Klassifizierung von Blockchain-basierten Anwendungen: Eine Konzeptualisierung aus Anwenderperspektive

Die Blockchain (BC) und die ihr zugrundeliegende Distributed-Ledger-Technologie (DLT), bekannt geworden vor allem durch die Kryptowährung Bitcoin, bieten eine viel diskutierte alternative Möglichkeit, Transaktionen digital auszuführen, aufzuzeichnen und zu verarbeiten [1]. Vor der Einführung dieser disruptiven Technologie konnten Transaktionsdaten in der Regel nur von einer Instanz zentral verwaltet werden. Durch die Eigenschaften der Blockchain[1] und eine technische Übereinkunft mehrerer unterschiedlicher Parteien, dem sogenannten Konsensus, ist es nun zum ersten Mal möglich, beliebig viele gleichgestellte Kopien von Transaktionen ohne einen zentralen Intermediär zu verwalten und im Konfliktfall (z. B. Doublespending bereits ausgegebener digitaler Währung) zu synchronisieren [2].

Trotz vieler bekannter Vorteile, wie beispielsweise der erhöhten Authentizität und Sicherheit, ist es vor allem für Praktiker nach wie vor schwierig, konkrete Anwendungsbereiche für Blockchain-basierte Applikationen zu identifizieren [3]. Während Startups schneller disruptive Technologien operationalisieren und neue Geschäftsmodelle schaffen, hadern grosse etablierte Unternehmen bedingt durch bestehende Prozesse und Altsysteme mit der Umsetzung innovativer Services [4].

Der vorliegende Beitrag setzt hier an und präsentiert eine branchenunabhängige Typologie von Anwendungsfeldern, welche nicht nur zur Analyse bestehender Blockchain-Applikationen dient, sondern auch Anwendern eine Orientierung bietet, welche generellen Einsatzmöglichkeiten es für die Blockchain gibt und wie komplex eine erste Implementierung der jeweiligen Anwendungen ausfallen kann.

Kooperations- und Prozesskomplexität Blockchain-basierter Anwendungen

Blockchain-Applikationen lassen sich anhand zwei grundsätzlicher Dimensionen charakterisieren, die die Auswirkungen der Nutzung einer Blockchain-basierten, dezentralen Plattform auf vorhandene Kooperationsstrukturen und Prozesse repräsentieren: die Kooperations- und die Prozesskomplexität. Da die technischen Eigenschaften der Technologie ein verteiltes Management von Transaktionen jeglicher Art ermöglichen, wird eine vertrauenswürdige Partei für die Authentifizierung der Transaktionen nicht mehr benötigt. Diese Disintermediation führt nicht nur zu einem «Re-Design» von Prozessen, sondern resultiert auch in einer Veränderung der Teilnehmer bestehender Geschäftsstrukturen (bspw. Unternehmen im Finanznetzwerk). Beide Dimensionen werden im Folgenden genauer erläutert:

Kooperationskomplexität

Eine Schwierigkeit bei der Nutzung von Blockchain-basierten, dezentralen Plattformen liegt oftmals in der Peer-to-Peer-Struktur, die alle Teilnehmer gleichstellt. Für die Implementierung einer solchen Plattform müssen gemeinsame Geschäftsprozesse und Aktivitäten in einem ersten Schritt in eine programmierbare Logik übersetzt und im Rahmen eines spezifischen Blockchain-Tech-Stacks repliziert werden. Bevor ein spezifisches Blockchain-Netzwerk initiiert wird, müssen sich die verschiedenen Akteure also beispielsweise auf eine gemeinsame Plattform und ein spezifisches Protokoll einigen. Änderungen des Protokolls, zum Beispiel für die Integration weiterer Funktionalitäten, können nur mit Zustimmung aller am Blockchain-Konsortium Beteiligten vorgenommen werden, was zu einem Mehraufwand an Koordination zwischen den verschiedenen Parteien führen kann. Je stärker die bestehenden Kooperationsstrukturen durch den Einsatz der Blockchain verändert werden, umso schwieriger gestaltet sich die Kooperation. Während einige Anwendungsfälle bestehende Strukturen in der Finanzindustrie nur unwesentlich verändern, ist Bitcoin ein Beispiel für eine völlige Disintermediation des Zahlungssystems und somit die wohl grösstmögliche Strukturveränderung. Ebenso wird die Koordination untereinander herausfordernder, je mehr Geschäftsprozesse durch die Blockchain formalisiert werden. Daher ist die Kooperationskomplexität die erste Dimension des Frameworks [5].

Prozesskomplexität

Die zweite Dimension des Frameworks ist die Prozesskomplexität. Die Smart-Contract-Funktionalität, d. h. das automatische Ausführen von Regeln und Anweisungen auf Basis von auf der Blockchain gespeicherten Geschäftslogiken, bietet ein enormes Potenzial für viele Unternehmen. Da die Konsistenz von Transaktionsdaten durch die revisionssichere Speicherung des replizierten Ledgers verbessert wird, ermöglichen Smart Contracts eine automatisierte Ausführung fast aller vor- und nachgelagerten Aufgaben, zum Beispiel könnten beim Kauf einer Kryptowährung alle steuerrelevanten Daten direkt an die zuständige Behörde weitergeleitet werden. Aus technologischer Sicht ist die Blockchain geradezu für die Prozessoptimierung prädestiniert und kann Transaktionskosten drastisch reduzieren [6]. Je nachdem, wie viele Prozesse automatisiert werden und wie viele Kooperationspartner an einem Prozess beteiligt sind, kann sich die Komplexität der Konzeption und Implementierung von Smart Contracts jedoch von Anwendung zu Anwendung stark voneinander unterscheiden.

Basierend auf diesen beiden Dimensionen ergibt sich das folgende Framework mit den vier Dimensionen Record Keeping, Automatisierung, Tokenisierung und Platforming:

Figure 1: Framework zur Klassifizierung von Blockchain-basierten Anwendungen

Record Keeping

Alle Einträge, die auf einer offenen Blockchain dargestellt werden, sind grundsätzlich für alle Teilnehmer des Netzwerks pseudonymisiert nachvollziehbar. Jeder Block besteht aus kryptographisch versiegelten Transaktionsdaten, welche eine erhöhte Manipulationssicherheit aufweisen. Nur durch Zustimmung aller beteiligten Knoten kann eine Transaktion rückgängig gemacht werden. Dadurch dass die auf einer Blockchain festgehaltenen Daten unveränderlich, transparent, vollständig und damit absolut integer sind, wird eine Vielzahl von dokumentierenden Anwendungsfällen ermöglicht, von der Sicherstellung der Herkunft beliebiger Zertifikate im Bereich der Compliance bis hin zur automatisierten Prüfung von digitalisierten Datensätzen. Ist eine vollständige Transparenz nicht erwünscht, besteht die Möglichkeit einer geschlossenen Lösung, auf die nur eine begrenzte Anzahl von Nutzern Zugriff hat. Die digitale Prüfung von Dokumenten oder eine Nachverfolgung von in Registern geführten Objekten stellen einen wichtigen Wirtschaftsfaktor dar. Mögliche Anwender sind nicht nur prüfende Unternehmen, Auditoren oder Zertifizierer, sondern auch Hersteller bei der Verfolgung ihrer Produkte. Unternehmen, die in diesem Anwendungsbereich einen geschäftlichen Nutzen anstreben, können als Integrity Seeker bezeichnet werden. Primär geht es nicht darum, neue Geschäftsmodelle zu etablieren, sondern die Blockchain als revisionssichere Datenbank zu nutzen. Durch ein geringes Mass an Smart-Contract-Funktionalität hält sich der Umsetzungsaufwand im Vergleich zu anderen Blockchain-Lösungen in Grenzen und es ergibt sich ein schneller Nutzen. Ein Pilotprojekt in diesem Bereich ist zum Beispiel die fälschungssichere Überprüfung von Zeugnissen.

Automatisierung

Die Distributed-Ledger-Technologie kann nicht nur Ineffizienzen bei der gemeinsamen Nutzung von Daten beheben, sondern auch zu einem Paradigmenwechsel bei der Automatisierung von Geschäftsinteraktionen führen. Konventionelle Geschäftsprozesse basieren auf siloartigen IT-Services, die innerhalb der Organisationen und zwischen Unternehmenseinheiten abgewickelt werden. Für weitere Effizienzpotentiale müssen die Geschäftslogiken daher als unternehmensübergreifende End-to-end-Prozesse verstanden werden. Wo ein Blockchain- und DLT-basiertes, vollständig verteiltes Peer-to-Peer-System eine gemeinsame Sicht auf einen Prozessstatus schafft, können mehrere unbekannte Akteure Informationen austauschen und die Integrität des entsprechenden Prozesses sicherstellen. Die Regeln und Richtlinien für verschiedenste Arbeitsabläufe werden in Form von ausführbaren Codesegmenten in Smart Contracts abgebildet. Prozessschritte sind für die Nutzer mit Anbindung zur dezentralen Plattform transparenter nachvollziehbar. Dies führt zu einer neuen Art der nahtlosen Integration und Echtzeit-Auditierung mit einer reduzierten Abhängigkeit gegenüber einzelnen IT-Providern. Umso mehr Prozesse und Funktionalitäten auf der Blockchain abgebildet werden, umso komplexer wird die technische Implementierung und Integration. Unternehmen, die eine Prozessoptimierung durch automatisierte Geschäftsprozesse anstreben, werden als Efficiency Gainer bezeichnet. Insbesondere Anwendungen in der Handelsfinanzierung und der Logistik zeigen diese prozessualen Vorteile des Smart-Contract-Konzepts auf. Die Plattform TradeLens trägt hier zur Digitalisierung der globalen Lieferkette zwischen Händler, Frachtführer, Inlandstransport, Häfen und Terminals, Seeschifffahrt, Zollbehörden, anderen Behörden und weiteren Teilnehmern bei, indem diese durch die Blockchain zum ersten Mal auf Basis sicherer Berechtigungs- und Identitätsframeworks kollaborieren. Wo mangelndes Vertrauen im Datenaustausch zwischen den Akteuren eine Kollaboration behindert, ermöglicht die Blockchain eine Single-Source-of-Truth zwischen gleichberechtigten Supply-Chain-Partnern. Unternehmensübergreifende Geschäftsprozesse, z. B. Import- und Exportabwicklung, sind vorab programmiert, in die Blockchain integriert und werden im Netzwerk verteilt und ausgeführt, so dass kein Teilnehmer die Geschäftslogik ändern kann. Allerdings ist die Implementierung komplexer Smart Contracts fehleranfälliger, was zu einer erhöhten Prozesskomplexität führen kann.

Tokenisierung

Da die auf der Blockchain gespeicherten Daten nicht manipuliert werden können, können auch Werte wie Zugriffsrechte, das Eigentum an Gütern oder immaterielle Vermögenswerte mit bestimmten Eigenschaften darauf repräsentiert und gespeichert werden. Diese Werte lassen sich innerhalb des Systems effizient von einem Akteur auf einen anderen übertragen. Diese Transferfähigkeit wird als Grundlage des sogenannten Internet der Werte gesehen, das die heutige zentralisierte Informationsarchitektur ergänzen soll. Kryptowährungen stellen die offensichtlichsten Anwendungen dar, bei denen die Eigentumsrechte «on-chain», d. h. auf dem verteilten Ledger, abgebildet werden. Eine innovativere Art der Transaktionsaufzeichnung ist die sogenannte Tokenisierung. Sie beschreibt die Digitalisierung von Vermögenswerten, die bestimmte Rechte mit realen Werten verknüpft, um Handel und Abwicklung zu erleichtern. Der Nutzen der Blockchain als gemeinsamer Plattform basiert nicht allein auf einem Effizienzgewinn durch automatisierte Smart Contracts, sondern auch auf der Reduktion von Schnittstellen, die dadurch entsteht, dass die Teilnehmer nicht nur mit einer gemeinsamen, verteilten Datenbank arbeiten, sondern auch mit einer gemeinsamen Prozesslogik und somit einem gemeinsamen Backend. Damit sich ein tokenbasiertes Geschäftsmodell etablieren und einen Netzwerkeffekt auslösen kann, wird zunächst ein sogenanntes «Minimal-viable-Ecosystem» benötigt, um minimale Anforderungen an den Austausch und den Handel von Werten sicherzustellen, wie zum Beispiel die Liquidität. Kryptowährungen, wie z. B. Bitcoins, sind eine Art von Token, die die Fähigkeit aufweisen, mit anderen Vermögenswerten desselben Typs getauscht zu werden. Ich muss nicht einen bestimmten Bitcoin besitzen, da jeder Bitcoin denselben Wert und dieselbe Funktion besitzt und daher vollkommen austauschbar ist. Es können aber auch einzigartige, nicht-austauschbare (nicht-fungible; vgl. den englischen Ausdruck non-fungible) Vermögenswerte auf der Blockchain dargestellt werden. Infolgedessen können verteilte Plattformen entstehen, um sowohl Eigentums- als auch Nutzungsrechte oder den Lebenszyklus jedweder Objekte abzubilden. Organisationen, die sich mit Fähigkeiten zur Tokenisierung befassen, sind sogenannte Transactioners. Das Konzept der Tokenisierung bietet viele Vorteile, wie z. B. Fractional Ownership oder erhöhte Liquidität. Insbesondere die digitale Repräsentation von bestehenden Vermögenswerten, wie z. B. Aktien oder Anleihen hat sich bisher zu einem vielversprechenden Anwendungsfall in der Finanzindustrie entwickelt, dem Praktiker in der Vermögensverwaltung ein Einsparungspotenzial allein beim Kauf und Verkauf von Fonds von bis zu 2,7 Milliarden Dollar pro Jahr prognostizieren [7]. Binance, eine der grössten und bekanntesten Kryptobörsen der Welt, hat beispielsweise bereits angefangen, Tesla-Aktien als Token abzubilden und auf ihrer Plattform zu vertreiben.

Platforming

Die Dezentralität und Unveränderbarkeit der Blockchain und die Möglichkeiten, die durch die Tokenisierung und Smart Contracts entstehen, besitzen das Potenzial, die Geschäftsmodelle vieler Organisationen in Frage zu stellen. Es wird angenommen, dass Blockchain-basierte Plattformen unter anderem bestehende Finanzmarktinfrastrukturen transformieren werden, wie es sich zum Beispiel das Schweizer Digital Asset Ecosystem um Daura zum Ziel gemacht hat. Da die Emission von Aktien für die Erschliessung von Fremdkapital traditionell mit hohen Kosten verbunden ist, war dieser Markt insbesondere für KMU bisher nicht wirtschaftlich bzw. zugänglich. Eine DLT-basierten Infrastruktur hilft den Markt zu demokratisieren, da zum Beispiel durch den Wegfall von Intermediären Kosten reduziert werden können. Hier erschliessen sich neue Geschäftsmöglichkeiten, die vor Blockchain nicht möglich oder nicht wirtschaftlich tragfähig waren.

Schauen wir uns beispielsweise den Schweizer Aktienmarkt an, so müssen wir feststellen, dass nur die wenigsten Unternehmen an der Börse kotiert sind. Und dies, obschon KMU das Rückgrat unserer Wirtschaft sind. Analog dazu ist auch der KMU-Fremdkapitalmarkt nicht öffentlich zugänglich, sondern traditionell in der Hand von Banken. Eine DLT-Handelsplattform könnte KMU durch tiefere Emissionskosten und Zugangsbarrieren die Erschliessung von weiteren Finanzquellen ermöglichen. Die Öffnung dieser Anlageklasse könnte dabei nicht nur KMU und Investoren begünstigen, sondern auch gebundenes Kapital aus den Bankbilanzen befreien und es für weitere wirtschaftsfördernde Aktivitäten freigeben.

Auch im Umfeld traditioneller Finanzanlagen können durch den Einsatz von DLT Effizienzsteigerungen erzielt werden. Dies kann anhand des Einsatzes von Smart Contracts erläutert werden. So kann man sich smarte und automatisierte Lösungen für die Abwicklung von strukturierten Finanzprodukten vorstellen. Bei den sogenannten Special Purpose Acquisition Companies (SPAC) sehen wir konkret ein Anwendungsbeispiel: SPACs sammeln an der Börse Gelder ein, um diese über einen festgelegten Zeitraum, üblicherweise 18 bis 24 Monate, in private Unternehmen zu investieren und diese so an die Börse zu bringen, ohne den kostspieligen und langwierigen IPO-Prozess zu durchlaufen. Kann jedoch in der festgelegten Zeit kein Investitionsobjekt identifiziert werden, gehen die Gelder zurück an die Anleger. Diese Rückzahlung könnte durch Smart Contracts komplett automatisiert abgewickelt werden. Zusätzlich wird so das Anlagerisiko für Investoren minimiert.

Spezifische technische Elemente, wie bspw. Kryptographie, digitale Signaturen und die Peer-to-Peer-Struktur können als inhärente Eigenschaften der Distributed-Ledger-Technologie zudem eine neue Basis für Geschäftsplattformen schaffen, welche die Entwicklung von Ecosystemen in interdisziplinären Unternehmensnetzwerken unterstützen. Insbesondere als Infrastruktur für datengetriebene Geschäftsmodelle stellen so genannte Blockchain-basierte Ecosysteme einen nächsten Schritt in der Digitalisierung dar. Der verteilte Konsens ersetzt die Rolle einer vertrauenswürdigen dritten Partei und stellt sicher, dass alle Teilnehmer effizienter kollaborieren. Da jedes Business Ecosystem einen Wert für seine Nutzer und Kunden generieren muss, erzielen diese Anwendungen durch hohe strukturelle sowie prozessuale Implikationen überdurchschnittliche Vorteile gegenüber konventionellen Lösungen. Ein Beispiel für so eine Implikation ist die Eliminierung des Gegenparteirisikos durch die regelbasierte, automatische Transaktionsausführung mithilfe von Smart Contracts, relevant z. B. bei Zahlung gegen Lieferung. Befinden sich beide Werte, sowohl die Währung als auch der zu erwerbende Wertgegenstand, wie z. B. eine Aktie, in Form von Token auf der Blockchain, entfällt die Notwendigkeit eines Mittelsmanns, da die Transaktion nur dann vorgenommen wird, wenn beide Parteien den jeweiligen Token an den Smart Contract gesendet und somit die Vertragsbedingungen erfüllt haben. Platforming ermöglicht es, Marktplätze zu schaffen, die Verkäufer und Käufer direkt zusammenbringen und ihnen erlauben, Transaktionen durch Smart Contracts zu automatisieren. Dieses Modell eignet sich ebenso für die Shared Economy. Konsumenten werden zunehmend zu «Prosumern», die gleichzeitig als Anbieter und Nachfrager von Gebrauchsgegenständen auftreten, ohne dass ein Mittelsmann für die Koordination verantwortlich wäre.

Da die Operationalisierung Blockchain-basierter Plattformen und der Übergang zu den anderen Anwendungsbereichen fliessend ist, können sich viele Blockchain-Applikationen zu solchen Infrastrukturen entwickeln. Aufgrund der vielen Stakeholder und der hohen Relevanz der Smart-Contract-Funktionalität ist eine Implementierung mit erheblicher Komplexität verbunden. Organisationen, die nach Blockchain-fähigen Plattformen streben, werden als hochgradig disruptive Innovatoren eingestuft.

Anwendung, Diskussion und Ausblick

Zur Veranschaulichung des Frameworks wurde eine Stichprobe aus Schweizer Blockchain- und DLT-FinTechs erhoben und den vier Anwendungsfeldern zugeordnet. Die Daten hierzu wurden von Crunchbase abgerufen, wo die Suche nach “Blockchain”, “Distributed Ledger” und “FinTech” 47 Treffer ergab. Im Rahmen einer zweimonatigen Recherche im März 2020 wurden die einzelnen Dienstleistungen analysiert, gruppiert und den entsprechenden Dimensionen zugeordnet. Wenn mehrere Dienstleistungen angeboten werden, wurden nur die Kerndienstleistungen berücksichtigt. Drei FinTechs wurden aufgrund undefinierbarer Use Cases nicht berücksichtigt. Die Ergebnisse der Analyse sind in der folgenden Tabelle dargestellt:

 Record KeepingAutomationTokenizationPlatforming
Cryptocurrencies102
Asset Management114
Custody4
Token Issuance5
Smart Contracts3
Data Management3
Reporting2
Banking Infrastructure22
Identity Management14
Total in %14%16%52%18%

Interessanterweise beziehen sich mehr als 50 % aller Angebote in der Schweiz auf Tokenisierung. Nur 18 % spezialisieren sich auf Platforming, während 16 % sich auf Prozessoptimierung konzentrieren. Auch Record-Keeping-Lösungen sind mit 14 % unterrepräsentiert, wobei davon auszugehen ist, dass diese Anwendungen in starker Konkurrenz zur herkömmlichen ICT stehen. Obwohl die Ergebnisse vermutlich einen branchenspezifischen Fokus widerspiegeln und Anwendungsbereiche in einer bestimmten Domäne aufzeigen, muss die Praktikabilität dieses Frameworks weiter in der Praxis validiert werden. Nichtsdestotrotz bietet das Framework einen ersten Anhaltspunkt für Praktiker, das Thema «Blockchain» in einem ersten Schritt diskutierbar zu machen. Es stellt einen wichtigen Schritt dar, um Use Cases auf eine neue Art und Weise zu verstehen und zu formalisieren.

Allen, die tiefer in die Materie und Begrifflichkeiten rund um die Distributed-Ledger-Technologie eintauchen möchten, möchten wir noch unser Blockwiki.com ans Herz legen.


[1] Anonymität, Unveränderbarkeit, Dezentralität, Transparenz, Single Point of Truth, Programmierbarkeit (nachzulesen unter anderem auf dem CC Ecosystems Blog)


Quellen

[1] S. Nakamoto, “Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System”, Whitepaper, 2008.

[2] R. Beck, M. Avital, M. Rossi and J.B. Thatcher, “Blockchain technology in business and information systems research”, Business & Information Systems Engineering 59(6), 2017, 381-384.

[3] M. Rossi, C. Mueller-Bloch, J. Thatcher and R. Beck, “Blockchain Research in Information Systems Current Trends and an Inclusive Future Research Agenda”, Journal of the Association for Information Systems 20(9), 2019, 1388-1403.

[4] C. Christensen, The Innovator’s Dilemma: The Revolutionary Book that Will Change the Way You Do Business, HarperCollins, 2003.

[5] M. Zachariadis, G. Hileman and S.V. Scott, “Governance and control in distributed ledgers: Understanding the challenges facing blockchain technology in financial services”, Information and Organization 29(2), 2019,105-117.

[6] C. Catalini and J.S Gans, “Some Simple Economics of Blockchain”, Communications of ACM 63(7), 2016, 80-90.

[7] A. Mooney, Blockchain ‘could save asset managers $2.7bn a year’, Financial Times, 2018, https://www.ft.com/content/b6171016-171f-11e8-9e9c-25c814761640

Roger Heines

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