I. Netzwerktopologie

Wie das Internet selbst ist „die Blockchain“ primär eine Netzwerktechnologie. Die Netzwerkprotokolle, aus der sich Blockchain-Technologie zusammensetzt, bauen auf den Netzwerkprotokollen des Internets auf, welche die grundlegende Konnektivität aller Netzwerkteilnehmer sicherstellt. Darauf aufbauend nutzt die Blockchain Peer-to-Peer (P2P) Protokolle, welche die Erzeugung eines dezentral organisierten Kommunikationsnetzes ermöglichen, in welchem Datenpakete zwischen den Netzwerkteilnehmern ohne die Hilfe eines zentralen Knotenpunkts ausgetauscht werden können. ¹

In der folgenden Grafik werden zwei unterschiedliche Netzwerktopologien dargestellt. ² Während links ein Netzwerk mit einem „zentralisierten“ Aufbau dargestellt ist, in welchem der Knotenpunkt in der Mitte für die Vermittlung von Nachrichten zwischen den Netzwerkteilnehmern verantwortlich ist, wird rechts der Aufbau eines dezentralen Netzwerks dargestellt. Im Gegensatz zu einem Netz mit einem zentralisierten Aufbau kann ein dezentrales Netz nicht zensiert und nur schwerlich von außen reguliert werden. Es können lediglich einzelne Netzwerkteilnehmer gezielt attackiert werden, was dem Netzwerk an sich aber nicht schadet (Abb. 2).

Netzwerktopologien: Zentralisiert & Dezentral (Abb. 2)

Aus dieser Designentscheidung folgen viele der grundlegenden Eigenschaften, die eine Blockchain von gängigen IT-Systemen unterscheidet. Das Fehlen eines zentralen Betreibers des Netzwerks erfordert eine Neubewertung vieler Annahmen, wie IT-Systeme, etwa Online-Plattformen, organisiert und reguliert werden können. Die heutige Gesetzgebung zur Regulierung digitaler Infrastruktur setzt in der Regel das Vorhandensein eines zentralen Betreibers voraus. ³ Wenn dieser aber fehlt, sind neue Regulierungsansätze notwendig.

II. Governance

Hinter dem Begriff „Governance“ steht die Frage, wie ein Multi-Stakeholder-Netzwerk wie eine Blockchain eigent‐

lich betrieben wird. Wenn der zentrale Betreiber fehlt, wer setzt dann die Regeln? Wer hat welchen Einfluss, worauf ist dieser gegründet und welche Möglichkeiten haben die Nutzer des Systems, die Antworten auf diese Fragen zu gestalten? Ebenso wie im Falle des Internets ist das Thema Governance vielschichtig. ¹ Einfluss und Macht lässt sich auf vielen Ebenen ausüben und häufig sind die Verhältnisse der Stakeholder untereinander nicht formal beschrieben, geschweige denn rechtlich definiert.

Soweit es um die Kernfunktion einer Blockchain geht, namentlich den Betrieb eines dezentral organisierten, gemeinschaftlich genutzten Registers über Vermögenswerte und –verschiebungen, lässt sich die Governance des Netzwerks allerdings recht genau beschreiben. Im Protokoll des Netzwerks ist klar definiert, welche Teilnehmer es braucht und welche Funktionen sie ausüben, um die Infrastruktur gemeinschaftlich zu betreiben. ²

Ein Blockchain-Netzwerk besteht aus sogenannten Nodes – Computern mit einer Internetverbindung, welche die Software einer bestimmten Blockchain ausführen (etwa Bitcoin). ³ Diese Nodes sind über ein P2P-Protokoll im ständigen Austausch miteinander. ⁴ Jede Node hält eine vollständige Kopie der Transaktionsdatenbank – der Blockchain – lokal vor und ist selbstständig dafür verantwortlich, diese auf dem aktuellen Stand zu halten. ⁵ Die Nodes helfen sich dabei gegenseitig, indem sie auf Anfrage mitteilen, welche Transaktionen sie lokal gespeichert haben.

Neben dieser rein passiven Funktion der Datenspeicherung und -übermittlung können Nodes auch selbst aktiv werden und neue Transaktionen ins Netzwerk hineinspeisen. ⁶ Etwa dann, wenn der Nutzer einer solchen Node einen Bezahlvorgang an einen anderen Nutzer auslösen möchte.

Zuletzt gibt es diejenigen Nodes, die nicht nur Transaktionen speichern beziehungsweise erzeugen, sondern daran arbeiten, einen netzwerkübergreifenden Konsens zwischen allen Nodes herzustellen, welche der Transaktionen, die im Netzwerk umherschwirren, nunmehr als gesetzt gelten und damit unwiderruflich zur Historie des gesamten Netzwerks gehören. ⁷ Diese Nodes werden Miner genannt. ⁸

Grundlage eines jeden Blockchain-Netzwerks ist das Verfahren, mittels dessen seine Teilnehmer in regelmäßigen Intervallen auf einen identischen Datenbestand gebracht werden. Je nachdem, welche Größe ein solches Netzwerk hat und welchen Zwecken es dient, können unterschiedliche Konsensmechanismen zum Einsatz kommen. ⁹

Das erste Konsensverfahren, das im Rahmen der Blockchain-Technologie historisch betrachtet zum Einsatz kam, wurde auf den Namen Nakamoto-Konsens getauft – benannt nach dem Pseudonym seines bis heute unbekannten Erfinders „Satoshi Nakamoto“. ¹⁰ Diese Person oder Gruppierung gab im Jahr 2008 den Anstoß zur Entwicklung von Bitcoin, dem ersten Peer-to-Peer Netzwerk, das digitale Zahlungen unter Umgehung klassischer Vertrauensintermediäre wie Bankhäusern ermöglichte. ¹¹

Im Rahmen dieses Konsensverfahrens, welches bis heute die großen, öffentlichen Blockchain-Netzwerke antreibt, kommt der sogenannte „Proof-of-Work“ zum Einsatz. ¹² In einem dezentralen Netzwerk ohne „zentrale Wahr‐

heitsinstanz“ muss sichergestellt werden, dass Betrüger keine Chance haben, einen falschen Datenbestand als „Wahrheit“ zu verbreiten. Der Proof-of-Work sorgt dafür, dass die Herstellung einer gefälschten Version der Blockchain unwirtschaftlich wird. In dem Verfahren verdingt sich eine Untergruppe von Netzwerkteilnehmern, Miner genannt, dazu, fortwährend neu eintreffende Transaktionen zu sog. Blöcken zu bündeln. Zu jedem Block wird eine einmalige Prüfsumme errechnet (Hash), die sodann in den nächsten zu bildenden Block eingebettet wird. Dadurch werden die Blöcke „verkettet“ zu einer Blockkette („Block Chain“) – jeder Block enthält die Prüfsumme seines Vorgängers. Die nachträgliche Modifikation einer Transaktion innerhalb eines solchen Blocks hätte zur Folge, dass sich auch die einmalige Prüfsumme des Blocks ändert. Die Kette wäre dann an dieser Stelle unterbrochen. Um den Fehler zu heilen, müsste die Prüfsumme aller darauffolgenden Blöcke ebenfalls neu berechnet werden.

Das Berechnen einer solchen Prüfsumme ist allerdings umso rechenintensiver, je mehr Miner an dem Proof-of-Work Verfahren teilnehmen, bzw. je höher deren eingesetzte Rechenkapazität ist. Der Anreiz, an dem Verfahren teilzunehmen, folgt aus der Belohnung für das Berechnen einer Prüfsumme: Der Miner, der zuerst eine valide Prüfsumme für einen neuen Block errechnet, darf sich eine vordefinierte Menge neuer Währungseinheiten des jeweiligen Blockchain-Netzwerks gutschreiben. ¹ Hierdurch entsteht der Anreiz für ein Wettrüsten zwischen den Minern. Mehr Rechenleistung steigert die Chance, die Belohnung zu erhalten: Die Teilnehmer eines Netzwerks akzeptieren jene Version einer Blockchain als die „Richtige“, für deren Erstellung insgesamt am meisten Rechenkapazität aufgewendet wurde, denn diese ist am aufwändigsten zu fälschen. ² Ein betrügerischer Angreifer, der nachträglich Einträge in der Blockchain zu verändern versucht, muss in seine modifizierte Kopie der Blockchain mehr Rechenkapazität stecken, als für die aktuell vom Netzwerk akzeptierte Version aufgewendet wurde. Mithin muss der Angreifer über mehr Rechenkapazität verfügen, als die Mehrheit aller „ehrlichen“ Miner im Netzwerk. ³ Ab einer gewissen Größe des Blockchain-Netzwerks ist dies aus Kostengründen faktisch ausgeschlossen. ⁴

Das PoW-Verfahren hat zwei Schwächen, die durch neue Verfahren versucht werden zu kompensieren. Zum einen ist das PoW-Verfahren sehr energiehungrig. Die Anreizstrukturen sind so gesetzt, dass tendenziell immer mehr Rechenkraft und damit Strom in die Sicherung des Netzwerks investiert wird. ⁵ Dem ist entgegenzuhalten, dass immer häufiger Energiequellen angezapft werden, die aus erneuerbaren Ressourcen stammen, wie etwa Wasserkraft. ⁶ Vom Energiehunger des Proof-of-Work abgesehen, führen die Hardware-Erfordernisse, um wirtschaftlich erfolgreich am Wettrennen um die Berechnung neuer Blöcke teilnehmen zu können, zu künstlichen Marktzutrittsbarrieren. Bitcoin-Mining ist heute nur noch mit speziellen Prozessoren wirtschaftlich, die für den singulären Zweck gefertigt wurden, die Berechnung neuer Blöcke zu beschleunigen. ⁷ Die Produktion dieser als „ASIC“ (Application-specific integrated circuit) bezeichneten Chips ist stark verknappt und nur wenige

Unternehmen besitzen Zugang zu den Verkaufskanälen.

Das sogenannte Proof-of-Stake-Verfahren (PoS) ersetzt Rechenkraft als Einflussfaktor im Konsensverfahren durch eine andere, wirtschaftlich knappe Ressource: die Währungen der jeweiligen Blockchain-Netzwerke selbst. Während in einem PoW-basierten Netzwerk die Teilnehmer am meisten Einfluss haben, die über die größte Menge an Rechenkapazität verfügen, so haben dies in einem PoS-Netzwerk diejenigen, die über die größte Menge an netzwerkeigener Währung verfügen. Analog zum PoW-Verfahren ist die zugrundeliegende Annahme, dass kein einzelner Teilnehmer über mehr als die Hälfte aller im Netzwerk verfügbaren Währungsmengen verfügt und somit nicht nach seinem alleinigen Willen Transaktionen bestätigen oder gar modifizieren kann.

Wer darf die Daten einer Blockchain lesen, wer darf Daten in diese hineinschreiben? Ursprünglich war diese Frage sehr einfach zu beantworten: alle und jeder. Diese originäre Form der Blockchain, welche Bitcoin erfand und popularisierte, wird heute einerseits als öffentlich bezeichnet, weil alle lesen dürfen und andererseits als „permissionless“, weil jeder berechtigt ist, neue Blöcke im Miningverfahren zu finden (obschon dies mittlerweile auch mit hohen Investitionskosten in die entsprechende Hardware verbunden ist). ¹

Mit steigender Popularität der Blockchain-Technologie entwickelten sich verschiedene Varianten, die sich insbesondere im Hinblick darauf unterscheiden, wer vergangene Transaktionen lesen und wer neue Transaktionen bestätigen darf (Mining). ² Im Falle privater Blockchain-Netzwerke sind die Daten der Blockchain nur einem explizit definierten Kreis von Teilnehmern zugänglich. Private Netzwerke dieser Art entstanden als Reaktion etablierter Unternehmen wie Banken und Versicherungen, welche zwar die Vorteile der Technologie gerade im Hinblick auf Standardisierung und Automatisierung nutzen, sich aber gerade nicht dem Dogma der radikalen Transparenz unterwerfen wollen. ³ Um das Stichwort “Distributed Ledger Technology” (DLT) formen sich deshalb zunehmend private Betreiberkonsortien aus Großunternehmen verschiedener Branchen, die lediglich Teile der bewährten Blockchain-Protokolle nutzen. ⁴ Dementsprechend verändert sich auch das Vertrauensmodell, auf dem eine solche Blockchain basiert. ⁵ Der Anspruch einer universellen Vertrauensinfrastruktur weicht einer kleiner gefassten Automatisierungsplattform im zwischenbetrieblichen oder -behördlichen Bereich.

Anstelle des energiehungrigen PoW-Verfahrens beziehungsweise anderer Spielarten des Nakamoto-Konsens, welcher viele Kompromisse eingehen muss, um es einer unbegrenzten Vielzahl anonymer Akteure zu erlauben, sich auf einen Datenbestand im Netzwerk zu einigen, nutzen private Blockchains klassische Mehrheitsabstimmungen in einer überschaubaren Gruppe definierter Betreiber, um einen netzwerkweiten Konsens herbeizuführen.

In Zukunft könnten ganze Industriesektoren – möglicherweise auch Behörden und Staaten – eine blockchain-basierte Vertrauensinfrastruktur in Form verschiedener Konsortien betreiben, auf welcher dann wirtschaftlicher Austausch weitgehend standardisiert und dadurch automatisiert werden kann. Die Silos existierender innerbetrieblicher Datensysteme werden aufgebrochen und in einer gemeinsam betriebenen Dateninfrastruktur vereint. Statt anonymer Interaktionen, welche in dem Distributed Ledger Modell nicht vorgesehen sind, steht hier die Standardisierung von Transaktionen auf technischer Basis im Vordergrund.

Das erste Industriekonsortium, das sich zum Zweck des Betriebs einer gemeinsamen Blockchain-Infrastruktur formte, ist R3. Seine Mitglieder sind Banken aus aller Welt, die sich von der Zusammenarbeit Kostenersparnisse sowohl bei Forschung und Entwicklung als auch, letztlich, beim Abwickeln von Transaktionen jeder Art erhoffen. ¹ Ein Jahr später, im Oktober 2016, gründete sich die Blockchain Insurance Industry Initiative, kurz B3i, in welcher sich Versicherer und Rückversicherer, zu denen u. a. Allianz, Munich Re und Swiss Re zählen, zu einem Konsortium zusammenschlossen. Laut Pressemitteilung mache die künftige Entwicklung einer modernen und effizienten Verarbeitung von Transaktionen im Versicherungsbereich gemeinsame Standards und Verfahrensweisen erforderlich. ² Sodann gründete sich im August 2017 das erste Konsortium der Rechtsanwälte, das Global Legal Blockchain Consortium, kurz GLBC. ³ Nach Aussage der Gründer folgt das Konsortium maßgeblich dem Beispiel anderer Industrien, um gemeinsame Standards für Transaktionen zu entwickeln. ⁴

III. Assets

Basierend auf den beschriebenen Protokollen erzeugen die Teilnehmer eines Blockchain-Netzwerks ein gemeinsames Asset-Register. In diesem Register werden verschiedene Arten digitaler Assets definiert und einem oder mehreren Inhabern eindeutig zugeordnet. Jede zulässige Vermögensverschiebung wird dokumentiert. Diese Assets werden in der Welt der Blockchain auch Token genannt, zu Deutsch also Wertmarken.

Ein Token kann grundsätzlich alles repräsentieren, worauf sich Menschen geeinigt haben. Was auch immer der dahinterstehende Wert sein mag – mit der Blockchain kann das Eigentum an diesem Gut eindeutig und sicher nachverfolgt werden. Entscheidend ist, dass Token in einem einheitlichen Format definiert sind, selbst wenn der dahinterstehende Wert ein anderer ist. Diese Form der Standardisierung ermöglicht den Aufbau von Software, die weitgehend automatisiert über Token verfügen kann, ohne dass sie verstehen muss, was der dahinterstehende Wert ist. ⁵

Im Falle einer Kryptowährung wie Bitcoin steht weder ein physischer noch ein rechtlich definierter Wert hinter den Token (abgesehen von den Energiekosten der Miner). Vielmehr folgt der Wert eines Bitcoins aus seiner softwarebasierten Funktionalität und dem Netzwerk, indem er anerkannt wird. Ein Bitcoin ist ein digitales Gut, dessen Verfügbarkeit künstlich verknappt ist. Ein Bitcoin kann, wenn gewollt, quasi anonym erworben, gehalten und wiederverkauft werden. Transaktionen sind maschinell steuerbar. Eine Zensur oder anderweitige Einschränkung im Umgang mit einem Bitcoin ist praktisch ausgeschlossen. In diesen Eigenschaften sieht der Markt einen Wert und äußert dies durch steigende Preise angesichts wachsender Nachfrage.

Ein Token kann aber auch traditionelle Vermögensgüter körperlicher oder rechtlicher Art repräsentieren. Beispielsweise gibt es Token, die physisches Gold repräsentieren, das irgendwo in körperlicher Form vorrätig gehalten wird. Der Gold-Token ist hier letztlich ein digital verbrieftes Recht gegen den Emittenten auf Herausgabe der entsprechenden Gold-Menge. Ein Token kann auch ein Fahrzeug, ein Haus oder ein Grundstück darstellen. In einem solchen Fall gibt das Token Nutzungs- und Zugangsrechte zu der physischen Infrastruktur. Ebenfalls können rechtlich verbriefte Werte wie eine Aktie oder das Urheberrecht an einem Musikstück als Token repräsentiert und gehandelt werden. Es können auch rein digitale Güter wie Gegenstände in einem Computerspiel als Token dargestellt werden.

Die Verknüpfung zwischen einem Token und dem dahinterstehenden Wert erfolgt entweder über cyber-physische Systeme (CPS), welche die digitale mit der analogen Welt verbinden, oder über klassische Rechtsverträge, welche das Eigentum beziehungsweise den Besitz an einem Vermögensgegenstand an die Inhaberschaft am Token koppeln.

IV. Smart Contracts

Als Smart Contracts werden formale Regeln bezeichnet, die notwendigerweise erfüllt sein müssen, um eine Zustandsänderung innerhalb der Blockchain herbeizuführen. ¹ Jeder Bucheintrag in einer Blockchain kann mit derartigen Regeln versehen werden, sodass dieser im Nachgang nur unter Erfüllung dieser zusätzlichen Regeln verändert werden darf.

Ein einfaches Beispiel hierfür ist etwa ein sogenannter Treuhandvertrag (Escrow Contract), wie er in allen gängigen Blockchain-Protokollen abgebildet werden kann. Ein Käufer möchte im Internet für eine Ware oder Dienstleistung mit Bitcoins bezahlen. Da die Parteien die Leistungstreue des anderen nicht einschätzen können, einigen sie sich darauf, den Bezahlvorgang über eine Treuhandkonstruktion abzuwickeln. Hierfür tätigt der Käufer die Überweisung des Kaufpreises unter Zuhilfenahme eines Smart Contract: Er überweist die Kaufsumme auf ein Bitcoin-Konto, von dem das Geld nur beim Vorliegen zweier (digitaler) Unterschriften wegbewegt werden kann. Verfügungsbefugt zur Unterschrift sind der Käufer, der Verkäufer und eine dritte Person, etwa ein Schiedsrichter. Zunächst kann der Verkäufer feststellen, dass der Käufer über die Kaufsumme verfügt (denn diese liegt ja öffentlich sichtbar auf dem Treuhandkonto). Liefert der Verkäufer nunmehr die Ware in der geschuldeten Sollbeschaffenheit an den Käufer, signieren beide Parteien eine Transaktion, welche den Kaufpreis vom Treuhandkonto zu einem Konto des Verkäufers bewegt. Leistet der Verkäufer nicht, kann der Käufer vom Schiedsrichter die erforderliche zweite Unterschrift verlangen, um ihm den Kaufpreis zurückzuerstatten.

Historisch gesehen geht der Begriff „Smart Contract“ auf den amerikanischen Juristen Nick Szabo zurück, welcher Mitte der Neunzigerjahre die Nutzung kryptographischer Verfahren zur Digitalisierung von Willenserklärungen und vertraglicher Ansprüche untersuchte. ¹ Szabo sagte voraus, dass zusätzlich zu den damals schon bekannten Public-Key-Kryptosystemen, mittels derer ein digitaler Identitätsnachweis möglich ist, Protokolle entwickelt werden würden, über die der automatisierte Austausch digitaler Güter möglich werde. Mehr als eine Dekade später verwirklichte Bitcoin als erstes derartiges Protokoll Szabos Vision.

Doch Bitcoins Konzept von Smart Contracts war aufgrund des stark eingeschränkten Ausdrucksvermögens seiner Programmiersprache für derartige Regelwerke zu eng gefasst. ² Erst seit der Erfindung von Ethereum, einer neueren Implementierung der Blockchain-Idee aus dem Jahr 2013, wurden Smart Contracts zu einem ernstzunehmenden Konkurrenten für den althergebrachten Rechtsvertrag. ³ Im Ethereum-Modell werden Smart Contracts zu selbstständigen Agenten innerhalb der Blockchain. Sie können im Prinzip jede beliebig komplexe Transaktionslogik abbilden (Turing-Vollständigkeit) und autonom über digitale Güter verfügen. ⁴

Durch diese Weiterentwicklung lassen sich nunmehr komplexe Konstrukte wie etwa Gesellschaftsverträge, Shareholder-Agreements und eine Vielzahl von Finanzinstrumenten wie Bonds, Derivate, Swap- und Hedging-Verträge als Software abbilden und über eine Blockchain ausführen. Wie im Treuhand-Beispiel wird die pure Transaktionslogik eines solchen Vertrages herausgearbeitet und in Programmcode formal abgebildet. Voraussetzung ist, dass die Assets, über die verfügt werden soll, in dem verwendeten Blockchain-Netzwerk existieren. Die Statuten einer Gesellschaft, etwa einer GmbH, beinhalten im Wesentlichen Regeln über das gemeinsame Verwalten der Vermögenswerte der Gesellschaft und die Ausrichtung ihrer Geschäftstätigkeit. Soweit die Vermögenswerte auf einer Blockchain abbildbar sind (was bei Kryptowährungen heute schon der Fall ist, in Zukunft aber auch auf staatliches Geld zutreffen könnte), kann ein Smart Contract treuhänderisch über diese wachen und nur einer vordefinierten Gruppe von Akteuren (etwa dem Geschäftsführer oder einem qualifizierten Quorum von Gesellschaftern) Zugriff darauf gewähren. Es ist zu erwarten, dass die Finanzbranche und möglicherweise auch die Realwirtschaft zunehmend auf diese effizientere und allen voran “nativ digitale” Form der Zahlung, Buchhaltung und Vertragsabwicklung umsteigen werden.