Internet of Things 2.0
Blockchain und die Ökonomie der Maschinen
Das Internet of Things (IoT) – die internetbasierte Verbindung von Sensoren und Aktoren, die sich in Objekten, Einrichtungen, Fahrzeugen und Gebäuden befinden – ist eine sich rasant entwickelnde Technologie, die voraussichtlich fast jeden Aspekt der menschlichen Existenz beeinflussen sowie Funktionalität und Effizienz erhöhen wird. Gartner prognostiziert, dass die Anzahl von vernetzten Objekten weltweit von 6,4 Milliarden im Jahr 2016 bis 2020 auf 20 Milliarden steigen wird.
Technologie wird mehr und mehr dezentralisiert. Das aktuelle IoT-Ökosystem hängt von zentralisierten, vermittelten Kommunikationsmodellen ab, die als das Server/Client-Konzept bekannt sind. Diese Architektur wird aber nicht ausreichend sein, um die künftigen Anforderungen eines massiven und komplexen IoT-Ökosystems zu erfüllen. Obwohl das zentralisierte Modell der bestehenden Struktur angemessen gerecht wurde, werden die prognostizierte Explosion der Anzahl an IoT-Geräten in den kommenden Jahren sowie die damit verbundenen Datenvolumina zu erheblich steigenden Rechenanforderungen und Kosten führen.
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Die Blockchain-Technologie kann dieses Problem lösen, um das Rückgrat einer gemeinsamen Wirtschaft zu bilden, die auf Machine-to-Machine -Kommunikation (M2M) basiert. Blockchain-getriebene IoT-Netzwerke werden es erlauben, industrielle Anlagen – von Schiffscontainern und Baumaschinen bis hin zu Waschmaschinen – in Echtzeit mit digitalen Marktplätzen zu verbinden, die sich dann effizient nutzen lassen.
Der Blockchain-Ansatz
BlockchainBlockchain ist ein dezentrales Register für verschiedene Arten von zeitgestempelten Daten oder Transaktionen, sogenannte Blöcke, die chronologisch miteinander verkettet sind wie Perlen einer Halskette. Nachdem sie an jedem Knoten validiert werden, sind alle Blöcke unveränderlich an ihren Vorgänger gereiht und verschlüsseln somit den gesamten Transaktionsverlauf in einer robusten Kette. Alles zu Blockchain auf CIO.de
- Blockchain
Blockchain wird in den kommenden Jahren zur Schlüsseltechnologie in der IT werden. - (1) Transaktion
Die Transaktion ist die elementare Grundeinheit der Blockchain. Zwei Parteien tauschen Informationen miteinander aus. Dies kann der Transfer von Geld oder Vermögenswerten, der Abschluss eines Vertrags, eine Krankenakte oder eine Urkunde sein, die digital gespeichert wurde. Transaktionen funktionieren im Prinzip wie das Versenden von E-Mails. - (2) Verifizierung
Die Verifizierung prüft, ob eine Partei die entsprechenden Rechte für die Transaktion hat. Die Prüfung erfolgt augenblicklich oder es wird in eine Warteschlange geschrieben, die die Prüfung später durchführt. An dieser Stelle werden Knoten, also Computer oder Server im Netzwerk, eingebunden und die Transaktion verifiziert. - (3) Struktur
Die Transaktionen werden zu Blöcken zusammengefasst, wobei diese mit einer Hash-Funktion als Bit-Nummer verschlüsselt werden. Die Blöcke können durch die Zuweisung des Hash-Wertes eindeutig identifiziert werden. Ein Block enthält einen Header, eine Referenz auf den vorhergehenden Block und eine Gruppe von Transaktionen. Die Abfolge der verlinkten Hashes erzeugt eine sichere und unabhängige Kette. - (4) Validierung
Bevor die Blöcke erzeugt werden, müssen die Informationen validiert werden. Das am meisten verbreitete Konzept für die Validierung von Open-Source-Blockchains ist das „Proof of Work“-Prinzip. Dieses Verfahren stellt in der Regel die Lösung einer schweren mathematischen Aufgabe durch den Nutzer beziehungsweise dessen Computer dar. - (5) Blockchain Mining
Der Begriff Mining stammt aus der Bergbau und meint das „Schürfen“. Bei diesem Vorgang wird der Block erzeugt und gehasht. Um zum Zug zu kommen, müssen die Miner ein mathematisches Rätsel lösen. Wer als Erstes die Lösung hat, wird als Miner akzeptiert. Der Miner erhält für seine Arbeit ein Honorar in Form von Kryptowährung (Bitcoin). - (6) Die Kette
Nachdem die Blöcke validiert wurden und der Miner seine Arbeit verrichtet hat, werden die Kopien der Blöcke im Netzwerk an die Knoten verteilt. Jeder Knoten fügt den Block an der Kette in unveränderlicher und unmanipulierbarer Weise an. - (7) Verteidigung
Wenn ein unehrlicher Miner versucht, einen Block in der Kette zu ändern, so werden auch die Hash-Werte des Blockes und der nachfolgenden Blöcke geändert. Die anderen Knoten werden diese Manipulation erkennen und den Block von der Hauptkette ausschließen.
Dadurch, dass Blockchain allen Marktteilnehmern gleichberechtigt Zugang ermöglicht und Vermittler entfernt, ist es gegen die Umkehr von Transaktionen sowie Zensur- und Betrugsversuche gut gewappnet. Darüber hinaus spart die sofortige Abwicklung jeder Transaktion Zeit, Kosten und Abstimmungsaufwand. Die Anzahl der Blöcke in einer Kette ist unbegrenzt.
Die Blockchain-Technologie bietet bedeutsame Chancen für die Zukunft des IoT. Sie kann eingesetzt werden, um vernetzte Geräte zu verfolgen und die Abwicklung und Koordination von Transaktionen zu ermöglichen. Durch eine dezentralisierte Methode, die punktuelle Ausfälle beseitigt und somit ein robusteres Ökosystem für Geräte schafft, wird Blockchain die Installations- und Wartungskosten für die IT-Infrastrukturbedürfnisse der Milliarden von Geräten senken, die IoT-Netzwerke bilden. Der Einsatz von Blockchain-Technologie wird zudem verhindern, dass der Ausfall eines einzelnen Knotens zum Absturz eines ganzen Netzwerks führt.
Die automatische Ökonomie
Angesichts ihrer Sicherheit, Transparenz und Effizienz birgt die Blockchain-Technologie das große Potenzial, zahlreiche Branchen und Geschäftsmodelle zu erschüttern, darunter die Fertigung, Life Science, den Gesundheitssektor, Verteidigung, Energie und Ressourcen, Versicherungen, die Automobilbranche und den Einzelhandel.
Maschinen können mit Hilfe der Blockchain-Technologie Transaktionen untereinander abwickeln. Dies führt zu einer neuen Situation: Maschinen werden zu einer komplett neuen Kundengruppe - ein cyberphysisches System, das eine physische Transaktion mit einem finanziellen Wert in Echtzeit durchführen kann. Blockchain wird der Wegbereiter für das Teilen von Vermögenswerten und die Abwicklung von sicheren Transaktionen zwischen Menschen, Organisationen und (autonomen) Maschinen. Die Vision der Hersteller wird zur Wirklichkeit: Die Zukunft der Fertigung wird autonom und dezentral.
Stand der Technik ist eine geteilte Fertigung, die auf einem Netzwerk von Maschinen und Cloud-Diensten basiert. Die M2M-Kommunikation zwischen intelligenten Objekten umfasst digitale Produktgedächtnisse (DPG), die Erfassung von Kontextinformationen, die Vernetzung von Vermögenswerten und Produkten im betrieblichen Internet sowie kontextsensitive und standortbezogene intelligente Dienste.
In dieser geteilten und dezentralisierten Betriebsumwelt kann Blockchain-Technologie die Kerntechnologie und Basis für Folgendes sein:
Smart Contracts für nutzerkonfigurierte Aufträge, die mehrere Designs kombinieren;
verschlüsselte Design-Daten auf gemeinsam genutzten Plattformen;
Honorarabrechnungen für Designer;
durch Smart Contracts autonom hergestellte Materialien und Dienstleistungen;
Produkt-ID- und Beschaffungsketten-Daten in digitalen Produktgedächtnissen.
Ein anderes Beispiel für die Ökonomie der Maschinen sind autonome und wirtschaftlich unabhängige Fahrzeuge. Das Umdenken im Bereich Eigentum (vom Eigentum eines Einzelnen hin zum Selbsteigentum) bringt zahlreiche potenzielle, neue Dienstleistungen mit sich - von genutzten Diensten (Parken, Versicherung), Sachbearbeitung (Cyberwallet, Konnektivität) bis zu angebotenen Diensten (Güter- beziehungsweise Warentransport, Zustellungspunkte).
Dieses Szenario benötigt eine Mobilitäts-Transaktionsplattform mit niedrigen Transaktionsgebühren und, ja, richtig: Blockchain-Technologie.
Unmittelbare Anwendungsgebiete der Blockchain-Technologie, die viele Branchen betreffen werden, sind unter anderen Billig-Micropayments, intelligente Herstellungsprozesse, Patientendatensysteme und -verwaltung, automatisierte Wirtschaftsprüfung und alternative Zahlungen von Smart Contracts im Einzelhandel.
Ihr enormes Potenzial, Unternehmensverwaltung und Geschäftsabläufe zu verändern, versetzt die Blockchain-Technologie in die Lage, die Qualität von Produkten und Dienstleistungen zu steigern, Transaktionskosten zu senken und gleichzeitig eine sicherere und demokratisierte Betriebsplattform anzubieten - die automatische Ökonomie.