Peer-to-Peer-Systeme bilden die Basis der Blockchain

Ein Peer-to-Peer-System ist ein Netzwerk von Gleichberechtigten. Diese Idee stand an der Wiege der Blockchain und ist auch heute noch dominant. Aber es gibt viele Ausprägungen. Wer die Blockchain verstehen will, muss die Vor- und Nachteile sowie das Potenzial von Peer-to-Peer-Systemen verstehen.

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Unterschiedlich aufgebaute und organisierte Netzwerke spielen in der Wirtschaft von heute eine zentrale Rolle. Und auch Computersysteme sind heute regelmäßig als Netzwerke organisiert. Immer wenn mehr als ein Computer in eine Softwarearchitektur eingebaut ist, stellt sich die Frage, wie ein derartiges Netzwerk organisiert ist. Grundsätzlich sind mehrere archetypische Organisationsformen zu unterscheiden. Gerade das Aufkommen von Hybridarchitekturen, die Elemente von rein verteilten und zentralisierten Systemen in sich vereinen, macht es schwierig, Peer-to-Peer-Systeme klar zu identifizieren.

Rein verteilte Peer-to-Peer-Systeme stellen eine besondere Art von sogenannten verteilten Systemen dar. Dabei ist jeder einzelne Computer (auch Netzwerkknoten genannt) mit anderen Knoten verbunden, ohne dass es eine zentrale Instanz gibt, die erhöhte Berechtigungen hat.

Das obige Schaubild zeigt den Idealtypus eines rein verteilten Peer-to-Peer-Systems. Der Begriff kommt vom Englischen „Peer“ und wird in der Regel mit „Kollege“, „Ebenbürtiger“ oder „Gleichberechtigter“ übersetzt. Das spiegelt auch die Systemlogik im Rahmen der Softwarearchitektur wider. Es handelt sich um ein Netzwerk von gleichberechigten Computern, die ihre Ressourcen ohne zentrale Koordinierungsstelle allen anderen Mitgliedern im Netzwerk zur Verfügung stellen. Bei diesen Ressourcen kann es sich um Rechenleistung, Speicherkapazität, Daten oder Netzbandbreite handeln. Wichtig ist, dass alle Netzwerkknoten bezüglich ihrer Rechte und Rollen im System gleich sind und gleichzeitig Ressourcen bereitstellen und sie auch verbrauchen. Damit ist das System innerhalb der Systemregeln selbstorganisierend und unhierarchisch.

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Vor- und Nachteile verteilter Systeme

Als zentraler Vorteil verteilter Systeme ist die höhere Rechenleistung durch den Zusammenschluss vieler Computer zu sehen, die damit selbst Supercomputern leistungsmäßig häufig überlegen sind. Und dies auch noch zu geringeren Kosten, da einfache Systemkomponenten billiger sind und auch wartungsmäßige Kostenvorteile haben. Die Zuverlässigkeit ist höher, da der Ausfall einzelner Netzwerkknoten nicht das Gesamtsystem zum Erliegen bringt. Schließlich ist auch die Skalierbarkeit größer, da je nach Offenheit des Systems eine hohe Fähigkeit zu natürlichem Wachstum besteht.

Diesen Vorteilen verteilter Systeme stehen allerdings auch mögliche Nachteile gegenüber. Der Aufwand für die Koordinierung und Kommunikation ist höher, da es keine zentrale „Befehlsinstanz“ gibt. Netze bringen eigene Herausforderungen mit sich, vor allem dann, wenn nicht jeder Teilnehmer vertrauenswürdig ist. Die Abhängigkeit von Netzwerken ist daher nicht nur eine Chance, sondern stellt auch eine erhebliche Belastung dar. Die allenfalls höhere Programmkomplexität wirkt sich auch auf Sicherheitsbelange aus. Je weniger Beschränkungen es für den Zugriff auf das Netz gibt, desto schwieriger gestalten sich auch die Herausforderungen hinsichtlich Sicherheit.

Eigenschaften von Peer-to-Peer-Systemen

Peer-to-Peer-Systeme erlauben einzelnen Netzwerkknoten, dass sie im Kontext einer Anwendung Daten senden, empfangen und speichern können. Dies ermöglicht einen direkten Austausch zwischen Peers, die unmittelbar miteinander „kommunizieren“ und interagieren können. Keine zwischengeschaltete Instanz wird als Intermediär benötigt. Dies verändert in der Praxis alles. Klassische Vermittler wie Finanzdienstleister, Makler, Verlage, Notare etc. werden beispielsweise nicht mehr benötigt. Es fällt nicht schwer, sich vorzustellen, dass dieser Aspekt das Potenzial hat, unser wirtschaftliches und gesellschaftliches Gefüge nachhaltig auf den Kopf zu stellen.

Den Knoten eines Peer-to-Peer-Netzwerkes kommt damit vollkommene Autonomie zu. Sie legen selbst fest, ob sie etwas tun, was sie tun und wann sie es tun. Diese Autonomie zieht auch absolute Selbstverantwortung nach sich. Zensur wird unmöglich. Niemand schränkt einen Knoten ein, aber auch niemand schützt ihn. Ist eine Transaktion einmal durchgeführt, so ist sie unumkehrbar. Knoten entscheiden selbst, ob sie sich ausklinken und offline gehen oder nur eine Stunde pro Tag im Netzwerk aktiv sind und damit ihre Ressourcen zur Verfügung stellen. Die Funktionsweise des Netzwerkes wird dadurch nicht berührt, es funktioniert trotzdem. Die Befreiung von der Abhängigkeit von einer zentralen Instanz schafft Freiheitsgrade, aber auch Selbstverantwortung.

Peer-to-Peer-Systeme bieten interessante Anwendungsmöglichkeiten

Nicht jedes Peer-to-Peer-System ist ein rein verteiltes Peer-to-Peer-System und entspricht damit den oben dargestellten Idealtypus. Moderne Peer-to-Peer-Systeme teilen ihre Teilnehmer oft nach ihrer Qualifikation und Funktion unterschiedlich ein. So können Netzwerkteilnehmer unterschiedliche Aufgaben übernehmen und gewinnen dadurch an Effizienz. Das Gegenteil von einem Peer-to-Peer-System ist ein sogenanntes „Client-Server-Modell“, ein zentralisiertes System, bei dem ein Server seine Dienste anbietet und der Client sie nutzt.

Klassische internetbasierte Anwendungen von Peer-to-Peer-Systemen abseits der Kryptoökonomie sind beispielsweise Instant Messaging, File Sharing, Collaboration Groupware, Grid Computing. Teilweise zählen dazu auch ganz allgemein Web Services. Diese reichern oft auch nur die Anwendungen von Peer-to-Peer-Systemen an. Teilweise ergänzen und überschneiden sich derartige Dienste auch.

Instant Messaging ermöglicht über entsprechende Applikationen den direkten Austausch von Informationen zwischen Usern, wobei den Usern jeweils bekannt ist, wer gerade im Netz verfügbar ist. WhatsApp ist eine klassische Anwendung, ebenso Skype. File Sharing ermöglicht Anwendern, Dateien direkt von der lokalen Festplatte eines anderen Users zu beziehen und kombiniert Suchalgorithmen mit Verfahren der dezentralen Datenspeicherung. Die dezentrale Datenhaltung vermeidet damit, dass bei Ausfall eines Knoten das gesamte System zum Erliegen kommt. Freenet oder Napster sind prominente Beispiel für derartige Systeme. Collaboration Groupware erleichtert das Zusammenarbeiten von Systemteilnehmern, indem deren Kommunikation und Kooperation vom System unterstützt wird und auch Arbeitsabläufe zwischen Personengruppen koordiniert werden. Prominente Vertreter sind beispielsweise das altbekannte Lotus Notes sowie das jüngere Produkt Groove von Groove Networks. Grid Computing stellt eine Form des auf viele Rechner verteilten Rechnens dar, bei dem quasi ein „virtueller Supercomputer“ aus einem Cluster lose gekoppelter Computer erzeugt wird. Grid Computing wird heute in vielen, auch kommerziellen Bereichen eingesetzt, beispielsweise in der Pharmaforschung, Genomanalyse, den Wirtschaftswissenschaften, im elektronischen Handel, im Finanzmanagement sowie im Risikomanagement in der Baudynamik. Ein typischer Anwendungsfall dafür ist beispielsweise Genome@Home.

Die Musikbranche hat gezeigt, wozu Peer-to-Peer-Systeme in der Lage sind

Wann haben Sie zuletzt eine CD in einem Kaufhaus erworben? In den vergangenen Jahren hat es einen gewaltigen Umbruch in der Musikbranche gegeben. Heute laden wir Musik über Musikportale herunter, teilen MP3-Dateien mit Freunden oder nutzen Streamingdienste. Apple verdient heute über i-Tunes und andere Dienste mehr als über den Verkauf von klassischer Hardware. Und Spotify ist vor allem bei der jungen Generation in aller Munde.

Die Musikbranche hatte sehr lange ein konstant erfolgreiches Geschäftsmodell. Künstler waren bei Plattenlabels unter Vertrag. Die Plattenlabels nahmen die einzelnen Titel auf, produzierten Schallplatten, Kassetten und CDs und vermarkteten diese. Die Labels fungieren als vermittelnde Instanz zwischen Musikern auf der einen Seite und Konsumenten auf der anderen Seite. Napster hat dieses Geschäftsmodell im Grunde ruiniert. Klassische Musikproduzenten waren als Intermediäre nicht mehr nötig.

Dann kam Napster und spielte im ersten Jahrzehnt der 2000er Jahre eine wichtige Rolle bei der Disruption der Musikbranche. Napster durchsuchte mit einem Peer-to-Peer-Ansatz die Rechner seiner Kunden nach MP3-Dateien. Fand er solche, so meldete er die IP-Adressen der Rechner an einen zentralen Server. Dort gingen auch die Angebote und Suchanfragen anderer Napster-Kunden ein. Danach brachte Napster zwei Kundenrechner zusammen, bei denen Angebot und Nachfrage übereinstimmten. Die beiden Clients konnten dann direkt miteinander in Verbindung treten und das Musikstück kopieren und übermitteln. So war Napster als Plattform eine Weile lang die am schnellsten wachsende Community im Internet. Das speziell gestaltete Client-Server-System erwies sich schließlich aus rechtlichen Gründen als verhängnisvoll für Napster. Napster war ein zentralisiertes Peer-to-Peer-System. Die Disruption der Musikbranche hatte aber schon mittels eines Peer-to-Peer-Systems stattgefunden. Heute verbreitet sich Musik weitgehend über Plattformen und Streamingdienste.

Shawn Fanning, Mitbegründer von Napster hat es einmal so formuliert: „Das Interessante daran ist, dass man mit anderen interagiert; man tauscht Daten mit x-beliebigen Leuten aus.“ Eben Peer-to-Peer. Vor rund 15 Jahren war ich einmal im Vorstand einer börsennotierten Industrieholding, die an einem Maschinenbauunternehmen beteiligt war, das Anlagen zur Produktion von CDs erzeugt hat. Auch das Geschäftsmodell dieses Maschinenbauers kam massiv unter Druck. CDs sind einfach nicht mehr so gefragt. Die über ein Peer-to-Peer-System ausgelöste Disruption im Bereich der Musikindustrie hat also auch auf ganz andere Branchen ausgestrahlt.

Peer-to-Peer-Systeme und ihre Umsetzung in der Blockchain bergen große Chancen

Nicht nur die Musikbrache erfährt disruptive Veränderungen durch Peer-to-Peer-Systeme. Sie war nur eine der ersten, da sie besonders anfällig war. Musik ist immateriell, die Kosten für das Kopieren oder die Datenübertragung sind marginal, und ein „Zwischenhändler“ in Form eines Vermittlers ist nicht nur teuer, er wird auch als Zensurinstanz wahrgenommen. So ist es auch mit Buchverlagen, die Buchmanuskripte ablehnen, obgleich sowohl Autoren als auch Leser durchaus Interesse daran haben könnten.

Der größte Akteur, der durch massive Disruptionen via blockchainbasierten Peer-to-Peer-Systemen bedroht ist, ist die Finanzindustrie. Und zwar völlig losgelöst von Kryptowährungen. Denn klassisches Geld besteht nur zu einem geringen Teil aus Bargeld. Und so ist es auch mit den meisten Wertpapieren. All das ist auf Konten in Form von Bits und Bytes gespeichert. Das Aufbewahren, Aufnehmen, Verleihen oder Übertragen von Geldbeträgen oder Finanzinstrumenten bedeutet das Speichern oder Transferieren von immateriellen Werten. Derzeit erfolgt das noch zumeist über Vermittler, seien es Banken, Kreditkartenorganisationen, Börsen, Versicherungen, Pensionsfonds oder ähnliche Institutionen. Teilweise sind selbst beim einfachen Transferieren von Werten zahlreiche Intermediäre beteiligt. Denken Sie nur an den Kauf von Aktien oder an einfache Auslandsüberweisungen.

Der große Vorteil von Peer-to-Peer-Systemen besteht nun darin, dass die direkte Interaktion zwischen Vertragsparteien erfolgen kann, unter Ausschaltung von Vermittlungsinstanzen. Dadurch wird die Abwicklung sicherer, schneller und billiger. Smart Contracts via Ethereum sind aber nur eine mögliche Variante. Auch derzeit zentralisierte Blockchains wie Ripple, das im Endzustand ein verteiltes Peer-to-Peer Zahlungsverfahren und ein Devisenmarkt sein wird. An Ripple sieht man auch die Spannweite der Blockchaintechnologie. Ripple kommt bereits heute ohne „Miner“ aus, wie wir sie beispielsweise aus der Welt des Bitcoin kennen. Bereits über 100 Banken testen derzeit das System oder sind bereits Partner. Selbstverständlich werden Banken nicht gänzlich verschwinden. Aber ganze Geschäftsprozesse werden verloren gehen, Geschäftsbereiche werden via Outsourcing an Fintechs gehen und die heiligen Hallen werden teils von Menschen leergefegt sein.

Mit dem Fortschreiten der Digitalisierung in allen Lebensbereichen werden immer mehr Aspekte des Alltags und immer mehr Waren und Dienstleistungen immateriell. Dadurch profitieren sie von den Vorteilen von Peer-to-Peer-Systemen. Dieses Ersetzen der vermittelnden Instanz wird als Disintermediation bezeichnet. Das bedeutet einerseits eine ernste Bedrohung vor viele Geschäftsmodelle und Unternehmen, andererseits einen Quantensprung in Sachen Produktivität, Transparenz und Geschwindigkeit.

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