Im Rahmen der fortschreitenden Digitalisierung von Vorgängen des täglichen Lebens, wie z.B. dem Einkaufen im Internet, der Nutzung von sozialen Medien oder dem Online-Banking, stellt sich die Frage, wie Daten im Internet sicher übermittelt und gespeichert werden können. In den meisten Fällen werden solche Daten zentralverwaltet. Dies bedeutet, dass die Daten an eine Vertrauensperson weitergeleitet werden, die diese dann verarbeitet und speichert. Eine solche zentrale Verwaltung von Daten birgt das Risiko von Manipulationen. So können Daten z.B. unwiderruflich verloren gehen oder durch einen Fehler bzw. einen externen Angriff verfälscht werden. Die zentralen Vertrauenspersonen gelten in diesem Zusammenhang als Schwachstellen und werden dadurch zunehmend das Ziel von Cyberattacken.
Um diesen Risiken entgegenzuwirken, wurde die Blockchain-Technologie entwickelt. Die Grundidee der Blockchain ist es, die zu verarbeitenden Ursprungsdaten zunächst in einem Block zusammenzufassen und dann digital abzuspeichern. Möchte man die ursprünglichen Daten abändern oder ergänzen, muss ein neuer Block geschaffen werden. Dieser neue Block wird sodann digital an den vorherigen Block gekettet. Daher auch der Name Blockchain (also eine Kette aus Blöcken). Der neue Block enthält neben den Informationen des alten Blockes auch die neuen, aktualisierten Daten. Durch diese Funktionsweise können die in den Blöcken gespeicherten Informationen leichter zurückverfolgt werden.
Damit die in den Blöcken enthaltenen Informationen nicht abgeändert werden können, gibt es verschiedene Schutzmechanismen:
- Identifizierung der einzelnen Blöcke:
Jeder Block wird mit einer Zeichenkette versehen, deren Länge vorher einheitlich festgelegt und durch eine mathematische Funktion berechnet wird (sogenannte Hashfunktion). Die Berechnung der Zeichenkette des neuen Blocks basiert hierbei auf der Zeichenkette des alten Blocks. Diese Verkettung der Blöcke bewirkt, dass man einen Block am Anfang der Kette nicht manipulieren kann, ohne alle darauffolgenden Blöcke neu berechnen zu müssen.
- Dezentralisierung der Daten:
Die Daten werden nicht von einer einzelnen Person, sondern in einem öffentlichen Netzwerk von mehreren miteinander verbundenen Computern verwaltet. Hierzu erhält jeder Teilnehmer eine komplette Kopie der Blockchain. Ein neuer Block wird erst dann hinzugefügt, sobald dieser von den Teilnehmern des Netzwerks verifiziert und validiert worden ist. Damit wird eine Manipulation der Blockchain nahezu unmöglich, da man nicht nur eine, sondern eine Vielzahl von Kopien der Blockchain gleichzeitig abändern müsste.
Die Blockchain-Technologie gilt allgemein als sicher, transparent, kostenreduzierend und zeitsparend. Der große Nachteil dieser Technologie besteht jedoch in dem hohen Speicheraufwand, welchen eine Blockchain verursacht. So steigt die zu speichernde Datenmenge mit jedem Block, der neu hinzugeführt wird. Weiterhin wird die Technologie oftmals für ihren Energieverbrauch kritisiert, der vor allem für die Berechnung neuer Blöcke notwendig ist. Die Blockchain-Technologie, die derzeit insbesondere zur Speicherung und Übertragung von Kryptowährungen wie Bitcoin genutzt wird, könnte in vielen weiteren Bereichen wie z.B. bei der Speicherung medizinischer Daten, von Schulabschlüssen oder sonstigen offiziellen Urkunden, der Nachverfolgung von Lieferketten, der Bekämpfung von Geldwäsche oder gar der Abhaltung von offiziellen Wahlen Anwendung finden.