Blockchain Entwicklung – Sichere Lösungen für Ihr Projekt

Eine Blockchain ist eine wachsende Liste von Datensätzen, genannt Blöcke, die durch Kryptografie verknüpft sind. Jeder Block enthält einen kryptografischen Hash des vorherigen Blocks, einen Zeitstempel und Transaktionsdaten.

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Definition und Erklärung

Was ist eine Blockchain?

Eine Blockchain ist eine neue Art von Datenbankmodell, das Vertrauen schaffen kann, wenn es in einem dezentralen Konsortium gepflegt wird. Die Leistung dieses Systems ist geringer als bei herkömmlichen Systemen, da die Operationen auf dieser Datenbank immer mit kryptografischen Verfahren verbunden sind. Ein Eigentumswechsel auf dieser verteilten Datenbank ist nur möglich, wenn der Eigentümer den öffentlichen Schlüssel des nächsten Besitzers digital signiert und die Daten an den aktuellen Datenbestand anfügt. Diese Struktur garantiert einen lückenlosen Audit-Trail und wird für einen Konsensmechanismus benötigt. Alle diese Einträge, auch Transaktionen genannt, werden in Blöcken zusammengefasst, die ebenfalls voneinander abhängen. Dieses Datenbankmodell wird in erster Linie für die dezentrale Entscheidungsfindung benötigt.

Distributed Ledger

Die Vorteile der Blockchain-Technologie

Die Blockchain-Technologie bietet eine Vielzahl von Vorteilen, die in unterschiedlichen Anwendungsbereichen wie Kryptowährungen und Lieferkettenmanagement genutzt werden.

Dezentralisierung: Keine zentrale Kontrollinstanz, sondern verteiltes Netzwerk

Erhöhte Ausfallsicherheit und Unabhängigkeit von Vermittlern

Beispiel: Kryptowährungen wie Bitcoin funktionieren ohne Banken
Sicherheit: Kryptografische Verschlüsselung schützt Daten und Transaktionen

Manipulation ist nahezu unmöglich, da Änderungen im Netzwerk bestätigt werden müssen

Beispiel: Sichere Finanztransaktionen, Identitätsmanagement
Transparenz: Alle Transaktionen sind im Ledger für alle Teilnehmer einsehbar

Nachvollziehbarkeit und Vertrauen zwischen den Beteiligten

Beispiel: Rückverfolgung von Produkten in der Lieferkette
Kosteneffizienz: Wegfall von Zwischenhändlern senkt Transaktionskosten

Automatisierung durch Smart Contracts spart Zeit und Ressourcen

Beispiel: Günstigere und schnellere internationale Zahlungen
Effizienzsteigerung: Automatisierte Prozesse und weniger manuelle Prüfungen

Schnellere Abwicklung von Transaktionen und Datenabgleichen

Beispiel: Echtzeit-Tracking in der Logistik
Unveränderlichkeit: Einmal gespeicherte Daten können nicht mehr gelöscht oder verändert werden

Schutz vor Betrug und nachträglicher Manipulation

Beispiel: Fälschungssichere Dokumentation von Lieferketten

Blockchain-Infrastruktur

Konsensmechanismus für die Entscheidungsfindung

Ein Konsensmechanismus ist ein Prozess, bei dem ein Netzwerk von Knoten eine garantierte Reihenfolge der Transaktionen gewährleistet und den Block von Transaktionen validiert. Der Konsensmechanismus muss die folgende Kernfunktionalitäten bieten:

Validator: Bestätigt die Richtigkeit aller Transaktionen in einem vorgeschlagenen Block gemäß den Richtlinien.
Deterministischen Ausführung: Einigt sich auf Ordnung und Korrektheit, somit auf dieselben Ergebnisse der deterministischen Ausführung.
Smart-Contract-Schicht: Schnittstellen, die von der Smart-Contract-Schicht abhängen, um die Korrektheit der Menge von Transaktionen in einem Block zu überprüfen.

Referenzen

Zertifikate

Grundlage für das Metaverse, Web3, DeFi, Crypto und NFTs

Benötige ich eine verteilte Datenbank - Sinnhaftigkeit

Die meisten Applikationen machen sind in zentralisierter Form mehr Sinn sinnvoller oder sind mit der Blockchain-Technologie nicht abbildbar. Diese von der NIST entwickelte Abbildung in Blockchain Technology Overview schafft Klarheit in Bezug auf die Sinnhaftigkeit der Technologie.
Technische Nachteile von Blockchain-basierten Lösungen gegenüber traditionellen Verfahren können unter anderem hohe Latenzzeiten, ein geringerer Datendurchsatz und eine hohe CPU-Auslastung sein. Mögliche Vorteile können unter anderem eine höhere Ausfallsicherheit, vertrauenswürdige Prozesse und niedrigere Kosten beim Abgleich durch die gemeinsame Datenbank sein.
Dennoch ist diese Technologie die Grundlage für das Metaverse, Web3, DeFi, Crypto und NFTs.

Blockchain 101

Grundlagen der Blockchain

Smart Contracts garantieren Vertrauen und sollen die Transaktionskosten zwischen den Parteien senken. Alle Teilnehmer des Konsortiums führen diesen Vertrag als Software-Prozedur aus, um das gleiche Ergebnis zu erzielen. Somit bleibt dieser Prozess vertrauenswürdiger als herkömmliche Prozesse, garantiert eine höhere Ausfallsicherheit und biete die Möglichkeit komplexe Beziehungen darzustellen.

Das Konsortium - Netzwerk: Das Konsortium, das diese Software betreibt, muss in einer flachen Hierarchie organisiert sein. Dies ist der Schlüsselpunkt in diesem Konzept, denn wenn ein einzelner Punkt das Netzwerk steuert, benötigt man keine Blockchain. Dieses Ziel ist schwer zu erreichen, denn alle Beteiligten müssen sich auf einen einheitlichen Prozess festlegen, der zu einem Interessenkonflikt führen kann. Dieser Punkt beinhaltet auch viel Politik. Wenn eine Partei mit der z.B. Transparenz der Geschäftslogik in Konflikt steht, kann sie nicht an dem gegebenen Prozess teilnehmen. Es ist wichtig, dass jeder Stakeholder eine Blockchain als seine eigene Sichtweise auf das Netzwerk beibehält und am Konsens teilnimmt.
Die Geschäftslogik - Smart Contract: Smart Contracts garantieren Vertrauen und sollen die Transaktionskosten zwischen den Parteien senken. Alle Teilnehmer des Konsortiums führen diesen Vertrag als Software-Prozedur aus, um das gleiche Ergebnis zu erzielen. Somit bleibt dieser Prozess vertrauenswürdiger als herkömmliche Prozesse, garantiert eine höhere Ausfallsicherheit und biete die Möglichkeit komplexe Beziehungen darzustellen.
Das Wallet - Die Assetverwaltung: Das Wallet beschreibt eine Software, die die Schlüssel für die Transaktionen speichert und verwaltet. Mit dem Signieren kann z. B. eine Transaktion verschickt oder ein Smart Contract ausgeführt werden.

Sinnhaftigkeit

Strategieentwicklung mit SWOT Analyse

Die folgende SWOT-Analyse begutachtet eine Prozessoptimierung zwischen mehreren Unternehmungen durch den Einsatz der Blockchain-Technologie,

Stärken: Vertrauliche Prozesse über Unternehmensanleihen hinweg

Unveränderlicher Datensatz

Komplexe Geschäftslogik kann abgebildet werden.
Schwächen: Mehr Aufwand im Vergleich zu traditionellen Systemen

Komplexes System

ineffiziente Datenverwaltung

Orakel-Problem
Möglichkeiten: Ineffiziente Prozesse können unternehmensübergreifend und vertrauenswürdig gelöst werden

Transparenz für Berechtigte
Bedrohungen: Politik im Konsortium

Stakeholder müssen einheitliche Prozesse und Interessen haben

Mögliche Skalierungsprobleme

Konzeptionierung & Entwicklung

Der Entwicklungsvorgang

Ein individueller Proof of Concept wird für jeden Anwendungsfall zeigen, ob eine Blockchain-basierte Lösung die vorteilhafte Technologie sein kann. Für eine fundierte Einschätzung müsste man eine umfassende Kosten-Nutzen-Analyse durchführen, die den gesamten Abwicklungsprozess einschließlich der Folgeprozesse umfasst. Die Beurteilung dieser Aspekte wird je nach Anwendungsfall unterschiedlich sein.

Konzeption: Auf Basis eines vorher erstellten Konzeptes wird ein passendes Framework und eine Programmiersprache ausgewählt. Hier werden mehrere Kriterien berücksichtigt wie z. B., die Größe des Netzwerks, die Transaktionen pro Sekunde, der Konsensmechanismus, ggf. Abgrenzungen privater Daten oder das Zielsystem, welches die Software ausführt. Da bei der Blockchain-Technologie die Skalierbarkeit ein Problem darstellt, müssen die Geschäftslogiken in kleine Datenstrukturen portiert werden, um einen reibungslosen Programmablauf zu gewährleisten.
Entwicklung: Aus technischer Sicht ist diese disruptive Technologie extrem ineffizient, bietet aber Vertrauen, wenn alle Rahmenparameter richtig abgesteckt sind. Unsere Entwicklung ist immer, soweit nicht anders gewünscht, agil und mit viel Kundeninteraktion verbunden, um inkonsistente Informationsstände zu vermeiden.

Leistungsspektrum für Cyber Security

Weitere sinnvolle Leistungen im Rahmen eines IT-Sicherheits-Audits

Smart Contract Audit: Smart Contracts sind Programme, die dezentral von jedem Teilnehmer im Netzwerk ausgeführt werden. Daher erfordern Smart Contracts sorgfältigere Prüfungen, da sie wirtschaftlich lohnende Ziele für Hacker sind.
Penetration Test: Penetration Tests sind simulierte Angriffe aus externen oder internen Quellen, um die Sicherheit von Webanwendungen, Apps, Netzwerken und Infrastrukturen zu ermitteln und etwaige Schwachstellen aufzudecken.
Statische Code-Analyse: Die statische Codeanalyse, auch bekannt als Quellcodeanalyse, wird in der Regel im Rahmen einer Code-Überprüfung durchgeführt und findet in der Implementierungsphase eines Security Development Lifecycle (SDL) statt.
Cloud Security: Aufgrund der steigenden Komplexität bei Cloud-Infrastrukturen sind viele Dienste fehlerhaft konfiguriert. Wir helfen Ihnen Fehlkonfigurationen und dessen Auswirkungen zu identifizieren und zu eliminieren.

Programmiersprachen und Tools für die Blockchain-Entwicklung

Folgende Tools und Sprachen bilden die Grundlage für die Entwicklung moderner Blockchain-Anwendungen, von dezentralen Finanzplattformen bis zu unternehmensinternen Lösungen:

Solidity: Verwendung: Hauptsprache für Smart Contracts auf Ethereum und kompatiblen Blockchains (z. B. Binance Smart Chain).

Merkmale: Ähnelt JavaScript/C++, Turing-vollständig, starke Community-Unterstützung.

Beispiele: DeFi-Protokolle wie Uniswap, NFTs.
Rust: Verwendung: Hochperformante Blockchains wie Solana, Tari oder Polkadot.

Merkmale: Fokus auf Sicherheit und Speichereffizienz, ideal für skalierbare Netzwerke.
Python: Verwendung: Prototyping, Datenanalyse, Integration mit Frameworks wie Hyperledger.

Merkmale: Einfache Syntax, Bibliotheken wie Web3.py für Ethereum-Interaktion.
JavaScript/TypeScript: Verwendung: Entwicklung dezentraler Apps (dApps) via Node.js oder Web3.js.

Merkmale: Breite Verwendung im Frontend/Backend, Integration mit Tools wie Truffle.
Go (Golang): Verwendung: Enterprise-Blockchains wie Hyperledger Fabric.

Merkmale: Effiziente Parallelverarbeitung, modularer Aufbau.
Java: Verwendung: Private/permissioned Blockchains, Unternehmenslösungen.

Merkmale: Plattformunabhängigkeit, robuste Architektur.
C++: Verwendung: Kernentwicklung von Blockchains (z. B. Bitcoin oder Monero).

Merkmale: Hohe Leistung, Kontrolle über Ressourcenmanagement.
Vyper: Verwendung: Sicherheitsorientierte Smart Contracts auf Ethereum.

Merkmale: Vereinfachte Syntax im Vergleich zu Solidity, geringeres Fehlerrisiko.

Folgende Entwicklungstools und Frameworks gibt es:

Truffle Suite: Zweck: Entwicklung, Testen und Bereitstellung von Ethereum-Smart Contracts.

Features: Integriert Testing-Tools, Debugging und Skriptautomatisierung.
Remix IDE: Zweck: Browserbasiertes Tool zum Schreiben und Deployen von Smart Contracts.

Features: Direkte Interaktion mit Ethereum, Solidity-Unterstützung.
Hardhat: Zweck: Ethereum-Entwicklung mit Fokus auf Testing und Debugging.

Features: Lokale Testnetze, Plugins für erweiterte Funktionalität.
Web3.js/Ethers.js: Zweck: JavaScript-Bibliotheken zur Interaktion mit Ethereum-Knoten.

Features: Vereinfachte Integration von dApps in Frontends.
Geth: Zweck: Implementierung eines Ethereum-Clients in Go.

Features: Betrieb von Nodes, Mining, Transaktionsabwicklung.
Hyperledger Fabric: Zweck: Entwicklung privater Unternehmensblockchains.

Features: Modularität, Datenschutz via ‚Channels', Skalierbarkeit.
Substrate (Rust): Zweck: Baukastensystem für maßgeschneiderte Blockchains (z. B. Polkadot).

Features: Plug-and-Play-Module, schnelle Prototypenerstellung.
MetaMask: Zweck: Wallet-Integration für dApps im Browser.

Features: Schlüsselmanagement, Transaktionssignierung.
Chainlink: Zweck: Oracle-Netzwerk für Smart Contracts mit externen Datenquellen.

Features: Dezentrale Datenfeed-Integration.

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