Datenspeicherung der Zukunft Datenbanken und Blockchains als Dreamteam?

Ein Gastbeitrag von Gregor Bauer *

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Mit ihrem dezentralen, unveränderlichem Speicheransatz brachte die Blockchain-Technologie völlig neue Möglichkeiten. Die Entwicklung lässt allerdings Fragen offen: Wie gut lassen sich Blockchains mit klassischen Datenbanken kombinieren und wie sehen Anwendungsfälle der Zukunft aus?

Möglicherweise erleben wir eine hybride Zukunft aus alter und neuer Welt, aus herkömmlichen Datenbanken und Blockchains.
Möglicherweise erleben wir eine hybride Zukunft aus alter und neuer Welt, aus herkömmlichen Datenbanken und Blockchains.
(Bild: Gerd Altmann (geralt) / Pixabay)

Traditionelle Datenbanken blicken nicht nur auf eine lange Geschichte voller Innovationen und Erfolge zurück, ihre stetige Weiterentwicklung schafft auch neue Use Cases und ist ein wichtiger Aspekt der fortschreitenden Digitalisierung. Egal ob bei der App auf dem Smartphone, das Verwaltungsprogramm eines Unternehmens oder das Content-Management-System einer Redaktion – das Verwalten von Massen an Daten ist eine treibende Kraft, die unseren Alltag maßgeblich bestimmt.

Mit dem Aufkommen der Blockchain-Technologie entstand eine völlig neue Herangehensweise an das Speichern von Daten: Ein dezentraler Ansatz macht alle involvierten Nutzer zu einem Teil des öffentlichen Verifizierungsvorgangs, der gespeicherte, verschlüsselte Informationen, etwa durchgeführte Transaktionen, sowohl transparent macht als auch Manipulationen verhindert.

Herkömmliche Datenbanken arbeiten mit einer gänzlich anderen Herangehensweise und verwenden eine Client-Server-Netzwerkarchitektur. Daten bleiben dabei zentral auf einem Server gespeichert, wo der Nutzer sie abrufen oder ändern kann ¬– die Hoheit über diese Daten verbleibt allerdings bei den jeweiligen Administratoren, die die Zugriffsdaten auch verwalten.

Hier zeigt sich bereits die erste Schwachstelle der traditionellen Datenbanken: Angreifer könnten die hinterlegten Informationen verändern, löschen oder stehlen. In der Praxis führt dies nicht selten zu schwerwiegenden Problemen, wie beispielsweise Data Breaches mit Millionen von entwendeten Passwörtern und unvorhersehbaren Konsequenzen für die Betroffenen.

Einsatz in der Praxis

Obwohl sich ein Vergleich zwischen Datenbanken und Blockchain auch in Hinsicht auf zukünftige Anwendungsfälle geradezu aufzwingt, gilt natürlich, dass beide Technologien neben zahlreichen Vor- und Nachteilen sehr wohl ihre Daseinsberechtigung haben, denn die unterschiedlichen Ansätze erfüllen verschiedene Use Cases und Anforderungen.

Gerade dieser Aspekt macht eine etwaige Kombination aus beiden Technologien reizvoll. Dazu ein Beispiel: Der Transport von Gefahrstoffen, etwa auf Containerschiffen, setzt eine engmaschige Überwachung der Lieferwege voraus, in einigen Fällen darf auch die Temperatur einen bestimmten Schwellwert nicht überschreiten.

In diesem Szenario nimmt die Blockchain eine zentrale Stellung ein und speichert die wichtigsten Daten, hier also die Temperatur der Fracht, in sinnvollen zeitlichen Abständen. Die Informationen sind damit vor nachträglicher Manipulation gesichert und dank der dezentralen Architektur auch vor möglichen Cyberattacken praktisch immun.

An dieser Stelle zeigen sich einige aktuellen Grenzen der Blockchain-Technologie. Das Hinzufügen von neuen Blöcken, die im Beispiel die Temperatur des Gefahrenguts beinhalten, geht auf Grund des Validierungsprozesses, auch Proof-of-Work-Operationen genannt, nur langsam vonstatten. Auch sind die Blöcke sehr limitiert, was die Menge der Daten angeht, die sie speichern können. Hier kommen herkömmliche Datenbanken ins Spiel. Während die wichtigsten Daten auf der Blockchain gespeichert sind, kann eine lokale Datenbank die Metadaten wie Standorte, Verladevorgänge oder Zollinformationen aufnehmen.

Für diesen Zweck eignen sich mobile und internetfähige Geräte am Container, die sowohl die Temperatur auf der Blockchain speichern als auch alle sonstigen Daten entweder in das entsprechende Backend einspielen oder sie in einer lokalen Datenbank speichern. Durch das Zusammenführen der gesammelten Informationen ist schließlich die komplette Route des Containers sowie die Temperatur nachzuvollziehen.

Datenbanken der Zukunft

Das praktische Beispiel der Container lässt sich beliebig auf aktuelle Alltagsprobleme ausweiten. So kann die Unveränderlichkeit von Daten auf der Blockchain etwa helfen, die Ersatzteile von Gebrauchtwagen zu identifizieren oder Produktionsketten unterbrechungsfrei zu verfolgen. Die Einsatzmöglichkeiten der Blockchain-Technologie und traditionellen Datenbankmodellen können also wohl voneinander profitieren.

Besonders die Anonymisierung und dezentralen Peer-to-Peer-Verwaltung – bei Transaktionen entfällt zum Beispiel die Bank als Vermittler – bieten viele Möglichkeiten für das sichere Speichern von Daten. An anderen Orten stößt die Blockchain allerdings an ihre Grenzen, neben dem sehr hohen Energieverbrauch, den die erforderlichen Rechenleistungen benötigen, sind vor allem die Skalierbarkeit und die Komplexität große Probleme.

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Etliche Branchen haben das Potential der Blockchain bereits erkannt und setzen die Technologie in der Praxis ein. Besonders die Finanzmärkte zählen dazu, aber auch das Gesundheitswesen, Regierungen und nicht zuletzt der IT-Bereich, in dem die Blockchain etwa bei intelligenten Netzwerken und IoT-Geräten zum Einsatz kommt.

Gregor Bauer
Gregor Bauer
(Bild: Couchbase)

Datenbanken und Blockchain – die beiden unterschiedlichen Ansätze der Datenspeicherung gehen heute zum größten Teil noch unterschiedliche Wege. Die Möglichkeiten, die sich aus der Kombination ergeben können, sind allerdings enorm. Hier gibt es aktuell noch keine vorgegebenen Wege, vielmehr gilt es, Pionierarbeit zu leisten. Wir sehen, dass die beiden Technologien sich aufeinander zu bewegen und möglicherweise werden wir eine hybride Zukunft aus herkömmlichen Datenbanken und Blockchains erleben.

* Gregor Bauer ist Senior Solutions Engineer Central Europe bei Couchbase.

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