In dieser Arbeit wird untersucht, ob und inwieweit die Blockchain und dessen Anwendung als alternatives Datenbanksystem nutzbar ist. Eine qualitative Analyse zwischen bestehenden, konventionellen Datenbanksystemen und einer Anwendung der Blockchain wird dabei durch eine Argumentenbilanz und einer Nutzwertanalyse stattfinden. Vor der Evaluation findet der Leser in Kapitel 2 und 3 die Grundlagen für die Untersuchung.
Systeme zur Verwaltung von Informationen haben sich seit der ersten Entwicklung von computergestützten Datenbankmodellen in den 1960er Jahren stetig weiterentwickelt. Kontinuierliche Verbesserung von bestehenden Implementierungen, wie sie beispielsweise bei der Abfragesprache SQL1 geschehen ist, führten gemeinsam mit der steigenden Notwendigkeit der Datenverwaltung zu einer immer stärkeren Kommerzialisierung in den 1970er und 1980er Jahren durch Unternehmen wie IBM und Oracle.
Disruptive Innovationen, wie die Entstehung des Internets, führten zu großen Veränderungen im Bereich der Datenverwaltung. Performance und Skalierungsprobleme der alten Systeme durch die rasant ansteigende Datenmenge waren die Folge. Durch diese Veränderungen entstanden grundlegend neue Datenbanksysteme, aber auch konventionelle Datenbanksysteme adaptierten den Wandel.
Grundlage für die Entstehung des Internets war die Entwicklung einer neuen Technologie namens TCP/IP, welche ein Computernetzwerk wie das World Wide Web und damit fundamentale Veränderungen aufgrund von Digitalisierung erst möglich gemacht hat. Einen ähnlichen fundamentalen Meilenstein in der Entwicklung von Datenbanksystemen legt möglicherweise die Blockchain-Technologie.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Konventionelle Datenbanksysteme
2.1 Relationale Datenbanksysteme
2.2 Objektorientierte Datenbanksysteme
2.3 Distributed und NoSQL Datenbanksysteme
3 Die Blockchain Technologie und dessen Anwendung
3.1 Die Theorie der Blockchain
3.2 Konsensmechanismen und Transaktionsprozess
3.3 Anwendung als Datenbankbanksystem
4 Vergleich und Evaluation der verschiedenen Datenbanksysteme
4.1 Vergleich auf Basis der Eigenschaften eines Datenbanksystems
4.2 Qualitative Bewertung des anwendungsbezogenen Nutzwertes
5 Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht, ob und inwieweit die Blockchain-Technologie als alternatives Datenbanksystem zu konventionellen Systemen eingesetzt werden kann, wobei eine qualitative Evaluation und Argumentenbilanz durchgeführt wird.
- Grundlagen konventioneller Datenbanksysteme (SQL, Objektorientiert, NoSQL, Distributed)
- Funktionsweise und Theorie der Blockchain-Technologie
- Analyse von Konsensmechanismen (Proof-of-Work, Proof-of-Stake, PBFT)
- Vergleich der Leistungsfähigkeit, Datenintegrität und Sicherheit
- Bewertung des Nutzwertes in kommerziellen Anwendungsgebieten
Auszug aus dem Buch
3.1 Die Theorie der Blockchain
Die Blockchain ist grundsätzlich eine Datenbank, welche Transaktionen über ein Netzwerk aus mehreren Teilnehmern ohne zentrale Steuerungskomponente verifiziert und dokumentiert. Die geprüften Transaktionsdaten plus weitere Informationen werden dann als codierte digitale Inhalte in Blöcken in einer nicht veränderbaren, öffentlichen Liste (Chain) gespeichert (Witte 2016, 1). Die Verschlüsselung findet durch das Hash-Verfahren statt, welches die einzelnen Inhalte verschlüsselt und hierarchisch verdichtet. Die komprimierte Information wird Hash- bzw. Merkle-Baum bezeichnet.
Oft wird in Publikationen auch das Synonym Distributed-Ledger Technologie für die Blockchain genutzt, obwohl in diesem verteilten Netzwerk Daten stetig und nicht in Blöcken gespeichert werden.
Die theoretischen Grundlagen für die Blockchain setzen zwei mathematische Verfahren (Witte 2016, 2):
- Public Key Verfahren: Die Idee, dass die Verschlüsselung von Daten auf einem Mechanismus basiert bei dem jeder Netzwerkteilnehmer zwei Schlüssel besitzt. Einem sogenannten Public Key und einem Privat Key. Der Privat Key ist nur dem Besitzer bekannt und wird benötigt, um digitale Inhalte durch eine digitale Signatur zu bestätigen. Der Public Key hingegen ist theoretisch allen Netzwerkteilnehmern bekannt und bestätigt die Echtheit der Signatur.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung führt in die historische Entwicklung von Datenbanksystemen ein und stellt die Blockchain-Technologie als potenzielle disruptive Innovation dar, deren Eignung als Datenbank in dieser Arbeit qualitativ untersucht wird.
2 Konventionelle Datenbanksysteme: In diesem Kapitel werden etablierte Systeme wie relationale, objektorientierte, verteilte und NoSQL-Datenbanken definiert und ihre jeweiligen strukturellen Besonderheiten sowie Managementansätze (DBMS) erläutert.
3 Die Blockchain Technologie und dessen Anwendung: Dieses Kapitel widmet sich der Funktionsweise der Blockchain, erläutert die mathematischen Grundlagen und Konsensmechanismen und diskutiert die Voraussetzungen für deren Einsatz als Datenbanksystem.
4 Vergleich und Evaluation der verschiedenen Datenbanksysteme: Hier werden die behandelten Datenbanksysteme anhand von Kriterien wie Datenintegrität, Sicherheit, Performance und Adaption in der Praxis qualitativ verglichen und bewertet.
5 Zusammenfassung und Ausblick: Das abschließende Kapitel resümiert, dass Blockchain eine notwendige Zukunftstechnologie für E-Business darstellt, weist jedoch auf die aktuellen Herausforderungen bei der Implementierung neben alten Systemen hin.
Schlüsselwörter
Blockchain, Datenbanksystem, DBMS, SQL, NoSQL, Konsensmechanismus, Proof-of-Work, Proof-of-Stake, Datenintegrität, Datensicherheit, Skalierbarkeit, Distributed-Ledger, Transaktionsprozess, Konsortium-Blockchain
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Seminararbeit im Kern?
Die Arbeit untersucht die Frage, ob die Blockchain-Technologie als alternatives Datenbanksystem für kommerzielle Anwendungen fungieren kann.
Welche Datenbanksysteme werden zum Vergleich herangezogen?
Es werden relationale (SQL), objektorientierte, verteilte sowie NoSQL-Datenbanksysteme mit verschiedenen Blockchain-Formen verglichen.
Was ist das primäre Ziel dieser Untersuchung?
Das Ziel ist eine qualitative Evaluation, die durch eine Argumentenbilanz und eine Nutzwertanalyse ermittelt, in welchen Anwendungsgebieten eine Blockchain gegenüber konventionellen Systemen Vorteile bietet.
Welche wissenschaftliche Methode wird in der Arbeit verwendet?
Der Autor nutzt eine Literaturanalyse zur Erarbeitung der Grundlagen und eine qualitative Bewertung mittels Vergleichsmatrix, um die Systeme gegenüberzustellen.
Was sind die thematischen Schwerpunkte des Hauptteils?
Der Hauptteil gliedert sich in die theoretische Darstellung der Funktionsweise von Datenbanken und Blockchains sowie deren anschließenden direkten Vergleich hinsichtlich Kriterien wie Integrität und Performance.
Durch welche Schlüsselwörter lässt sich die Arbeit am besten charakterisieren?
Wichtige Begriffe sind unter anderem Blockchain, DBMS, Datenintegrität, Konsensmechanismen und Skalierbarkeit.
Wie unterscheidet sich die Konsortium-Blockchain von einer öffentlichen Blockchain?
Die Konsortium-Blockchain ist zugangsbeschränkt und nutzt häufig Verfahren wie PBFT, während öffentliche Blockchains dezentral sind und meist auf Proof-of-Work basieren.
Welches Fazit zieht der Autor zur Einsatzfähigkeit der Blockchain als Datenbank?
Der Autor kommt zu einem positiven Ergebnis (Ja), betont jedoch, dass die Technologie aktuell oft noch im Entwicklungsstadium steckt und der Einsatz gegen spezifische Herausforderungen wie Widerstände bei der Implementierung abgewogen werden muss.
- Arbeit zitieren
- Timothy Todd (Autor:in), 2018, Blockchain. Ein alternatives Datenbanksystem?, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/974122
