Blockchain in IoT-Projekten

DNS-Verfügbarkeit, Service Assurances und Reverse Transactions: Pflicht beim Blockchain-Einsatz

| Autor / Redakteur: Dr. Martin Klapdor / Redaktion IoT

Die Anwendungsszenarien der Blockchain sind nahezu unbegrenzt.
Die Anwendungsszenarien der Blockchain sind nahezu unbegrenzt. (Hitesh Choudhary on unsplash.com)

Laut einer SAP-Umfrage glauben 63 Prozent der 200 weltweit Befragten der SAP-Blockchain-Community, dass die Blockchain-Technologie vor allem in der Logistikkette und im Internet der Dinge beste Zukunftsaussichten hat. Mehr als jedes dritte Unternehmen in Deutschland will die Blockchain-Technologie in IoT-Projekten einsetzen.

Trotz der noch zu meisternden technologischen und rechtlichen Hürden erachten 70 Prozent der Unternehmen in Deutschland laut Hochschule Bonn-Rhein-Sieg die Blockchain als wichtig für ihre Branche.

Das Analystenhaus IDC sieht für Unternehmen vor allem in der Durchführung von mehreren Transaktionen in kürzerer Zeit (43 Prozent) als großen Vorteil der Blockchain, gefolgt von der Absicherung von IoT-Daten (41 Prozent) sowie der besseren Nachweisbarkeit der Kontrollkette (36 Prozent). 

Generell lässt sich die Blockchain-Technologie in allen Anwendungsszenarien einsetzen, die auf Transaktionen basieren, seien es Geldströme oder auch die datenbasierte Kommunikation zwischen Mensch und Maschine sowie von Maschine zu Maschine (M2M). Über die Blockchain können also etwa Roboter, IoT-Sensoren und vernetzte Fahrzeuge autonom miteinander kommunizieren – und zwar ohne, dass eine zentrale Autorität zwischengeschaltet ist. Außerdem kann die Funktionstüchtigkeit von IoT-Geräten in der Blockchain sicher nachgehalten werden. Deshalb kann die Technologie gerade bei der Vernetzung smarter Fabriken und Fertigungsstraßen sowie für das Industrial Internet of Things (IIoT) künftig eine entscheidende Rolle spielen. So hat T-Systems etwa in einem Pilotprojekt gezeigt, dass über die Blockchain ganze Fertigungsanlagen gesteuert werden können. Über eine Track-and-Trace-Lösung, die in der Blockchain liegt, lassen sich sämtliche Komponenten, Maschinen und Roboter steuern und somit bisherige Steuerungssoftware ersetzen.

Blockchain kann in vielfältigen Anwendungsszenarien genutzt werden

Aber auch im Energiesektor und beim Einsatz von Smart-Meter-Geräten im IoT bietet sich die Kette an. Zum Beispiel ermöglicht das regionale Energieversorgungsunternehmen Allgäuer Überlandwerke den direkten Stromhandel zwischen Privatpersonen (Peer-to-Peer) auf Basis der Blockchain. Im Automobilsektor hat Porsche neue Anwendungsszenarien getestet, etwa die Fahrzeug-Verriegelung und -Entriegelung. Das Fahrzeug ist dabei Teil der Blockchain und wird über einen Server verschlüsselt angesteuert. Alle Aktivitäten werden dabei unveränderbar in der Blockchain dokumentiert und sind per App einsehbar. Volkswagen will künftig mit dem IoT-basierten Blockchain-Projekt IOTA zusammenarbeiten, um so sichere und zertifizierte Softwareupdates auf autonome Fahrzeuge aufspielen zu können.

Funktionieren des DNS-Dienstes ist kritisch für die Blockchain

Die Blockchain bietet also die Möglichkeit, sämtliche Produktionsdaten, Fahrzeugdaten, Messwerte oder Eigenschaften unabänderlich in einem Register nachzuhalten und darauf basierend Aktionen auszulösen. IDC prognostiziert, dass im nächsten Jahr jede fünfte IoT-Implementierung grundlegende Blockchain-Dienste nutzen wird. Doch gerade die Vernetzung von Maschinen, Sensoren und Komponenten im IIoT bringt technische Herausforderungen mit sich.

Denn die steigende Anzahl an IIoT-Geräten in Kombination mit der Blockchain bedeuten ebenfalls einen Anstieg an DNS-Anfragen und DNS-abhängigen Diensten. DNS dient zur Beantwortung von Anfragen zur Namensauflösung in IP-basierten Netzwerken. Da die Blockchain im Internet verteilt liegt, ist es essenziell, dass der DNS-Dienst entsprechend erreichbar ist. Ist er es nicht, kann die Blockchain den nächsten Teil der Kette nicht abrufen und bleibt im wahrsten Sinne des Wortes stehen. Die Funktionstüchtigkeit von DNS hat also einen großen Einfluss auf die Servicebereitstellung und Performance der Blockchain. Im schlimmsten Fall kommt es zu nicht vollständig ausgeführten Transaktionen oder bei vernetzten Geräten zu einem Ausfall. Überträgt man diese Überlegung auf die anfangs skizzierten Anwendungsszenarien können DNS-Probleme gar Ausfälle kritischen Ausmaßes hervorrufen.

Service Assurance erlaubt Einblick in mögliche Störquellen

Zudem bedeutet die Nutzung der Blockchain in IoT-Szenarien wie jede digitale Transformationstechnologie auch, eine höhere Komplexität für die IT-Infrastruktur. Dazu gehören etwa Server, die an Blockchain-Transaktionen beteiligt sind, benötigte Middleware für die Verschlüsselung und Authentifizierung sowie virtuelle Maschinen für verteilte Datenbanken und Anwendungen. Und weil die Blockchain im Grunde eine hochverteilte Datenbank ist, ist die Servicebereitstellung schwieriger und kann durch Aspekte wie Lastenverteilung, Latenz und Fehler deutlich beeinträchtigt werden. Eine ganzheitliche End-to-End-Sichtbarkeit ist daher erforderlich. Insbesondere steigt die Gefahr, dass Anfragen serverseitig nicht mehr verarbeitet werden können, weil bei zukünftig Abermillionen vernetzten Geräten die M2M-Kommunikation im Sekundentakt erfolgt. Mit entsprechenden Service-Assurance-Plattformen kann jedoch eine durchgängige Sichtbarkeit zumindest in dem „eigenen“ Teil der Blockchain, inklusive Schnittstellen nach außen, erreicht und mögliche Ausfälle vermieden werden. 

Technische und rechtliche Herausforderungen

Ein weiteres großes Manko der Technologie: Sind dennoch Fehler passiert, lassen sie sich nur schwer lokalisieren und beheben. Auch das ist auf die dezentrale Organisation des Systems zurückzuführen. Da Daten auf unzähligen Servern verteilt liegen, wissen Unternehmen oft nicht, wo sich der Ursprung eines Problems befindet – oder wo sie überhaupt suchen sollen. So ist es für Unternehmen schwieriger, Stabilität und Servicequalität der Systeme sicherzustellen. Mit einem Monitoring sind Unternehmen jedoch eher in der Lage nachzuweisen, dass der Fehler nicht bei ihnen lag.

Neben technischen Herausforderungen ergeben sich ebenso rechtliche Fragestellungen. Denn was passiert, wenn Aktionen in der Blockchain rechtlich gar nicht hätten ausgeführt werden dürfen und damit auch alle nachfolgenden Transaktionen? Etwa, weil eine arglistige Täuschung eines am Blockchain-basierten Szenarios beteiligten Vertragspartners vorliegt. Aber genau in diesem Punkt kommt es zum Spannungsverhältnis. Denn die Blockchain zeichnet sich technologisch gerade dadurch aus, dass die einzelnen Elemente unveränderlich sind und nicht gelöscht werden können.

Dr. Alexander Duisberg, Partner bei der Kanzlei Bird & Bird in München, sieht eine mögliche Lösung in der Rückabwicklung einer Transaktion: „Der betroffene Vertragspartner könnte möglicherweise eine ‘reverse transaction‘ verlangen, also dass ein neuer Block in der Kette mit umgekehrten Vorzeichen erstellt wird. Eine solche Rückabwicklungsmaßnahme steht aber nicht ohne Weiteres der Nichtigkeit (also Unwirksamkeit von Anfang an) gleich, da der Smart Contract ja zunächst ausgeführt wurde und dies in der Blockchain „auf ewig“ dokumentiert ist. Wünscht ein Vertragspartner eine solche Rückabwicklung, müsste er sich an den Initiator des Smart Contracts halten, dies ist in der Regel der andere Vertragspartner.

Das klappt natürlich nur, wenn man sich kennt. In der offenen Blockchain ist das typischerweise nicht der Fall. Bei geschlossenen Nutzergruppen bzw. der „Permissioned Blockchain“, an die man in Industrie 4.0 Szenarien vor allem denken wird, kann dies aber immerhin helfen. Den jeweiligen Smart Contracts liegen Rahmenvereinbarungen oder Teilnahmebedingungen zugrunde, die der oder die Betreiber dieser Blockchain auf herkömmlichem Wege vereinbart haben. In dem Zusammenhang ist noch weiter zu diskutieren, ob man in der Blockchain selber einen Notifizierungs- und Streiterledigungsmechanismus anlegt, der unter bestimmten Voraussetzungen die „reverse transaction“ notwendigerweise auslöst. Nicht gelöst sind damit aber die Datenschutzprobleme. Wenn personenbezogene Daten unmittelbar in der Blockchain abgelegt sind, scheitert normalerweise die Ausübung der Betroffenenrechte (beispielsweise das Recht auf Löschung oder das Recht auf Berichtigung), da die Veränderung der in früheren Blöcken abgelegten Daten grundsätzlich nicht möglich ist. Hier muss man von Beginn an sorgsam darauf achten, dass in der Blockchain keine personenbezogenen Daten abgelegt werden. Möglicherweise bietet die Ablage von reinen Hashwerten in der Blockchain einen Lösungsansatz, wenn die Hashwerte auf externe Datenbanken hinweisen, in denen die konkreten personenbezogenen Daten abgelegt sind.“

Fazit

Trotz der noch zu meisternden technologischen und rechtlichen Hürden erachten 70 Prozent der Unternehmen in Deutschland laut Hochschule Bonn-Rhein-Sieg die Blockchain als wichtig für ihre Branche. Laut einer SAP-Umfrage glauben 63 Prozent der 200 weltweit Befragten der SAP-Blockchain-Community, dass die Blockchain-Technologie vor allem in der Logistikkette und im Internet der Dinge beste Zukunftsaussichten hat. Unternehmen sollten jedoch bedenken, dass sich die Blockchain schlechter überwachen lässt als andere Technologien. Zum einen, weil die dezentrale Datenbank auf mehreren Servern verteilt liegt und damit nicht ausschließlich in den Zuständigkeitsbereich einer beteiligten Partei fällt. Dennoch sollten Unternehmen, zumindest ihren „eigenen“ Teil der Blockchain so gut es geht überwachen, um möglichen Störquellen zuvorzukommen und im Streitfall zumindest argumentieren zu können, dass „ihr“ Teil der Kette technisch fehlerlos funktionierte.

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