchain im
Sophie und Liz sitzen im Caf ihres Tennisc
lubs. Hallo Sophie, nun schau doch nicht
immer auf Deinen Agenten, geniee doch ma
hinbekommen?. Sophie: Er hat festgestellt
, dass wir vorher zu teuer angeboten ha-
ben! Unser Preis war fr Schweden zu ho
ch wegen der ganzen Roaming-Gebhren,
 Michael Merz
chain in der Industrie. Dennoch bin ich
Einsatzpotenziale der Bloc
kchain im Energiehandel 
In diesem Kapitel steht der Einsatz der Bl
ockchain in der Wirtschaft im Vorder-
grund. Hierzu lassen sich in aller Breite
zahlreiche Einsatzmgli
chkeiten aufzhlen,
dazu sei aber auf Bcher verwiesen, die sich mit diesem Thema generell beschftigen
[1] und [2]. Interessant ist es vermutlich aber auch, eine spezifische Branche mit ihren
besonderen Marktrollen und Prozessen zu ve
rstehen, um danach zu prfen, in wel-
 Michael Merz
dann mglich ist, wenn alle Parteien, die miteinander Daten auszutauschen haben es
schaffen, die Aspekte
Geschftsprozess (Yang) und
Kommunikationsprotokoll (Yong)
so weit wie mglich unterein
ander zu standardisieren.
Das Yin-Yang-Yong der Datenkommunikation
Der Normalfall ist bei B2B-Integrationsproj
ekten allerdings eher, dass sich ein Kon-
sortium auf das Yin, also ein einheitliches
Datenformat einigt, zumeist ist dies ein
es Dokument, das sich auf Seite 699 in ei-
mmunikationsprotokoll ist FTP oder E-Mail
zu verwenden. Ein Standard ohne Yong ist allerdings wie ein dreibeiniger Hocker,
bei dem das dritte Bein fehlt! Denn wenn Fr
agen der Verschlsselung, der Authenti-
fizierung, der Identifikation
von Teilnehmern, der Verhaltensweise bei Nichtzustell-
barkeit von Nachrichten, der Bedeutung vo
n technischen und fachlichen Besttigun-
gen, der Kompatibilitt elektronischer Zertifikate, und sehr vieler weiterer
Anforderungen nicht eindeutig fr alle Teil
nehmer festgelegt sind, dann wird eine
branchenweite Integration zu einem kostsp
ieligen Vorhaben, bei dem jede individu-
Geschäfts
Prozess
Kommunikations-
Protokoll
Daten-
Formate
B2B Integration
Einsatzpotenziale der Bloc
kchain im Energiehandel 
dung von Dienstleistern an Krankenkassen sowie auch bei den vielfltigen Kommu-
nikationsprozessen in der Energiebranche (OTC- und brsliche Abwicklung von Han-
 Michael Merz
Die Blockchain fllt nicht aus, all die dramatischen Meldungen,
die aus der Bitcoin-Welt an die ffentlich
keit drangen, bezogen sich auf die Anwen-
dungsebene der Blockchain, also den Diebst
ahl oder Verlust von Bitcoins (przise:
der fr das Signieren einer Transaktion erfo
rderlich privaten Schlssel) oder allge-
mein Dateninhalten. Dass aber die Blockchain als logisch zentralisierter, physisch
verteilter Persistenzmechanismus auch nur
fr kurze Zeit versagt htte, ist nicht be-
kannt und dies ber immerhin sieben Jahre!
was geschrieben steht, ist in St
ein gemeielt. Kryptographische
Mechanismen helfen, Aussagen mit einem Ze
itstempel und einer Signatur zu verse-
hen. Diese Aussagen knnen sich auf Besi
tzverhltnisse, Vertrge, Kontobuchungen
oder sonstige Daten beziehen.
In jedem Fall ist kein Teilnehmer in der Lage, die in die
Blockchain geschriebene
Echtzeit:
Aktuelle Blockchain-Entwicklungen
stellen, dass das Verrechnungskonto nicht berzogen wird. Bei Bitcoin ist es die Wh-
rungseinheit
in Verbindung mit dem Proof-of-Work-Prozess zur Besttigung
von Transaktionen. Auf diese Weise erreiche
n die Teilnehmer einen Konsens ber die
als offiziell anerkannten Kontobuchungen.
Einsatzpotenziale der Bloc
kchain im Energiehandel 
ffentlich, andere privat. Einige erfordern die Identifizierung von Teilnehmern, bei
anderen ist dies nicht gewollt. Daher erfolgen an dieser Stelle zunchst noch weitere
Begriffsklrungen:
Permissioned Blockchain
: Hier besteht grundstzl
iches Vertrauen zwischen
mal Leserechte. Eine
 Michael Merz
operativen Blockchain zu verwalten. Dies
umfasst die Eintragung berechtigter Teil-
nehmer mit entsprechender Identittsvergabe sowie die Weitergabe von Einmaliden-
Einsatzpotenziale der Bloc
kchain im Energiehandel 
Aus diesen Perspektiven kann man sich nun
einige industrielle Prozesse ansehen, bei
denen multilaterale Interoperabilitt erforderlich ist, und diese auf Blockchain-Affi-
nitt prfen. Beispiele wren hier:
Chargenrckverfolgbarkeit im Lebensmittelhandel.
Hier ist denkbar, dass je-
der, der Lebensmittel herstellt, importiert
oder mit ihnen handelt, fr jede Lieferung
eine Chargennummer in die Blockchain eintrgt. Die wesentliche Eigenschaft ist hier-
bei die der Urkundenrolle: Es besteht auf diese Weise fr alle Interessierten (Herstel-
ler, Lieferanten, Konsumenten, berwachungsstellen bzw. die ffentlichkeit), die
Mglichkeit nachzuweisen, dass Charge X
als Eingangsprodukt fr Lieferung Y ver-
 Michael Merz
. Ein Unternehmen knnte smtliche
Transaktionen seines Buchungsjournals in
eine private Blockchain schreiben und
Mitarbeitern selektiv Zugang gewhren. Dies gilt auch fr externe Nutzer wie Steuer-
berater, Wirtschaftsprfer oder Betriebsprf
er des Finanzamts. Auch hier besteht ein
zustzlicher Kollateralnutzen durch die
Anbindung berechtigter Dritter. Hier ha-
ben wir es mit einem typischen Fall einer Closed Blockchain zu tun.
Brse
Einsatzpotenziale der Bloc
kchain im Energiehandel 
Wer sind nun die Akteure am Energiemarkt?
speisen Strom- oder Gasmengen in das Netz ein. Erzeuger knnen da-
Plattformen Hndler Geschfte abschliee
n knnen. Hier allerdings ist der Bro-
ker lediglich der Vermittler eines bilate
ralen Geschfts, whrend Clearinghuser
 Michael Merz
legen Prozesse des Energi
ehandels fest, insbeson-
dere sind hierbei die
langfristige Geschfte, bei denen jhrli-
che, quartals- oder monatliche
Grundlast gehandelt wird (
Terminmarkt
), am kurzfris-
Einsatzpotenziale der Bloc
kchain im Energiehandel 
Prozesse im Energiemarkt
 Michael Merz
Besttigung von Handelstransaktionen
(Trade Confirmation):
Falls eine Transak-
tion OTC (over the counter d.h. auerb
rslich) zustande gekommen ist, tauschen
in einzelnes, fhrendes System. Der Ab-
Einsatzpotenziale der Bloc
kchain im Energiehandel 
Hndler knnte also den aufwndigen Pr
ozess der Fahrplananmeldung vermeiden,
indem er ausschlielich ber die verbunde
nen Energiebrsen handelt. Andererseits
sind die Clearingkosten fr Hndler verhltn
ismig hoch, so dass ein groer Teil der
Handelsgeschfte trotz eines grundstzlichen Trends zur Brse immer noch OTC er-
Melden von Handelstransaktionen an den Regulator
. Im Zuge der REMIT-
 Michael Merz
Wind. Dadurch, dass es sich um einen Wo
chenendtag handelte, war zudem der in-
dustrielle Verbrauch niedrig, so dass die Verbrauchslast mit ca. 53 GW um etwa 12
GW geringer als an einem Wochentag war. Aber noch Weiteres war bezeichnend fr
diesen Tag: Strom gab es im berfluss, da
her wurde er Day Ahead zu minus 12,89
EUR pro MWh gehandelt, Kufer wurden
also belohnt, wenn sie Strom abnahmen,
der Preis fr Spitzenlast lag an dem Tag
bei minus 36,46 EUR und ein Stundenkon-
trakt bei erstaunlichen minus 135 EUR pro MW
h! Immer hufiger steht Strom also zu
minimalen Preisen zur Verfgung, dies hat u.
a. damit zu tun, dass die industrielle
Erzeugung auf Basis von Kernkraft und Kohle
nicht in der Lage ist, binnen weniger
Stunden die Erzeugungslast entsprechend zu
senken und gezwungen ist, einen Ab-
nehmer zu finden koste es, was es wolle.
Am 8. Mai sind daher 13 GW berschuss
erzeugt worden, die zu negativen Preisen ins benachbarte Ausland strmten.
zeugung planbar. Es gab bere
its Tage, an denen sich
doch auch windstille Nchte geben,
dagegen kann man sich nur absichern, indem man sich seine Versorgung ent-
sprechend langfristig gesichert hat. Aber
tendenziell gilt, dass aufgrund der sehr
niedrigen Grenzkosten bei PV und Wind
im Durchschnitt die Preise durch den
hohen Anteil Erneuerbarer sinken, so dass
sich ein Hndler am Spot-Markt kurz-
fristig sehr gnstig eindecken kann. So
ist z.B. das Volumen des deutschen Intra-
day-Spotmarktes um ber 40 % von 2014 auf 2015 gewachsen [12].
Sinkende Preise
Einsatzpotenziale der Bloc
kchain im Energiehandel 
[12]. Dies liegt u.a. auch am Bedarf,
kurzfristige Erzeugungsschwankungen aus-
zugleichen. Das Minimum liegt heute bei einem 15-Minuten-Kontrakt über die
Lieferung von 0,2 MW Strom.
Abbildung 3 zeigt die Entwicklung der Stro
mpreise seit 2009: mit zunehmender Nähe
des Liefertermins (X-Achse) sinken die Preise für den Jahresgrundlastvertrag eines
jeweiligen Jahres. Zudem sinken bei gleicher zeitlicher Distanz zum Liefertermin
auch die Preise, die von Jahr zu Jahr jewe
ils für das Folgejahr zu zahlen sind. Insge-
samt haben sich also die Strompreise im Gr
oßhandel von über 60 Euro auf teilweise
20 Euro reduziert … und diese Entwicklung könnte noch einige Zeit weiterlaufen.
Sinkende Strompreise am deutschen Terminmarkt, Quelle: ICIS [14]
In der Summe sehen wir also zunehmend kl
einere und kurzfristi
ger gehandelte Men-
gen zu einem reduzierten Preis. Wenn hier nicht gleichzeitig die Transaktionskosten
fizitären Geschäft … und genau das ist
heute der Fall: Einige Handelsunternehmen
sind bereits unprofitabel und viele dro-
hen unprofitabel zu werden, da sich diverse Kostenfaktoren nicht grundlegend än-
bleiben solange hoch, wie der Faktor
ddle-Office (Risikomanagement)
und Backoffice (Abwicklung).
externen Kosten
sind hoch: Clearing- und Börsengebühren, Brokerge-
bühren, Handelslizenzen, Indexagenturen und weitere Dienstleister generieren
Kosten, die jeweils bezogen auf eine Spot
-Transaktion sehr hoch sein können.
 Michael Merz
Im Folgenden daher einige Beispiele, die
verdeutlichen, mit welchen Transaktions-
Termin Jahresgrundlastvertrag,
 MW,  EUR/MWh,
., MWh . ., EUR
Termin Monatsgrundlastvertrag
 MW,  EUR/MWh,
. , MWh ., EUR
Spot Day-ahead,  MW,  EUR . MWh  , EUR
Spot Intraday,
, MWh , EUR
Regelenergie  MW,  min,  EUR ,  MWh , EUR
Primrregelener-
,  MWh , EUR
Spot Intraday handelbar an der EPEX
Spot,
 Minuten, EUR/MWh
, MWh , EUR
Die Beispiele oben zeigen, wie Transaktionsvolumina sinken, und dass irgendwann
vom Faktor Mensch (Termin und Day-ahead)
zu automatisierte
n Prozessen berge-
gangen wird (Intraday).
ends kommt ein weiterer Faktor hinzu: Bisher haben
wir von Transaktionen und Preisen auf de
m Grohandelsmarkt gesprochen. Hier
stellt der NB den Dreh- und Angelpunkt von Stromlieferungen dar. Erneuerbare
Energien werden jedoch regional einges
peist, deren Erzeugungslast kann jedoch
Einsatzpotenziale der Bloc
kchain im Energiehandel 
Flexibilitt
. Erzeugungsanlagen und Verbraucher we
rden quasi ferngesteuert, um im
lokalen Netz fr Ausgleich zu sorgen. Heute werden Kleinerzeuger in ihrer Produk-
tion ber Aggregatoren ferngesteuert un
d sind in der Regel nicht am Grohandel
 Michael Merz
Einsatzpotenziale der Bloc
kchain im Energiehandel 
verkauft unter Verwendung eines Smart Cont
 Michael Merz
Blockchain zur Unterstützung trad
itioneller Energiehandelsprozesse
Ein erster Schritt kann also die Nutzung
der Blockchain als Kommunikationskanal
sein: Hier bleiben alle Marktrollen erhalt
en, Händler handeln mit Händlern, Broker
und Börsen stehen als Plattformen zur Ve
. Sein Adapter liefert ihm dabei lediglich
die Daten, die für ihn auch relevant si
nd, also Fahrpläne für seine Regelzone.
Ähnlich kann man sich vorstellen, dass eine Börse Transaktionsdaten an ein
Clearinghouse schickt oder auch ein Broker
im Rahmen des weiter oben erwähnten
OTC-Clearing.
Einsatzpotenziale der Bloc
kchain im Energiehandel 
Abb. 5:
Evolutionrer Einsatz der Blockchain
Anfangs wurde erwhnt, dass sich Index-Ag
enturen darauf spezialisiert haben,
Marktpreise fr bestimmte gehandelte Produkte zu ermitteln und Hndlern zur Ver-
ChA
Trader
Broker
Trader
Clearing
House
ChA
ChA
ChA
ChA
ÜNB
Regu-
lator
 Michael Merz
Transaktionsdaten berichten mssen (Hndler, Brsen, Broker), diese in die Block-
chain schreiben, dann ist nichts weiter
zu unternehmen als de
n Regulator an die
Blockchain anzubinden.
Was sind bei diesem evolutionren Ansa
tz nun die spezifischen Anforderungen
an die Blockchain?
Tab. 2:
Anforderungen an die Blockchain im evolutionren Szenario
Blockchain-Aspekt
nforderun
Verfgbarkeit Im Rahmen der heute blichen
Praxis, sollte ein ausgefallener Knoten
binnen weniger Minuten wieder funktionsfhig sein, bzw. sollte bin-
nen wenigen Sekunden eine Verbindung zu einem Ausweichknoten
hergestellt werden knnen.
Immutabilitt Fr einige Prozesse des Hand
els ist es ntzlich, wenn daraus entste-
hende, langfristige Lieferverpflichtu
ngen unvernderlich in die Block-
chain geschrieben werden. Bei anderen Prozessen, wie z.B. der Fahr-
plananmeldung verlieren die Daten nach einigen Tagen an Wert. Da
diese zustzlich in den Anwendun
gssystemen gehalten werden, ent-
steht ein hohes Volumen an toten Daten. Hier wre eine Blockchain
ntzlich, die es erlaubt, historis
che Blcke abzutrennen und zu l-
schen.
Durchsatz Das System sollte in der Lage sein, bei Lastschben einige 100 Trans-
aktionen pro Sekunde, einschliel
ich der dafr erforderlichen Daten
-Work Nicht erford
Einsatzpotenziale der Bloc
kchain im Energiehandel 
Blockchain-Aspekt
nforderun
Whrung Nicht erforderlich
Disruptive Auswirkung auf die physische Abwicklung von
Handelstransaktionen
Das evolutionre Szenario geht noch von unvernderten Daten und Prozessen zwi-
schen den Teilnehmern aus wir verfolgten
hier einen Top-down-Ansatz, bei dem die
Blockchain dominiert.
Wenn man aber die Welt aus der Perspe
 Michael Merz
bereits zum frhestmglichen Zeitpunkt alle
Informationen verfgbar ber die erwar-
die sich mit dem Thema befassen, um besser
zu verstehen, ob und wie denn ihre Exis-
Lesenswert ist hier das Papier der Un
ternehmensberatung Oliver Wyman und
der Euroclear [16]: Durch die Einfhrung
gleichzeitig dem NB zur Verfgung. Dieser
Teil der Aufgaben eines Clearinghauses
(physische Abwicklung) ist also
bereits anderweitig optimiert.
Was die finanzielle Seite der Abwicklung
Einsatzpotenziale der Bloc
kchain im Energiehandel 
 Michael Merz
: Vom Clearinghaus zum Finanzier
Eine offene Frage bleibt jedoch: Wie knnen sich die Marktteilnehmer gegen den Aus-
fall von Handelspartnern absichern? Wenn
das Clearinghaus nicht mehr als Markt-
teilnehmer einspringen kann, werden dann
alle Gegenparteien, die Forderungen ge-
genber der Ausgefallenen haben, ebenfalls
in den Orkus gezogen? Oder greift hier
eine Versicherungslsung? Dies sind Aspekte, fr die die Blockchain-Community in
Zukunft noch eine Lsung finden muss, die mindestens so effizient ist wie die aktu-
elle.
Disruptive Auswirkung auf den Handel
: Peer-to-Peer Trading ohne Broker
Bisher sind wir davon ausgegangen, dass eine Brse oder die Handelsplattform eines
Brokers naturgem eine zentralisierte Rolle
spielt, d.h., es war intuitiv klar, dass der
Handel auf Brsenplattformen ein inhrent ze
ntralisierter Prozess sein muss. Dies ist
jedoch inzwischen widerlegt! Denn seit April 2016 gibt es als Gegenbeweis OpenBa-
zaar (www.openbazaar.org), eine Open-Source-
genauso wie Bitcoin auf alles Zentrale
Finan-
zier
Ener
Coins
Currency Management, Financing
ChA
ChA
ChA
ChA
ChA
Trader
Broker
Trader
P2P Settlement
Regu-
lator
Einsatzpotenziale der Bloc
kchain im Energiehandel 
Ganz unten im Stack dient
als gemeinsame Basis fr Zahlungstransakti-
onen mit seinen Eigenschaften wie Pers
istenz, Kontenverwaltung, Datenkonsis-
 Michael Merz
Architekturmodell in Anlehnung an OpenBazaar
Dem Chain Adapter kommt eine marktspezifisc
he Rolle zu, da auf seiner Ebene defi-
Blockchain
;Orders, Transactions, SettlementͿ
P2P Communication
Marketplace GenericTrading API
Finance
Adapter
Insurance
Chain
Adapter
Croǁd
Funding
Chain
Adapter
Energy
Adapter
Serǀice
Proǀider
Chain
Adapter
VerticalAPI
VerticalAPI
VerticalAPI
VerticalAPI
VerticalAPI
Trading
System
App
Trading
System
App
Trading
System
System
Trading
System
Einsatzpotenziale der Bloc
kchain im Energiehandel 
transaktionen. CPML entstand ursprnglich
im Rahmen des eCM-Prozesses (electro-
nic Confirmation Matching), bei dem Hndle
r gegenseitig prfen,
ob die Daten eines
OTC-Geschfts der anderen Partei mit den
dards besteht also eine gewisse Chance,
dass die Standardisierung des Chain Adap-
ters in kurzer Zeit bernommen werden kann. Insofern ist es nicht unrealistisch, dass
recht bald erste Marktplatz-Projekte in diesem Umfeld starten.
OTC-Energiehandel ohne Broker
Man knnte schlielich einwenden, dass ein P2P-Marktplatz niemals die Geschwin-
digkeit und Transaktionsrate eines zentralisierten Brokersystems erreichen knne.
Dies ist richtig, da beispielsweise im Ho
chfrequenzhandel Transaktionen im Takt we-
niger Mikrosekunden zustande kommen. Aber ist dies denn wirklich erforderlich im
Energiehandel? Solange ein paar Sekunden ausreichen, um eine Order einzustellen,
auf der Trading-Screen eines Hndlers an
zuzeigen und durch Klicken das Geschft
zu besttigen, befinden wir uns noch auf sicherem Terrain fr den Blockchain-basier-
ten Handel. Es ist jedoch lngerfristig zu erwarten, dass wie in den oben erwhnten
Smart-Grid-Szenarien Software die Transa
ktionsentscheidung trifft. Wenn hier aber
eher Millisekunden als Sekunden zhlen,
dann knnte ein Hndler begnstigt sein,
der auf dem gleichen Knoten der Blockchain
sitzt, da hier die bertragungszeit ver-
zgern wirkt.
Wenn nicht die Transaktionsrate fortgesc
hrittener Brsensystemen erreicht wer-
den muss, so ist es aus Sicht des Energiehandels doch ein Optimierungsziel, diese aus
Grnden der Diskriminierungsfreiheit zu erh
hen. Interessant wre es also, wenn ein
Blockchain-Produkt das Feature Nicht-Dis
Trader
Trader
Smart Market
ChA
ChA
Regu-
lator
ChA
ChA
P2P Settlement
Finan-
zier
Ener
Coins
ChA
 Michael Merz
Einsatzpotenziale der Bloc
kchain im Energiehandel 
Euro/KWh [19]. Da das Unternehmen Tesla ab 2017 bereits Batterien fr 300
USD/KWh produzieren wird, ist die Annahme
fr das Jahr 2030 nicht unrealistisch.
In Deutschland liegt die aggregierte Er
zeugungskapazitt mglicherweise bei 200
GW, von denen in der Regel nur ein geringer
Teil tatschlich genutzt wird, der Rest
steht direkt oder indirekt
als Reservekapazitt zur Verf
gung fr Ausnahmesituatio-
nen.
Das primre Ziel ist jedoch auch 2030 nicht, den Strom fr das Aufheizen einer
Sauna in Finnland beim Besitzer eines Solardaches in Sditalien zu kaufen, es be-
steht vielmehr der Anreiz, de
n grten Teil der Erzeugung
lokal im Orts- oder regio-
ChA
ChA
ChA
ChA
ChA
ChA
Prosumer
;AnďieterͿ
Prosumer
;AnďieterͿ
Prosumer
;AnďieterͿ
Prosumer
;NachfragerͿ
Prosumer
;NachfragerͿ
Dominant MP
;NachfragerͿ
 Michael Merz
lokal zu verbrauchen oder zustzliche Ener
hierarchisch Kleinerzeuger bndeln, dies
e haben sich stattdessen am regionalen
Einsatzpotenziale der Bloc
kchain im Energiehandel 
Microgrid
VNB
Microgrid
Smart Market
Großhandelsmarkt
Smart Market

 Michael Merz

durch auch keine Geldschpfung. Dennoch
kann man sich vorstellen, dass die Zent-
ralbank eine komplexe Kalkulation durchg
efhrt, um zu errechnen, welche Geld-
menge an EnerCoins erforderlich ist, um fr den Kreislauf aus Stromproduktion,
Handel und Verbrauch die ntige Liquiditt
bereit zu stellen. Banken knnen sich
EnerCoins bei der Zentralbank bis in Hhe der EnerCoin-Geldmenge beschaffen.
Falls die Nachfrage nach EnerCoins st
eigt, kann die Zentralbank durch Umbu-
chen von Eurokonten auf ihr EnerCoin-Konto eine Verschiebung zwischen Euro und
EnerCoin vornehmen. Die Zentralbank wre somit die einzige Instanz, die also inner-
halb der EnerCoin-Welt das Aggregat alle
r EnerCoin-Guthaben verndern kann. Als
Banken diese gegen Gebhr ihren Kunden
an. Dies ist ein automatisierter Prozess, de
luft. Hat ein Teilnehmer sich einmal mit EnerCoins eingedeckt, kann sein Energie-
agent ohne bedeutende Transaktionskosten
Strom in kleinsten Einheiten handeln
und bezahlen.
Buchungen zwischen Kufer und Verkufer
in der Blockchain. Die Gesamtgeldmenge
teilt sich auf in Konten der Notenbank,
der Geschftsbanken sowie der Teilnehmer
am Energiemarkt.
Die Transaktionsnachfrage nach EnerCo
ins mag zunchst seitens der Verbrau-
cher entstehen und anschliee
nd im Zuge des Handels au
f Erzeuger bergehen. Diese
wechseln dann EnerCoins wieder ber ihre
Bank in Euros zurck. Man kann sich je-
doch auch vorstellen, dass die Rollen Ban
k und Grohndler verschmelzen, d.h.,
die von Stromkunden erhaltenen EnerCoins werden von diesen wieder in Euro zu-

Abb. 11:
Der Kreislauf von EnerCoins

ZentralbankGeschftsbankMarktteilnehmerMarktteilnehmer
EUR ECN
EUR ECN
EUR ECN
EUR ECN
-1.000 + 1.000
-100 + 100
+ 100 -100
-10 + 10
+ 10 -10
+ 1
-1
+ 10 -10
-10 + 10
1
2
3
4
5
Einsatzpotenziale der Bloc
kchain im Energiehandel 
Initiale Erzeugung der EnerCoin-Geldmenge (ggf. sporadische Anpassung der Geldmenge
Geschftsbanken tauschen Euros ge
gen EnerCoins bei der Zentralbank
Marktteilnehmer tauschen Euros gegen EnerCoins bei den Geschftsbanken zur Transak-
tionskassenhaltung
Marktteilnehmer setzten EnerCoins ein, um St
rom zu kaufen bzw. er
halten EnerCoins von
Stromkunden
Marktteilnehmer lsen bei Bedarf EnerCoins bei einer Bank wider ein gegen Euro
Im Szenario 2030 kann man davon ausgehen, dass der oben skizzierte Energiemarkt
nahezu perfekt ist, d.h., es besteht Transparenz ber Angebot und Nachfrage und das
Verhalten beider Seiten ist grundstzlic
h den anderen Teilnehmern bekannt. Da die
sich jedoch berregional eine stark erhhte Nachfrage, weil im Norden Deutschlands
Flaute herrscht und dadurch ein Nachfragesog
entsteht. Pltzlich erhhen die Tiroler
Agenten der dortigen PV-Anlagen ihre Preise kurzfristig auf 25 Cent, da sie statt ih-
ren Sonnenstrom in Akkus einzuspeisen diesen jetzt nach Deutschland liefern.
 Michael Merz
Lieferanten, um z.B. fr ein Jahr zu einem festen Preis pro KWh beliefert zu werden.
Dies mag sogar fr 90 % der privaten und
industriellen Kunden gelten, da diese kei-
nen Strom einspeisen knnen.
Die Trennung des Energiehandels in regionale Mrkte geht einher mit der Bil-
dung von Preiszonen, zwischen denen der
Marktpreis voneinander abweichen kann.
bei der 10fachen Menge wre es immer noch
ein Nebenerwerb, um den kein Geheim-
nis gemacht werden msste. Kann damit die Blockchain des Jahres 2030 eventuell
sehr schlank ausgelegt werden, da sie auf Eigenschaften wie Pseudonymitt und Zu-
ndlern z.B. noch Ne
Einsatzpotenziale der Bloc
kchain im Energiehandel 
sind. Vielleicht kommt diesen in Zukunft also eine zustzliche Bedeutung neben
der physischen bertragung und Verteilung von Strom zu?
Sind mehrere Herausgeber
von EnerCoin denkbar?
Dies hngt stark von der
Ausgestaltung der Blockchain ab. Whr
end bei Bitcoin das Mining also die
Geldschpfung durch kryptografisch
e Proof-of-Work-Mechanismen einge-
schrnkt ist, knnte man bei kollektivem
Vertrauen die Herausgabe von EnerCoin
auch einer Gruppe von Organisationen in die Hnde legen. Zu klren wre hier,
aus dem Bereich der sterreichischen Schu
le der Volkswirtschaft, der zu Folge
ren kann. In der Diskussion mit Volkswirten ergab sich beispielsweise die Frage, wie
 Michael Merz
vermutlich sind es einige tausend Transaktionen pro Sekunde, die europaweit zu ver-
buchen wren. Wenn allerdings der grte Te
il der Transaktionen in Teilnetzen statt-
bar bzw. hierarchisierbar sein, d.h. Lief
erungen innerhalb eines Teilnetzen finden
Einsatzpotenziale der Bloc
kchain im Energiehandel 
Tab. 3:
Erforderliche Eigenschaften der
Blockchain fr den Energiehandel
Eigenschaft Bedeutung fr den Energiehandel
Persistenz Essenziell zur Sicherung von Transaktionsdaten.
Datenaustausch /
Datensynchronisation
Essenziell fr Prozesse wie den Austausch von Orders und Transaktionen,
Nominierungen, ntzlich fr das regulatorische Reporting.
Immutabilitt Essentiell, wenn Transaktions
daten kryptografisch gesichert zu spei-
chern sind. Ntzlich fr das regulatorische Reporting und die im Zusam-
menhang ungeplanter Ausflle.
Permissioned Block-
chain
Die Blockchain ist grundstzlich Closed, d.h., beschrnkt auf die Teil-
nehmer des klassischen Energie-Gr
ohandels. Im Szenario , bei
dem jeder am Energiemarkt teilnehm
Blockchain vorzuziehen.
Proof of work / proof of
Blockbildung
Block Time Essenziell wren folgende Merkmale: Der gegenseitige Austausch von
Transaktionen sollte weniger als eine
r Sekunde erfolgen, die Blocktime
sollte   Sekunden sein.
Durchsatz Mittelfristig (Han
del, Fahrplananmeldung)
wre ein Durchsatz von 
bis . Transaktionen pro Sekunde is
t erforderlich, der fr das Szena-
rio  erforderliche Durchs
atz lsst sich wohl nur durch eine hierarchi-
Pseudonymitt
Im mittelfristigen Szenario essenziell, aber mit Mechanismen zur Aufhe-
bung durch berechtigte Dritte. Im
t mglicherweise
kein Bedarf mehr fr Anonymisierung.
Trustlessness Nicht erforderlich, da unter der Annahme vertrauenswrdiger Knotenbe-
 Michael Merz
Eigenschaft Bedeutung fr den Energiehandel
Whrung Nicht erforderlich: Die :-Bindung an eine Referenzwhrung wie den
Euro wrde die Abrechnung erleichtern. Eine freie Whrung, deren Wech-
selkurs schwanken kann (s
o wie Bitcoin), wre mglicherweise fr Teil-
nehmer schwer handhabbar.
Geldschpfung Nicht erforderlich fr Marktteilnehmer selbst (im Sinne des Mining), dies
erfolgt im Szenario  durch dafr
Abschlieende Betrachtungen
Eine Frage, die sich an dieser Stelle ergeben kann ist, warum dem Thema
Smart
Contracts
hier so wenig Aufmerksamkeit geschenkt wurde.
Smart Contracts sind ein brillantes Konz
ept fr Multi-Purpose-Blockchains, die
Nutzern mit unterschiedlichste
n Aktivitten zur Verfgung stehen also hier ein Au-
off-chain, d.h., seine Daten wrden nicht einmal die Blockchain belasten. Wenn
Einsatzpotenziale der Bloc
kchain im Energiehandel 
wir uns aber auf eine Domne wie den E
nergiehandel beschrnken, dann sind Rol-
len und Prozesse bereits langfristig und fr
eine riesige Zahl Teilnehmer sehr przise
festgelegt, das Handelsgeschft stellt dami
t nur noch einen Satz von Transaktionsda-
ten dar, fr den die erforderliche Logik
nichts mehr brig fr diejenigen, die nicht Kufer oder Verkufer sind. Anderseits
verschieben sich hufig die Rollen: der Mittler zwischen EnerCoin und Euro wird ge-
nauso erforderlich sein wie die neue Form des Clearinghauses, dass als Finanzier des
Energiehandels agiert und einen vertrauenswrdigen Dritten verkrpert. Und wenn
im Endstadium hunderttausende Prosumenten in standardisierter Form Energie han-
deln, dass ist dies wiederum eine Plattform fr hunderte neuer Dienstleistungen, von
denen wir uns heute noch keine Vorstellung machen knnen.
Fr mein Unternehmen PONTON, das seit vielen Jahren Integrationsprojekte im Ener-
giehandel durchfhrt und diverse Applik
ationen fr Abwicklungsprozesse entwi-
hain einer der Treiber ist fr zuknftige
Prozesse sein wird.
Da aber die Schnittstelle zwischen dem Energiehandel und der Blockchain-Tech-
 Michael Merz
mit nahezu allen Händlern von Strom und Ga
s zu tun, sondern auch mit Marktplatz-
Einsatzpotenziale der Bloc
kchain im Energiehandel 
spezifiziert und durch Prototypen validiert. In der Folge werden Teilnehmer in die
pielle Grnde, warum
sie es nicht tun sollte. Es werden konomische, rechtliche und regulatorische Para-
nerzeugern richtige
Verhaltenssignale
geben kann, wenn sichergestellt werden
kann, dass die Anforderung der Versor-
gungssicherheit trotz Bloc
kchain erfllt bleibt und
wenn Fehlverhalten von Mark-
 Michael Merz
in den rechtlichen Rahmen (z.B. beim Verb
raucherschutz) konnten wir ber die letz-
ten Jahre als Privatpersonen bzw. als Un
ternehmen die zunehmenden Effizienzvor-
Einsatzpotenziale der Bloc
kchain im Energiehandel 
[1] Don Tapscott: Blockchain Revolution: How the Technology Behind Bitcoin Is Changing Money,
Business and the World, Portfolio Penguin, 2016.
[2] Melanie Swan: Blockchain: Blueprint for a New Economy, OReilly, 2015.
[3] M. Merz,
E-Commerce und E-Business: Marktmod
elle, Anwendungen und Technologien
tualisierte und erw. Aufl. He
idelberg: dpunkt-Verl, 2002.
[4] EDA - Energiewirtschaftlicher Datenaustausch, http://ebutilities.at/energiewirtschaftlicher-
datenaustausch.html
[5] Tendermit, http://www.tendermint.com
nalisierung des Geldes. Schriften zur Whrungspolitik und Whrungsordnung", Mohr Siebeck,
[21] Eric S. Raymond: The Cathedral & the Bazaar Musings on Linux and Open Source by an Acci-
dental Revolutionary, O'Reilly, February 2001.
[22] Marc Elsberg: BLACKOUT - Morgen
Martin Ploom
Seit Mitte 2015 wird regelm
ig in der Wirtschaftspresse ber Blockchains in der
 Martin Ploom
Blockchain Technologie wird als neue Ev
olutionsstufe nach dem Web 2.0 angese-
hen. Der Einsatz von Blockchains vernd
ert das Konzept der Zentralisierung der
Information hin zu einer Verteilung der In
formation in Peer-to-Peer Netzwerke. In
den alten Geschftsmodellen gab es eine
Zentralisierung der Information meist bei
einem dominierenden Betreiber bzw. zent
ralen Server. Mit Blockchains knnen die
Informationen auf tausende
Rechnern global um die Welt verteilt werden.
Statt der Abhngigkeit des Kunden zu
einer zentralen Instanz ermglicht die
Blockchain Technologie sogenanntes anonymes Vertrauen, also Vertrauen in ein
abzuwickeln.
Nun kommt die Blockchain Technologie, welche verspricht, dass der Kunde
auch einem Netzwerk von unbekannten Parteien vertrauen kann. Die Enthusiasten
von Blockchains sprechen sogar davon, dass es anonymes Vertrauen gibt. Wrde
diese Vision zur Realitt, so wrden sich beispielsweise Banken einer neuen Kon-
kurrenz ausgesetzt sehen, da Vertraue
In der Vergangenheit wurde Vertrauen durch verschiedene Institutionen ge-
Blockchainbasierte Geschftsmodelle in der Finanzindustrie 
Das heutige konomische System (auch Ecosystem von economic system) der
Finanzindustrie besteht abstrakt gesehen
aus den zentralisierten Finanzintermedi-
ren, Regulatoren, Kunden und den Zulieferern, wie z.B. Exchange-Traded-Fonds
 Martin Ploom
Die Transformation der heutigen Finanzin
dustrie knnte sich in den folgenden
Durch den Eintritt neuer Marktteilnehmer,
Blockchainbasierte Geschftsmodelle in der Finanzindustrie 
Tab. 1:
Ausgewhlte Geschftsmodelle in der Finanzindustrie
Business Modell Erluterun
Arbitrage Ausnutzung von Kurs-, Zins- oder Preisunterschieden innerhalb eines
bestimmten Zeitpunkts an versch
iedenen Orten zum Zwecke der Gewinn-
Transaktionskosten Gebhrenei
nnahmen durch Zahlungsverkehr, Handel und Abwicklung von
Asset Management Vermgensverwaltung
Portfolio und Risk
Zusammenstellung und Verwaltung eines Bestandes an Investitionen
Mithilfe von Blockchains kann die Transpar
enz der Mrkte erhht werden und auch
anderen Markteilnehmer die Mglichkeit von Gewinnen mit Arbitragegeschften
gegeben werden. In der Blockchain Co
mmunity werden Szenarien mit Smart
Contracts intensiv diskutiert, welche auch
ohne die Involvierung von Banken mg-
lich wren. Somit wrden den Banken entsprechende Arbitrageumsatz entgehen.
Das zweite wichtige Business Modell
von Finanzintermediren basiert auf den
Transaktionskosten
. Die Einnahmen von Gebhren in den Geschftsbereichen
Zahlungsverkehr, Handel und Abwicklung vo
n Aktien sind wichtige Ertragsquellen
 Martin Ploom
der Welt liegt bei ca. 60 Billionen USD. Banken verdienen somit heutzutage alleine
fr die Verwaltung von Depots ca. 180 Mi
lliarden Dollar pro Jahr. Wrden die Kos-
ten fr die Verwaltung der Bankendepots
durch Einsatz von Blockchains sinken,
wrde dies zu massiven Vorteilen fr Kunden fhren.
Das vierte Businessmodell der Banken sind Einnahmen durch
Portfolioma-
nagement und Risikoreduzierung
. Banken generieren Einnahmen durch Dienst-
leistungen die Risiken z.B. im Portfoli
o- bzw. Fondmanagement, bei der Kredit-
vergabe oder im Versicherungsbereich. Dies
es Geschftsmodell basiert darauf, dass
Blockchainbasierte Geschftsmodelle in der Finanzindustrie 
Seit 1995 beschftigen sich Banken mit
Technologien wie Online-Banking und digi-
talen Zahlungssystemen. Zwar hat sich
 Martin Ploom
rales Register der Collaterals, so dass ei
ne Mehrfachausleihung mglich wre. Wenn
ein Collateral zum Beispiel schon zwanzi
gmal ausgeliehen wurde, dann sollte der
Zins hher sein als bei einer niedrigen Anza
hl. Leider fehlt den Banken heute die ein
vertrauenswrdiges Register der Collaterals.
Mit Hilfe einer Blockchain knnte man ein verteiltes Register fr die Aktien und
Obligationen aufbauen. Somit kann die
Anzahl der Ausleihungen nachvollzogen
werden und die entsprechenden Information knnte in die Zinsberechnung einflie-
en.
Ein weiterer Bereich der stark verbessert werden kann ist der Handel von
priva-
, d.h. Aktien welche nicht an den ffentlichen Brsen notiert sind. Der
Gang eines Unternehmens an die Brse ist mit hohen Auflagen und Kosten verbun-
den, so dass dies fr kleine und mittlere Unternehmen nicht rentabel ist. Auch der
Handel mit nichtffentlich kodierten Akti
en ist mit relativ hohen Transaktionskos-
Die Blockchain Technologie knnte genutzt werden, um diese Brsensegmente
zu untersttzen und fr niedrige Kosten
beim Handel von Aktien zu sorgen. nde-
rungen des Inhabers der Aktie wrden in
der Blockchain regist
riert und wren somit
nachvollziehbar.
Die aufgefhrten Beispiele zeigen, dass viele Kundenbedrfnisse im heutigen
Finanzsektor nicht bedient werden bzw.
Dienste zu berhhten Preisen angeboten
Blockchainbasierte Geschftsmodelle in der Finanzindustrie 
werden. Eine Vielzahl von jungen Fintech Unternehmen sucht hier eine Chance
diese Kundenbedrfnisse zu bedienen, welche anscheinend von Banken nicht be-
dient werden, teils aus mang
elnden Innovationswillen und teils aus Profitstreben
 Martin Ploom
Was knnten die Banken tun?
Neue und innovative Blockchain-Gesch
Finanzindustrie erschttern, weil durch die Technologie die Banken und Versiche-
rung das Monopol des Vertrauens verlieren. Knnte ein blockchainbasiertes
um mit den neuen Blockchain basieren-
den Geschftsmodellen umzugehen:
Eine Fhrungsrolle in der Orchestratio
Blockchainbasierte Geschftsmodelle in der Finanzindustrie 
indem sie die Zulieferer und Fintech Startups einbinden. Strategisch gesehen ist
diese Variante am profitabelsten fr die Banken, weil sie die Kontrolle ber die Va-
lue Chain nicht verlieren. Die Blockchain Technologie wre somit einfach eine
nchste technologische Evolution, welche
von den Banken adaptiert werden muss.
Es stellt sich jedoch die Frage, welche
Banken und Versicherung ber die strategi-
sche Weitsicht und den Innovationswillen ve
rfgen. Bisher haben in der Finanzin-
dustrie nur ausgewhlte Unternehmen selbst die Initiative ergriffen, um mit Hilfe
von Blockchains die Ineffizienzen und nichtgelsten Kundenprobleme anzugehen
und zum aktiven Gestalter der digitale
n Wertschpfungskette zu werden.
[1] R3. [Online]. Verfgbar unter: http://r3cev.com/. [Zugegriffen: 31-Juli-2016].
[2] Digital Asset Holdings. [Online]. Verfgbar







Das Projekt Hyperledger wurde am 17. Dezember 2015 von der Linux Foundation
verffentlicht [1]. Unter den
elf Grndungsmitgliedern be
fanden sich unter anderem
der Softwarehersteller IBM, die Handelsplattform Deutsche Brse, die Bank JP Mor-
gan sowie der Hardwarehersteller Intel. In
zwischen ist das Hyperledger Projekt auf
54 Mitglieder angewachsen. Unter andere
m kam SWIFT hinzu, der Marktfhrer fr
Internationale Finanztransaktionsdienstleistungen.
 Romeo Kienzler
Es existieren zwei fundamentale Herang
ehensweisen wie Blockchains aufgebaut
werden knnen:
permissionless Blockchain: Die Benutz
er mssen sich nicht autorisieren, um
die Blockchain zu nutzen
permissioned Blockchain: Die Benutzer mssen sich autorisieren, d.h. es
werden nur bestimmte Benutzer zugelassen.
Die beiden Arten unterscheiden sich tech
nisch vorerst nicht, jedoch hat die Ent-
scheidung, ob sich der Benutzerkreis vorher gegen die Blockchain autorisieren muss
(permissioned) oder nicht (permissionless) weittragende Konsequenzen auf diverse
lche die Blockchain unters
ttzen muss. Dies werden
Hyperledger eine offene Blockchain Technologie 
Fr die Blockchain Hyperleder wurde eine Architektur entwickelt, welche sich aus
verschiedenen Diensten und zentralen Komponenten zusammensetzt. Die folgende
Auditability
Registration
Membership
Transactions
Membership
Services
Services
Services
Secure
Container
Secure
Registry
Consensus
Manager
Protocol
Distributed
Storage
Architekturbersicht der Blockchain Hyperleder
Membership Service (Pluggable Identity Management)
Die Benutzerverwaltung wird bei Hyperledger ber Plug-Ins realisiert. Aktuell wird
kein Membership Service Plug-In bei Hyperledger mitgeliefert, sondern dieser muss
fr jede Installation spezifisch implementiert werden.
Es gibt jedoch eine Referenzimplementierung die fr Version 1.0 von Hyperled-
ger geplant ist und die eine
zentralisierte (also nicht verteilte) Benutzerverwaltung
ermglicht. Die Membership Services si
nd von zentraler Be
deutung um geheime
Transaktionen sowie (teil-)geschlossene Blockchains zu ermglichen, d.h. eine
Nutzer- und Rechteverwaltung auf
einer Blockchain einzufhren.
 Romeo Kienzler
Dezentralisierte Verfahren
Dezentralisierte Verfahren sind aktuell un
ter Hyperledger noch nicht implementiert
und es ist davon auszugehen, dass die Open
Source Community hier ihren Beitrag
strebungen die Root-CAs der europischen Mitgliedsstaaten, die untereinander
quersigniert sind, zu verwenden. Somit
knnte jeder EU-Brger eindeutig mit sei-
nem Personalausweis gegen die Blockchain authentisiert werden.
Der Consensus Manager bedient sich Cons
ensus Plug-Ins und ermglicht es den
Consensus Algorithmus
selbst zu definieren und zu implementieren und diesen dem
Hyperledger Backend zur Verfgung zu stellen.
Anonymitt ist teuer. Die meisten vert
rauenslosen Consensus Algorithmen (By-
zantine fault tolerance) be
ntigen signifikant mehr Rechenleistung als Consensus
Algorithmen bei denen sich die Teilnehmer
gegenseitig vertrauen, da sie z.B. vorab
auf einem anderen gesicherten Weg die Id
entitt gegenber de
r Blockchain bewie-
sen haben. Der hohe Verbrauch von Rechen
kapazitt ist ein zentrales Konzept die-
ser Algorithmen (siehe auch die folgen
den Ausfhrungen zu Proof-of-Work).
Vertrauenslose Consensus Algorithmen (Byzantine fault tolerance)
Vertrauenslose Consensus Algorithmen erm
glichen es mit Partnern in einer Block-
chain zu interagieren, die sich gegenseitig nicht vertrauen. Im Folgenden die drei
bekanntesten Typen von Consensus Algorithmen erlutert:
Proof of Elapsed Time
Ziel eines Proof of Work Algorithmus ist es zu beweisen, dass ein bestimmter Re-
Hyperledger eine offene Blockchain Technologie 
Im Falle von Bitcoin basiert der
Proof of Work
Algorithmus auf
zwei seriellen
SHA256 Hashfunktionen. In anderen Blockchain-Plattformen werden hnliche Kon-
 Romeo Kienzler
welche es durch ein Hardware Modul ermglicht ausgefhrten Code zu verifizieren.
Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Generierung eines Blocks in der
Blockchain eine bestimmte Wartezeit auf dem Prozessor in Anspruch nimmt. Durch
die TEE ist sichergestellt, dass auch wirkli
ch der Code der Blockchain Implementie-
Hyperledger eine offene Blockchain Technologie 
...
Public Key Infrastruktur (PKI)
Ein Hauptgrund fr die Verwendung von
vertrauenslosen Consensus Algorithmen
ist der Umstand, dass sich die Teilnehmer
untereinander nicht kennen und vertrau-
en. Wenn sich die Teilnehmender unterein
ander kennen, knnen sie entweder f-
fentliche Schlssel untereinander austausc
hen oder auf eine PKI zurckgreifen.
Nun kann ein Block mit einem privaten Schlssel signiert werden und die Authenti-
zitt der Signatur ber einen signierten ffentlichen Schlssel sichergestellt werden.
Auch hier knnte multisig zum Einsatz
kommen, um die Sicherheit zu erhhen.
Aktuell Mitgelieferte Consensus Plug-Ins fr Hyperledger
Aktuell liefert Hyperledger nur Plug-Ins fr vertrauenslosen Consensus mit. Die
beiden Algorithmen sind Practical Byzan
tine Fault Tolerance sowie SIEVE wel-
che im Folgenden genauer beschrieben werden.
...
Practical Byzantine Fault Tolerance
Der Algorithmus
Practical Byzantine Fault Tolerance
(PBFT) ist eine Variante der
Byzantine Fault Tolerance
bekannten Systemeigenschaft verteilter Systeme.
Vereinfacht ausgedrckt geht es darum,
dass geflschte Nachrichten in einem ver-
 Romeo Kienzler
nicht mehr nachtrglich gendert werden
knnen um deren korrekte (nicht manipu-
lierte) Ausfhrung zu garantieren.
Das Konzept von Smart Contracts wurde vo
Hyperledger eine offene Blockchain Technologie 
ren. Das sogenannte Stateless UTXO Model sowie das Account Model. Die Un-
terschiede werden im Folgenden erklrt.
Stateless UTXO Model
Beim Stateless UTXO Model steht UTXO
fr Unspent Transaction Outputs und
entspricht im groben den Buchungen in einem Buchhaltungssystem. Dieser von
Bitcoin her bekannte Algorithmus berechne
t aus allen historischen Transaktionen
einen virtuellen Kontostand pro Teilnehmer.
Da dieser Kontostand nie direkt auf der
 Romeo Kienzler
schen Einfluss auf die Bitcoin-Blockchain
hat, da Bitcoin nun von einigen wenigen
Teilnehmern mit sehr hohem
finanziellen Einsatz und Sp
ezialhardware kontrolliert
wird. Ein Beispiel fr eine regulatorische Anforderung knnte das Verbot fr be-
stimmte Algorithmen in einigen Lndern sein. Hyperledger definiert keinen be-
stimmten kryptographischen Algorithmus
und je nach Plug-In knnen unterschied-
liche Algorithmen zum Einsatz kommen.
Planungs- und Performance Aspekte
Bei der Planung und dem Aufbau einer Bl
ockchain spielen verschiedene Aspekte
eine Rolle. So hat die Verwendung spezifischer Consensus Algorithmen, Verschlss-
lungs-Methoden, Transaktionsgre, sowie
ntiell ausgefhrten
Chaincodes einen groen Einfluss auf die
Performance. Ein Kritikpunkt bei Bitcoin
ist die Wartezeit von ca. 10 Minuten bis ein Block validiert wurde sowie eine Warte-
zeit von ca. einer Stunde bis ausreichend
Revalierungen durch ne
uere Blcke statt-
gefunden haben. Erst dann ist wirklich sich
er, dass eine Transaktion irreversibel auf
der Blockchain gespeichert ist.
Bitcoin hat aktuell nur einen Durchsatz
von weniger als zehn Transaktionen pro
Sekunde. Bei Ethereum schwankt dieser Wert zwischen 15 und 80 Transaktionen
pro Sekunde bei einer durchschnittlichen
Wartezeit von 12 Sekunden pro Transakti-
onskonfirmation. Tests auf Hyperledger ha
ben ergeben, dass mit 15 validierenden
Systemen die untereinander mit einer schnellen Netzanbindung verbunden sind bis
zu 100.000 Transaktionen
pro Sekunde mglich sind.
Hyperledger ist ein sehr vielversprechendes Projekt, welches es ermglicht eine sehr
weiterhin sehr spannend.
Hyperledger eine offene Blockchain Technologie 
[1] Linux Foundation, Hyper Ledger Foundation. [Online]. Verfgbar unter:
https://www.hyperledger.org/.
Tarmo Ploom
Grundlegende Begriffe im Kontext Blockchain
In diesem Kapitel werden die wichtigste
n Fragen aus IT-Sicht, insbesondere der
Sicht der Enterprise Arch
n man Blockchains klassifizieren kann:
Verteilte versus lokale Blockchains
Scripting Fähigkeiten einer Blockchain
Public versus private Blockchains
Generische versus applikationsspezifische Blockchains
Verteilte versus lokale Blockchains:
Die Bitcoin-Blockchain
ist zurzeit die be-
kannteste Blockchain und auf vielen Rech
ner in der Welt verteilt. Wegen dem An-
pien der Bitcoin-Blockchain, wel-
che auf der ganzen Welt verteilt sind und ein riesiges Peer-to-Peer (P2P) System
bilden. Der Aufbau des Bitc
 Tarmo Ploom
Beispielsweise ist die Scripting Sprache der Bitcoin-Blockchain sehr limitiert. Sie
Blockchains, zum Beispiel ŒNamecoin, we
lches als alternatives System für die
Verwaltung von DNS benutzt wird:
Namecoin is an experimental open-source techno
logy which improves de
centralization, securi-
ty, censorship resistance, privacy, and speed of
Blockchains - wichtige Fragen aus IT-Sicht 
Vereinfachtes UML Diagramm der Bitcoin-Blockchain
class Bitcoin Blockchain
Block
- Block Number: int
- Difficulty: int
- Hash of all transactions in the block: int
- Hash of previous block header: int
- Number of Transactions: int
- Time: int
- Number of transactions: int
- Block size: int
 Tarmo Ploom
Die Bitcoin-Blockchain ist im Jahr 2016 da
s stabilste und größte, öffentlich verteilte

Blockchains - wichtige Fragen aus IT-Sicht 



.

Was sind die Transaktionen in einem Block?
Ein Block besteht aus Datenstzen z.B. Tr
ansaktionen. Diese Transaktionen knnen
den Transfer von Werten von einem Besitzer zu einem anderen Besitzer reprsentie-
ren. Hierbei sind die Besitzer durc
h Blockchain Adressen identifiziert.
Die Transaktionen in der
um und Hyperledger wei-
ist in der folgenden Abbildung in de
r UML Reprsentation dargestellt.

Abb. 2:
Bitcoin-Blockchain Transaktion

Die durchschnittliche Gre von Bitcoin-
Blockchain Transaktionen liegt bei 500
Bytes [4], fr die Maximalgre gibt es keine Limitationen auer der heutigen Bit-
coin-Blockchain Blockgre 1 MB.
re Attribute
nonce
,
gasprice
,
startgas
.
Gas
Nodes limitiert. Ohne eine Kontrolle
fr die Berechnungszyklen wre es theo
retisch mglich, dass eine Ethereum-
Blockchain Transaktion unendlich lange Berechnungen durchfhren knnte und
Gas

aktion.
class Bitcoin Transaction
Transaction
- VersionNumber: int
- InCounter: int
- Inputs: List
- OutCounter: int
- Outputs: List
- LockTime: int
Inputs
- PreviousTransactionHash: String
- PreviousTransactionIndex: int
- TxInScriptLength: int
- TxInScript: String
- SequenceNumber: int
Outputs
- Value: int
- TxOutScriptLength: int
- TxOutScript: String

 Tarmo Ploom

von ca. 89 KB, welche durch das Konzept
Gas
bestimmt wird (
Gas
Limit per Block ist
Gas

Limit per Block dynamisch erhht werden kann, falls man das Limit erreicht. Fol-
chain Transaktion in einer UML Repr-
sentation.

Abb. 3:

.

Was sind Smart Contracts?
Der Begriff Smart Contracts knnte leicht
missverstanden werden. Es handelt sich
nicht um einen klugen Vertrag, sondern
eher um Peer-to-Peer Applikationen,
welche mit der zugrundelieg
enden Blockchain-Technologie verteilt werden, z.B. in
Hyperleder wird auch der Begriff Chain
Smart Contract
um-Blockchain implementiert wird, auf alle
Rechner im Netzwerk in der ganzen
Welt verteilt.
In der Vergangenheit war die grte Herausforderung bei der Einfhrung von
Peer-to-Peer Applikationen der Aufbau de
s Netzwerkes und nicht so sehr die Pro-
grammierung der Applikation. So hat es beispielsweise vier Jahre gedauert bis die
Bitcoin-Blockchain ih
re heutige Netzwerkgre erreicht hat. Durch die Nutzung von
class Etherum Transaction
Transaction
- VersionNumber: int
- InCounter: int
- Inputs: List
- OutCounter: int
- Outputs: List
- LockTime: int
- GasPrice: int
- StartingGas: int
- Nounce: int
Inputs
- PreviousTransactionHash: String
- PreviousTransactionIndex: int
- TxInScriptLength: int
- TxInScript: String
- SequenceNumber: int
Outputs
- Value: int
- TxOutScriptLength: int
- TxOutScript: String
Blockchains - wichtige Fragen aus IT-Sicht 
Peer Applikationen deutlich erleichtert wo
rden. Man muss nicht mehr Jahre warten
 Tarmo Ploom
RDB/NoSQL?
Will man die Unterschiede zwischen einer
Organisation darum kümmert, dass die Da
ten nicht unerlaubt verändert werden.
Blockchains - wichtige Fragen aus IT-Sicht 
der Daten nachgewiesen werden kann und
die Daten nicht verändert wurden. Eine
Verletzung dieser Garantie wäre nur mögl
ich, wenn man die SHA-256 kryptographi-
sches Hash Algorithmus hackt, was sehr unwahrscheinlich ist.
Lohnt es sich innerhalb einer Organisation eine Blockchain
 Tarmo Ploom
onssystemen dem Konzept der Blockchain
Beachtung zu schenken. Hierbei müssen
aber auch andere nichtfunktionale Kriterie
n, wie Zeitverhalten, Skalierbarkeit, Zyk-
luszeit, Latenz, mitber
ücksichtigt werden.
Wenn eine neue Applikation auf Basis von
Blockchain-Technologie konzipiert wird,
und folgende Eigenschaften gefordert sind
, kann es sich lohnen einen Blick auf die
Bitcoin-Blockcha
in zu werden:
Die Anwendung soll öffentlich
verfügbar sein (public).
Blockchains - wichtige Fragen aus IT-Sicht 
Die Anwendung soll weltweit und
öffentlich zugänglich sein.
Die Anwendung soll verteilt sein und es ist nicht erforderlich, dass die Knoten-
betreiber mit ihrer echten
Identität registriert sind.
Die Anzahl der Transaktionen steigt nicht über 10…20 Transaktionen pro Se-
kunde.
Eine Zykluszeit von 12 Se
kunden wäre akzeptabel.
Die Größe der Applikationsdaten pro Transaktion liegt nicht über 89 KByte.
Eine Applikationsprogrammiersprache ist für die Transaktionen notwendig.
Bei der Nutzung der öffentlich
en Ethereum-Blockchain ist die Applikation im öffent-
 Tarmo Ploom
Eine Applikationsprogrammiersprache ist für die Transaktionen notwendig.
Smart Contracts müssen andere Applik
ationen über REST oder Web Service
APIs aufrufen können.
Blockchains - wichtige Fragen aus IT-Sicht 
Welt mit gleicher UTC Zeit arbeiten. Der As
pekt der Zeit ist besonders für zwei Berei-
che wichtig:
Transaktionszeit
In der Bitcoin-Blockchain gibt es zurzei
von einem Block nicht mehr als zwei St
 Tarmo Ploom
Blocks abweichen darf. Bei Bitcoin und
Ethereum werden die Blockgenerations-
des Blocks bestimmt.
Die Transaktionszeit wird von den durc
hführenden Teilnehmern bzw. Kunden
bestimmt. Jedoch wird die Folge der Tran
saktionen in den Block von den Knotenbe-
treibern/Minern bestimmt. Dadurch kann eine
Situation entstehen, dass die Trans-
aktionen in einem Block nicht nach der Tran
saktionszeit sortiert sind. Diesbezüglich
gibt es in der Bitcoi
n-Blockchain nur eine Vorgabe,
dass z.B. eine Transaktion B die
folgende Limitationen:
Bitcoin-Blockchain … 40 Bytes
Blockchains - wichtige Fragen aus IT-Sicht 
Schlüssel dient für die Erst
ellung der Transaktionen in Verbindung mit einem Kon-
to. Ohne privaten Schlüssel kann man keine Transaktionen von einem Konto durch-
führen.
Anforderungen bezüglich der Prüfung der
Banken um u.a. Geldwäsche zu vermeide
n. Wie kann man in einer öffentlichen
permis-
Sub-Teile von dem Blockchain in dem jeder Teilnehmer eindeutig identifi-
permissioned
Blockchain können die Teilnehmer die Kreditwür-
digkeit der Partner in den Transaktione
n identifizieren und basierend auf der
Kreditwürdigkeit das Kreditrisiko verwalten. Bei der Hyperledger-Blockchain lässt
sich die Konfiguration so einstellen, dass sich die Teilnehmer nicht anonym sind,
 Tarmo Ploom
Mit der Blockchain Technologie lässt sich
ein sehr hohes Sicherheitsniveau errei-
chen. Zum einen werden in Blockchain Tr
ansaktionen kryptogr
aphische Verfahren
keiten, um den privaten Schlüssel zu schützen:
Blockchains - wichtige Fragen aus IT-Sicht 
verarbeiten?
Die Anforderungen an die Skalierbarkeit ei
ner Blockchain sind insbesondere in der
Finanzindustrie sehr hoch (gemessen in
Transaktionen pro Sekunde). Dies sollen
Beispiele aus den Anwendungsbereichen
Zahlungsverkehr und Wertschriftenhan-
Transaktionen pro SekundeKommentar
 Transaktionen pro SekPeakwert in \b
Paypal
 Transaktionen pro Sek
Transaktionen pro Sek
Bitcoin
\b.\t Transaktionen pro Sek
Zusätzlich sollte man die Micropayments und die Länder ohne Banking Dienstleis-
tungen in den Vergleich miteinbeziehen
es zurzeit in der Welt ca. 60 Länder, welche nicht an das internationale Zahlungs-
system SWIFT angebunden sind. Verschie
dene Blockchain-Startups versuchen die
Blockchain-Technologie für den Einsatz vo
n Micropayments und Zahlungen in Ent-
wicklungsländern zu entwickeln.
Pro Tag werden rund 500 Millionen Transaktionen im Handel mit Aktien, Wäh-
 Tarmo Ploom
es auch weitere Effekte, welche man zusätzlich zur Blockgröße berücksichtigen
Die Zeitdauer für die Synchronisation im
Bitcoin-Netzwerk nach der Generie-
Blockchains - wichtige Fragen aus IT-Sicht 
kurzfristige Option, für die langfristige
Skalierung von Bitcoin-Blockchain braucht
man weitere Lösungsansätze.
Die weiteren Limitationen, welche ma
n bei Bitcoin-Blockchain überwinden
muss, sind die Limitationen bezüglich Ne
tzwerk und der Rechenleistung der Com-
 Tarmo Ploom
Tab. 2:
Vergleich Anzahl Transaktionen
nzahl TransaktionenSpeichervolumen
Bitcoin
en Gigabyte in \n Jahren
 Millionen Transaktionen
Würde man weltweite alle Kreditkartenzahlungen auf Basis der Bitcoin-Blockchain
abwickeln müsste sich die Bitcoin-Technologie in Bezug auf Performance und Ska-
lierbarkeit stark weiterentwickeln. Ein realistisches Zwischenziel könnte die Ab-
wicklungen von Zahlungen in vergleichbarer Größenordnung wie das PayPal-
Blockchains - wichtige Fragen aus IT-Sicht 
möglich, dass in der Zukunft NoSQL Big Da
ta Technologie mit der Blockchain Tech-
nologie verbunden wird.
Die aufgeführten Berechnungen zeigen, dass noch weitere Entwicklungen not-
 Tarmo Ploom
Blockchains - wichtige Fragen aus IT-Sicht 
chen man nachschauen kann, wem eine Adresse in der Blockchain gehört. In der
Œalten Welt haben wir ähnliches Probleme z.B. bei E-Mail-Adressen. Da sich jeder
Besitzer eine Domain seine E-Mail-Adresse
definieren kann, gibt es kein zentrales
Verzeichnis. Nur im Fall, dass die Organisation, wie ein Unternehmen oder öffentli-
chen Organisation, ein zentrales Register führt kann die Person eindeutig einer E-
keine solche Möglichkeiten. Es stellt sich auch die Frage, ob in Zukunft solche Re-
gister entstehen werden.
Für die Identifikation in Blockchains bauen Unternehmen heute geschlossene
Wie lange dauert die Abwicklung einer Transaktion?
Zu welchem Zeitpunkt hat die Transakt
ion stattgefunden und verwenden alle
 Tarmo Ploom
Die Zeit um einen neuen Block in der in Bi
man eine Handelsapplikation auf Basis Blockc
hain entwickeln, so ist der Aspekt der
Für die Bestimmung der Zeit in verteilten Systemen gibt es verschiedene Lö-
Blockchains - wichtige Fragen aus IT-Sicht 
[9] ŒHyperledger Whitepaper. [Online]. Verfügbar unter:
https://docs.google.com/document/d/1Z
4M_qwILLRehPbVRUsJ3OF8Iir-gqS-ZYe7W-
LE9gnE/pub. [Zugegriffen: 29-Juni-2016].
[10] S. Nakamoto, Œbitcoin.pdf. [Online]. Verfügbar unter: https://bitcoin.org/bitcoin.pdf. [Zuge-
griffen: 29-Juni-2016].
[11] ŒBitcoin Gesamtzahl der Transaktionen. [Online]. Verfügbar unter:
https://blockchain.info/charts/n-transactio
ns-total. [Zugegriffen: 29-Juni-2016].
[12] ŒLinked timestamping,
Wikipedia, the free encyclopedia
. 19-Mai-2016.
Bruno Wildhaber
Zusammenfassung:
Nach der Euphorie ber die Blockchain Technologie folgt die
Frage nach dem Vertrauen in diese neue Technologie auf dem Fu. Dabei spielt
die technische Sicherheit meist die geringste Rolle. Vielmehr stellt sich die Frage:
Nach wie vor mssen sowohl das Sicherhe
itsdispositiv wie auch die organisato-
rischen und rechtlichen Rahmenbedingunge
 Bruno Wildhaber
Wer andern gar zu wenig traut, hat
an allen
; wer gar zu viel auf andre baut, er-
(Wilhelm Busch).
Der Economist hat seine Ausgabe vom 31 Ok
tober 2015 [2] mit der Headline: The
Kann man Blockchains vertrauen? 
Merke: Vertrauen hat wenig mit Technologie, viel
mehr mit einem Abhngigkeitsverhltnis und der
Beziehung zum Partner zu tun.
 Bruno Wildhaber
Welche Schlussfolgerungen knnen daraus
gezogen werden? Vertrauen ist ein viel-
schichtiges Thema, es spielen Sicherheitsa
spekte, vor allem aber auch Verhaltens-
psychologie und Erfahrung eine wichtige Rolle. Kommt da die Blockchain mit ihrem

Wenn hier primr von den Anbietern die Rede v.a. darum, weil der Anwender in den meisten
Fllen keine Mglichkeit hat, die Sicherheit des Systems direkt zu beeinflussen.
Kann man Blockchains vertrauen? 
Versprechen, trustless zu sein, gerade richtig?! Sind die heutigen Benutzer bereit
sicher, dass solche Unterschriften auch in
30 Jahren noch verifiziert werden knnen?
Die meisten Staaten sind deshalb auf die einzig vernnftige Lsung zurckge-
fallen: Der Staat bernimmt zumindest eine
subsidire Rolle bei der Absicherung
sich sptestens seit dem Aufkommen der
Kernkraftwerke auch
wissenschaftlich
niedergeschlagen (Stichwort: Technologief
olgenabschtzung). Dies hat auch damit
 Bruno Wildhaber
Merke: Vertrauen in eine Technologie muss sich
also auch entwickeln, au
ch wenn dies heute viel-
Hinzu kommen verkomplizierende Umstnde
: Whrend frher eine Vertrauensbe-
ziehung primr zwischen zwei Parteien aufgebaut werden musste, haben wir es
heute mit einer Mehrparteiensituation zu tun. Zudem interessieren sich v.a. auch die
Staaten immer mehr fr das Tun im Internet.
Trustlessness der Blockchain
Bei einem rein anonymen System ist die Haftungsfrage natrlich besonders interes-
Merke: Frher oder spter wird
es also zu Fehlern kommen.
Wer bernimmt dann die Verantwortung? Diese Frage muss geklrt sein, sonst wird
das System in sich zusammenbrechen. Dabe
i geht es nicht einmal um die Fehleran-
flligkeit an sich, sondern vor allem darum, dass die Verunsicherung mit jedem
Vorfall steigt. Man knnte berlegen, fr solche Flle eine Versicherungsprmie zu
erheben, was allerdings die Anonymitt beeintrchtigen wrde.
Grundstzlich interessant an
der Blockchain-Technologie wre eigentlich, dass
sie keine zentrale Verwaltungsinstanz ben
tigt. Das stimmt bereits technisch gese-
hen nicht, denn alle Systeme mssen verb
unden und erreichbar sein, wie z.B. im
OSI-Modell gefordert [8], vgl. dazu auch
Kann man Blockchains vertrauen? 
schehen hat und wie die Rollenverteilung aussieht. Zentral ist die Definition der
Sorgfaltspflichten und den dami
Eine Blockchain ist ein Basissystem, gleichermaen einem Baukasten mit verschie-
chiedliches leisten. Whrend es bei einer PKI nur
darum geht, Identitten und Schlssel zu ve
rwalten, ist die Blockchain Funktionali-
tt wesentlich umfangreicher.
Bevor die Vertrauensfrage sinnvoll beurteilt werden kann, gilt es z.B. zwischen
verschiedenen Grundfor
men der Anwendung zu unterscheiden.
sene Benutzergruppe
Anonyme oder verlsslich identifizierte Benutzer
Nationale vs. multinationale Systeme
Geregelte vs. ungeregelte Systeme
Sichtbare / unsichtbare Systeme
Zeitgerechtigkeit (garanti
erte Ausfhrung einer Transaktion innerhalb garan-
Auf keinen Fall darf man von der Annahme ausgehen, BC-Systeme knnten fehler-
frei funktionieren. Das werden sie nicht und es ist nur eine Frage der Zeit, wann die
ersten Fehler auftreten werden.
An dieser Stelle meine ich NICHT erfolgreiche Angriffe (bzw. Fehler) auf die
Kryptoverfahren, sondern wie immer auf die fehlerhafte Implementierung. Dabei ist
es irrelevant, ob eine Schwachstelle durc
h einen Blockchain spezifischen Fehler
ausgelst wurde oder dieser in vor- oder
nachgelagerten Systemen/Verfahren (z.B.
Authentifikation) entstanden ist. Am Schl
 Bruno Wildhaber
zwar durchaus Monopole wie z.B. die AGBs
groer Konzerne, doch selbst diese wer-
den auf Druck der nationalen Behrden ange
passt werden. Insofern drfte also die
Zeit anonymer Blockchain Systeme bereits vorbei sein.
Zur Erluterung eine Frage, welche den Juristen immer wieder gerne gestellt
wird: Wie hoch ist die Beweiskraft von Daten in einem Blockchain System? Dum-
merweise kann man diese Frage NICHT
beantworten, denn de
r Beweiswert von
Daten (oder anderen Tatsachen die dazu g
Kann man Blockchains vertrauen? 
Es wird sich zeigen, dass die meisten Blockchain-basierten Systeme mit traditionel-




Der DAO-Hack im Juni 2016 war einer de
r grten Finanzdiebsthle der Geschich-
te von Blockchains. Von der ffentlichkeit
weitgehend unbemerkt, was vermutlich daran liegt, dass die meisten Menschen mit
 Vladimir Tosovic
keine zentrale Organisation (weder staat-
lich oder privat), die sich fr die Whrun
g verbrgt. Es gibt keine Zentralbank, die
Bitcoins generiert und keine Bank, die Bitc
oins an die Wirtschaft verteilt. Das Sys-
tem wird von einem im Wesentlichen nicht manipulierbaren und ffentlich ersicht-
lichen Computercode kontrolliert, der un
ter anderem bestimmt, dass es nicht mehr
als ca. 21 Millionen Bitcoins geben kann.
Jeder kann zum Erhalt des Systems beitra-
gen, indem er Bitcoins schrft und niemand kann die Blockchain ohne Zustimmung
Der DAO-Hack und die Konseq
uenzen fr die Blockchain 

The DAO [2] sollte die erste weitgehend bekannte Implementierung von distribu-
ted autonomous organization oder Dec
entralizied Autonomous Organization,
abgekrzt DAO werden. Die Idee dahinter ist, dass man die Regelungen, die eine
Organisation ausmachen, in einer Blockcha
Decentralized
Organization
(Leistunger
bringer)
(Leistunger
bringer)
(Leistunger
bringer)
Smart contract
Smart contract
Smart contract
Smart contract
Smart contract
Konzept einer DAO
Jeder kann Anteile an der The DAO erwerben, in dem er die entsprechenden DAO-
Token, die im gewissen Sinne eine eigene kryptographische Whrung darstellen,
kauft. Mit jedem DAO-Token erhlt er dazu
proportional Stimmanteile, mit denen er
ber die Finanzierung einzelner Projekte
abstimmen kann. Wenn ein Projekt ange-
nommen wird, erhlt er entsprechend seinem Stimmrechtsanteil die zuknftigen
Ertrge aus dem Projekt.
Zur Veranschaulichung lsst sich das mit Anteilen einer Genossenschaftsbank
vergleichen, bei der die Teilhaber ber die Kreditvergabe mitentscheiden knnen.
Das Besondere bei The DAO sind aber die Anonymitt, die Integritt und der Auto-
matismus: Beim Erwerb von The DAO ge
nauso bei der der Ausbung der Stimm-
rechte kann man vllig anonym bleiben. Aue
rdem stellt die Blockchain die Integri-
 Vladimir Tosovic
tt des Codes und somit die Integritt
bei Abstimmungsprozessen und Verteilung
der Einknfte aus den Projekten sicher.
Da die Blockchain ffentlich ist, kann
jeder die Integritt validieren. Die Ent-
me Steigerung des Automatisierungsgrads
im Vergleich zu traditionellen Organisation
sformen. Man stelle sich wieder die Ge-
nossenschaftsbank vor, bei der Statuten
und Regeln in der Geschftsordnung nie-
dergeschrieben sind und automatisch ausg
efhrt und bercksichtigt werden. Auch
der Gewinn wird automatisch an die Ante
ilseigner ausgeschtte
t. Dieser Automa-
geln machen The DAO einzigartig.
Die Aussicht, bei einem The DAO-Projekt von Anfang an dabei zu sein und in
spannende Projekte investieren zu knn
en oder am Wertzuwachs von The DAO
selbst zu profitieren, hat viele begeiste
rt. Das Crowdfunding von The DAO wurde die
erfolgreichste Kapitalsammlung aller Zeit
en: Innerhalb von 28 Tagen wurden DAO-
Tokens im Wert von ber 150 Millionen US$ erworben. Insgesamt wurden ber zehn
Der DAO-Hack und die Konseq
uenzen fr die Blockchain 

einem eigenen Unterkonto geparkt auf das sie selbst keinen Zugriff mehr hatte.
Der Hacker konnte aber ebenfalls nicht sofort ber diese Tokens verfgen, da ent-
sprechend dem Code die Tokens
in einer Subentitt vorerst fr vier Wochen gesperrt
sind.
Slogan PERMANENT. IMMUTABL
E auf seiner Webseite.
Nun stellt sich aber heraus, dass weder
 Vladimir Tosovic
diesen Regeln eine zulssige Aktion, auch wenn sie zu Lasten anderer erfolgt. The
Attacker war sogar der Meinung, dass der Hard Fork also die Rckabwicklung
des Hacks eine unzulssige Manahme bzw.
ein Diebstahl wre, da er selbst ja auf
zulssige Weise in den Besitz der Tokens gekommen war. Auerdem kndigte er
an, ein Hard Fork mit allen Mitteln zu
verhindern inklusive Bestechung der
Der DAO-Hack und die Konseq
uenzen fr die Blockchain 

400 Kryptowhrungen, die auf der Blockchain-Technologie basieren. De facto wird
die Welt aber von Bitcoin mit ber 10
Milliarden US$ Marktkapitalisierung domi-
m Jahr, hat es aber bereits auf den zweiten
Platz mit ber 800 Millionen US$ Marktkap
vielleicht hat das World Economic Forum [4
] ja recht mit der Einschtzung, dass bis
2027 rund zehn Prozent des weltweiten BIP
Dr. Daniel Burgwinkel
ist diplomierter Wirtschaftsingenieur und hat an der Universitt St. Gallen
zum Thema digitale Vertrge promoviert. Aktuell
fhrt er verschiedene Bl
Bereichen Pharma und eHealth durch. Er ist Pa

Blockchain 5
Blockchain Plattform 11
Blockchain Software 9
Blockchain-as-a-Service 12, 28
Blockchains fr Transaktionen 17
Blockgre 126
Consensus Manager 114
Consensus Regeln 47
Cybersecurity 14
Datenintegritt 14, 130
Decentralizied Autonomo
us Organization 161
Disintermediation 93
Disruptive Auswirkung 75
eGoverment 15
eHealth 15

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