Distributed-Ledger-Technologie, kurz: DLT, beschreibt eine Datenstruktur, die sich über mehrere Computer erstreckt und geographisch über viele Standorte verteilt ist.

Die bekannteste Anwendungsform von DLT ist die Blockchain. Dabei handelt es sich um eine Datenstruktur, die eine permanente Chronik von Transaktionen speichert. Blockchain ist jene Technologie, die hinter Bitcoin und Co. steht und aufgrund der steigenden Beliebtheit von Kryptowährungen einer immer breiteren Öffentlichkeit bekannt ist.

Die 5 wichtigsten Informationen zur Distributed-Ledger-Technologie (DLT):

  • Ein Distributed Ledger ist eine dezentrale Datenbank, die die chronologische Abfolge von Datenblöcken enthält.
  • Eine Blockchain ist eine Untergruppe der DLTs. Ein weiteres Beispiele sind direkte azyklische Graphen, die ebenso zu den Distributed Ledgern zählen.
  • Eine Kernfrage der Distributed Ledger Technologien ist die Erzielung eines Konsens in einem dezentralen Netzwerk
  • Die bekanntesten Algorithmen zur Konsensfindung sind Proof of Work und Proof of Stake
  • Anwendungen von Distributed Ledger Technologien liegen unter anderem im Finanzsektor, der Logistik sowie der öffentlichen Verwaltung

Was heißt Distributed-Ledger-Technologie (DLT)? - Definition und Erklärung

Distributed-Ledger-Technologie bedeutet übersetzt "Verteilte-Register-Technologie" oder "verteiltes Kontobuch".

Im Rahmen von DLT werden häufig sogenannte Blockchains gebildet. Bei diesen handelt es sich um dezentrale Datenbanken, die chronologische Abfolgen von Datenblöcken enthalten. Diese Datenblöcke enthalten wiederum eine oder mehrere Transaktionen, die über kryptografische Methoden verbunden bzw. verkettet werden.

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DLT kann in diesem Sinne als eine Art Organisationskonzept verstanden werden, bei dem eine elektronische Datenstruktur zur Registrierung relevanter Daten vorliegt, sowie ein Protokoll oder Register, das festlegt, wie diese Daten ausgetauscht und abgeglichen werden

Distributed-Ledger-Technologie oder Blockchain? - Die Unterschiede

Worin liegt der Unterschied zwischen einer Distributed-Ledger-Technologie und Blockchain?

Blockchain ist kein Synonym zur Distributed Ledger Technologie. Es ist eine Untergruppe von DLT.

Während die Blockchain eine Datenstruktur beschreibt, die eine permanente Chronik von Transaktionen speichert, bezeichnet DLT eine Datenstruktur, die sich über mehrere Computer und Standorte erstreckt.

Der Begriff Blockchain bezieht sich daher auf eine Teilmenge der umfassenden DLT. Hier wird eine Datenstruktur mit einem unveränderbaren, dezentralen Transaktionsarchiv, das aus einer Kette verschlüsselter Datenblöcke besteht, auf den Rechnern aller Blockchain- bzw. Netzwerk-Teilnehmer als vollständige Kopie gespeichert. Die Datenblöcke werden mit Hilfe eines Algorithmus aneinandergefügt und miteinander verbunden.

Die Nutzung der Blockchain erfolgt über elektronische Benutzerknoten ("nodes"), wobei die Teilhabe am Netzwerk möglich ist, wenn der Teilnehmer über den jeweiligen (öffentlichen oder privaten) Schlüssel verfügt.

Bedeutsam ist in diesem Zusammenhang die Verifizierung der Transaktionen in der Blockchain. Diese wird durch die Regeln des Protokolls bestimmt. Diese Regeln schreiben vor, wie eine Einigung der Netzwerk-Teilnehmer auf eine bestimmte Reihenfolge der Daten auf der Blockchain erfolgt ("Konsens").

Die beiden bekanntesten Konsensmechanismen sind Proof of Work und Proof of Stake.

Proof of Work

Proof of Work bedeutet, dass jeder Node prüfen kann, ob eine Blockchain den Regeln entspricht. Dazu müssen Rechenoperationen ausgeführt werden, um ein Ergebnis mit bestimmten Eigenschaften zu finden. Das Ergebnis muss sich aus einem allen Nodes bekannten Algorithmus ergben. PoW wird bei Bitcoin als "Mining" bezeichnet.

Proof of Stake (PoS)

Bei Proof of Stake hängt die Erzeugung eines neuen Blocks hängt mit dem wertmäßigen Anteil des Nodes am Netzwerk zusammen.

Die 7 wichtigsten Eigenschaften eines Distributed-Ledgers

DLT lässt sich am einfachsten über die mit der Technologie verbundenen Charakteristika beschreiben. Neben der dezentralen Eigenschaft des Registers lassen sich in Anlehnung an Sunyaev (2020) sieben wichtige Eigenschaften benennen, die nachfolgend beschrieben werden.

Community und Netzwerk

DLT verbindet eine Gruppe von Individuen mit dem gemeinsamen Interesse, DLT-Anwendungen zu nutzen.

Diese Gruppe von Individuen kann als Netzwerk bezeichnet werden. Die Informationen werden in diesem Netzwerk geteilt, gespeichert und redundant behandelt. Dies entspricht zugleich dem Charakteristikum der Dezentralität.

Flexibilität

Der Grad der technologischen Freiheit, eine DLT-Anwendung individuell anzupassen bzw. zu verändern, ist sehr hoch. 

Die Architektur einer Blockchain kann den Anforderungen der Nutzer entsprechend angepasst werden. Insbesondere können die Grade der Öffentlichkeit und des Zugangs verändert werden (siehe Abschnitt permissioned vs. unpermissioned bzw. public vs. private DLT).

Regulierung und Gesetzgebung

Behörden haben die Möglichkeit, Maßnahmen zur Durchsetzung der Einhaltung der DLT-Systeme mit Hilfe regulatorischer Rahmenbedingungen zu bestimmen.

Aus rechtlicher Perspektive muss berücksichtigt werden, dass mit der langfristigen und unveränderlichen Datenspeicherung zentrale Herausforderungen in der Praxis entstehen. Einerseits muss vor der Eintragung die Validität der Daten sichergestellt werden, da eine nachträgliche Löschung nicht mehr möglich ist. Andererseits ergeben sich hier auch Konflikte mit dem europäischen Datenschutz aufgrund der Nichtlöschbarkeit personenbezogener Daten.

Die rechtlichen Herausforderungen wurden in einer Studie des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur eingehend untersucht.

Transparenz

Ein DLT ist transparent. Die Teilnehmer eines Netzwerks können sich vollumfänglich über die Aktivitäten und Eigenschaften anderer Teilnehmer des Netzwerks informieren.

Dies wird durch die Bereitstellung des geteilten, gemeinsamen und öffentlichen Sichtens der durchgeführten Transaktionen im Netzwerk sichergestellt.

Performance

Die Leistung der DLT bezeichnet die Erfüllung einer spezifischen Aufgabe innerhalb einer DTL-Anwendung gemessen an ihrer Genauigkeit, Vollständigkeit, ihren Kosten und der Geschwindigkeit.

Gerade im Zusammenhang mit Kryptowährungen spielen hier Aspekte wie Transaktionsgebühren und Skalierbarkeit eine wichtige Rolle.

Sicherheit

DLT zeichnet sich durch Vertraulichkeit, Integrität und die Möglichkeit aus, Daten auf einem verteilten Register zu speichern.

In diesem Zusammenhang gilt auch die Privatsphäre als wichtige Eigenschaft, die durch die Nutzung von Pseudonymen und Kryptographie sichergestellt wird. Zugleich sind die Eigentumsrechte eindeutig belegt. Sobald ein Asset in der Blockchain gespeichert ist, ist das Eigentum unveränderlich, es sei denn, der Eigentümer bestätigt die Übertragung. Auch die Überprüfung der Eigentumsrechte ist jederzeit durch jeden Teilnehmern möglich.

Das Design der Datenbank im gesamten Netzwerk ist unveränderlich und damit manipulationssicher. Nach dem Hinzufügen einer Transaktion in das Netzwerk kann diese nicht mehr verändert werden.

Usability

DLT hat eine hohe Usability, sodass Anwender ihre eigenen Anwendungsziele effektiv, effizient und bedarfsorientiert realisieren können.

Zugleich ist DLT skalierbar. Das System hat also die Fähigkeit, eine wachsende Menge an Transaktionen kontinuierlich zu bewältigen.

Das Zusammenspiel verschiedener Charakteristika von DLT wird in der Studie von Kannengießer et al. eingehend analysiert.

Die 7 wichtigsten Eigenschaften um eine Distributed-Ledger-Technologie zu charakterisieren sind also: Community & Netzwerk, Flexibilität, Regulierung & Gesetzgebung, Transparenz, Performance, Sicherheit und Usability.

Distributed-Ledger: Public, Private, Permissioned und Unpermissioned

DLT-Anwendungen können zulassungsbeschränkt (engl. permissioned) oder zulassungsfrei (engl. unpermissioned) bzw. öffentlich (engl. public) oder privat (engl. private) sein.

Die verschiedenen DLT-Ausprägungen werden nachfolgend beschrieben.

Permissioned vs. Unpermissioned DLT

Bei der Unterscheidung zwischen permissioned vs. unpermissioned Distributed-Ledger geht es um die Teilnahmebeschränkungen bzw. die Rollenverteilung innerhalb des Netzwerks.

Unpermissioned DLT-Anwendungen sind für jedermann offen zugänglich, es gibt keine Beschränkungen.

Ein Beispiel hierfür ist die Blockchain des Bitcoin-Netzwerks. Der Zugang bei permissioned DLT-Anwendungen ist hingegen reguliert. Teilnehmer in permissioned Ledgers müssen sich in der Regel registrieren und bestimmte Voraussetzungen für den Zugang zum Netzwerk erfüllen. Ein Beispiel hierfür ist der führende Finanz-DLT Corda von R3.

Ihnen werden verschiedene Rollen zugewiesen. Der Teilnehmerkreis kann offen oder beschränkt sein. Dies wiederum beschreibt die Ausprägung public vs. private DLT.

Der Unterschied permissioned vs. unpermissioned DLT beeinflusst die Wahl des Konsensmechanismus. Bei unpermissioned Ledgers werden vorwiegend Proof-of-Work-Mechanismen eingesetzt. Bei permissioned Ledgers wird hingegen auf den Proof-of-Stake-Konsensmechanismus zurückgegriffen.

Public vs. Private DLT

Bei öffentlichen bzw. public DLT-Anwendungen gibt es keine Zugangsbeschränkungen und jeder Teilnehmer, der mitmachen möchte, kann dies tun. Hierbei wird eine einzige Software benötigt, die mit dem Netzwerk kommuniziert. Die Netzwerk-Teilnehmer können die Transaktionen selber direkt steuern. Beispiele für öffentliche Blockchains sind Bitcoin und Ethereum.

Private Blockchains sind nur für einen vorab definierten, beschränkten Teilnehmerkreis zugänglich.

Die Transaktionen werden nicht von den Teilnehmern direkt gesteuert, sondern indirekt über einen Intermediär. Dieser Intermediär dient zugleich als zentrale Legitimationsstelle, die das gesamte System kontrolliert. Der Intermediär fungiert daher als Organisator, Operator und Plattformbetreiber der privaten Blockchain.

Beispiele zu konkreten DLTs nach Klassifizierung in Public, Private, Permissioned und Unpermissioned
Beispiele zu konkreten DLTs nach Klassifizierung in Public, Private, Permissioned und Unpermissioned

Anwendungsmöglichkeiten von DLT

Ein für die Praxis wesentlicher Vorteil der DLT ist der Verzicht von Intermediären. Die Integrität der Daten und Prozesse wird durch das dezentrale Netzwerk gesichert. Eine beliebige Verwertung digitaler Inhalte wird daher verhindert.

Eine Anwendung ist daher überall dort naheliegend, wo eine direkte Transaktion zwischen Netzwerk-Teilnehmern ohne die Abhängigkeit einer dritten Instanz möglich sein soll und erwünscht ist. Gleichzeitig sind solche Anwendungsfälle interessant, in denen der Unveränderbarkeit von Daten eine wesentliche Bedeutung zukommt.

Die drei bekanntesten Anwendungen und Use-Cases von Distributed Ledger Technologien:

  1. Finanzsektor: Im Finanzsektor stehen Finanzdienstleister oft vor der Herausforderung, Prüfungsprozesse effizient zu gestalten. Solch arbeitsintensive Prozesse könnten durch die DLT effizienter gestaltet werden. Auch komplexere Prozesse, wie die Kreditvergabe, können über dezentrale Finanzanwendungen gelöst werden.
  2. Logistik und Supply Chain Management: Innerhalb internationaler bzw. globaler Lieferketten kann DLT die Möglichkeit bieten, die Lieferkette transparent und nachvollziehbar zu gestalten. Wichtige Informationen können automatisiert und manipulationssicher in der Blockchain gespeichert werden.
  3. Öffentlicher Sektor und Verwaltung: Im öffentlichen Sektor bietet DLT die Möglichkeit, die Gültigkeit bestimmter Dokumente automatisiert zu prüfen und zu speichern. So ist es möglich, dass zwei voneinander unabhängige Parteien den aktuellen Status des Dokuments zeitgleich einsehen können

Weitere allgemeine Anwendungsmöglichkeiten bzw. Anwendungsvorteile ergeben sich dadurch, dass DLT eine neutrale Plattform gewährleistet, digitale Identitäten bereitstellt, demnach auch digitale Urkunden fälschungssicher speichern kann. Die Dokumentation von Informationen ist ebenfalls fälschungssicher möglich. Denkbar ist ganz allgemein die Durchführung von Dienstleistungen ohne Dienstleister bzw. ohne Intermediär.

Fazit zur Distributed-Ledger-Technologie (DLT)

DLT ist eine vielversprechende Technologie, die derzeit vorwiegend im Bereich der Kryptowährungen angewendet wird. Allerdings werden zunehmend Anwendungsmöglichkeiten in den Bereichen Finanzindustrie, offene Wissenschaft, Gesundheitswesen und Logistik untersucht. Es bleibt abzuwarten, welche weiteren Anwendungsszenarien sich künftig noch ergeben werden.

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