Blockchain in der Logistik: Status quo und Anwendungsbereiche

Anna Lisa Junge, Oliver Grunow und Frank Straube

Dieser Beitrag zielt darauf ab, eine Übersicht über die Technologie Blockchain (BC) und ihre Anwendung in der Logistik zu verschaffen. Zu diesem Zweck werden die Grundlagen von BC erläutert und die Vielfalt der technologischen und organisatorischen Gestaltungsmöglichkeiten aufgezeigt. Es werden die technologischen BC-Prinzipien zusammengefasst und daraus Charakteristika und Nutzen einer Anwendung abgeleitet. Anschließend werden Beispiele aus Praxis- und Forschungsprojekten in der Logistik vorgestellt. In dem Fazit werden die technologischen Prinzipien, Charakteristika und Nutzen den existierenden Anwendungsfällen gegenübergestellt und Anwendungspotenziale und Herausforderungen kritisch betrachtet.

Laut einer kürzlich erschienen Studie sind Micropayments, Kapitalmarkt, Identity Management und Logistik die Bereiche, in denen der Einsatz der Blockchain (BC) bereits stattfindet und zudem am ehesten vorstellbar ist. Ein Großteil der teilgenommenen Unternehmen befindet sich noch in der Beobachtungsphase der BC-Technologie, da die Anwendungsfälle teilweise noch nicht klar sind und sich auch der Wissensaufbau in einem frühen Stadium befindet. Somit wird die Technologie noch nicht als marktreif angesehen [1]. 

Heutige Herausforderungen in der Logistik, die von der BC-Technologie gelöst werden können, sind fehlende Transparenz, Zurückhaltung von Organisationen, relevante Informationen zu teilen und das Risiko, relevante Informationen, Produkte oder Dokumentation betreffend entlang der Logistikkette zu verlieren. Das Ziel dieses Beitrags ist eine Darstellung der meist prototypischen Anwendungsfälle von BC in der Logistik.


Technologisches Konzept und Grundlagen

Um Potenziale genauer bewerten zu können, soll im Folgenden eine Einführung in die Funktionsweise von BC-basierten Anwendungen und die Variation der technologischen Auslegung gegeben werden.

Um eine Vorstellung zu bekommen, welche Einsatzmöglichkeiten in wertschöpfenden Wirtschaftszweigen wie Produktion und Logistik für Blockchain existieren, ist es wichtig, ein Verständnis für Prinzip, Merkmale, Nutzen, Herausforderungen sowie Varianten- und Einsatzvielfalt zu entwickeln. Ursprünglich sind BC-Technologien aufgekommen, um neue Formen der digitalen Währungen zu unterstützen. Vereinfacht lässt sich eine BC als eine verteilte Datenbank bezeichnen, die über mehrere Standorte hinweg repliziert und gemeinsam von einem Kollektiv betrieben wird.

 


Bild 1: Prinzip der BC-Technologie [3, 5].

BC ist eine digitale Technologie, die Kryptografie, Datenmanagement-, Netzwerk- und Anreizmechanismen kombiniert, um die Prüfung, Ausführung und Aufzeichnung von Transaktionen zwischen Parteien zu unterstützen. Ein BC-Ledger ist eine Liste (Chain) von Gruppen (Blöcke) von Transaktionen [2]. Die Teilnehmer, die eine Transaktion vorschlagen, können sie zu einem Pool von Transaktionen hinzufügen, die im Ledger verbucht werden sollen. Die verarbeitenden Knoten innerhalb dieser BC-Community nehmen einige dieser Transaktionen auf, überprüfen ihre Integrität und speichern sie in neuen Blöcken. Der Inhalt des BC-Ledgers wird über viele verteilte Verarbeitungsknoten hinweg redundant gespeichert. Diese Knoten betreiben gemeinsam das BC-System, ohne die zentrale Steuerung eines einzelnen Intermediärs. Dennoch stellt das BC-System sicher, dass alle Knoten letztendlich einen Konsens über die Integrität und den gemeinsamen Inhalt des BC-Ledgers erzielen. Das geschieht mithilfe des BC-Verwaltungssystems, das als verteilter Konsensmechanismus bezeichnet werden kann. Dieser beruht auf Kryptographie und Peer-to-Peer (P2P) Prinzipien. Per Konsens zwischen den Netzwerkteilnehmenden, z. B. durch ein Mehrheitsprinzip, wird eine netzwerkweite Verifizierung des Systemstatus erreicht. Eine Ausprägung der Kryptografie ist die Hashfunktion. Diese Funktion oder Algorithmus erzeugt eine Zeichenreihenfolge mit fixer Länge. Diese Zeichenreihenfolge wird als Hashwert bezeichnet und kann als digitaler Fingerabdruck angesehen werden. Der Hashwert ist bei gleicher Informationseingabe in einen Block immer identisch und somit deterministisch. Das heißt, dass Manipulationen an einem Block durch einen automatisch abweichenden Hashwert sofort identifiziert werden können. Wenn nun diesem Hash bestimmte Zeichenreihen vorgegeben werden, entsteht ein gewisser Berechnungsaufwand. Dieses Rechenrätsel wird durch sogenannte Miner gelöst. Deren Aufwand wird z. B. bei Bitcoin durch die Ausgabe einer digitalen Währung belohnt. Der dabei berechnete Hashwert ermöglicht die permanente Hinterlegung des Blocks in der BC. An diesem Punkt entsteht die Sicherung der Informationen durch die BC [2-5]. 

Die durchgeführten Transaktionen können nicht nur Informationen zu Zahlungen beinhalten, sondern auch komplexere Datensätze zur Prozesskoordination. Denn alles, was mathematisch dargestellt werden kann, kann in der BC modelliert, gesichert und gehandelt werden. Somit kann eine BC neben der Datenbankfähigkeit, die die genannten Transaktionen zwischen Parteien aufzeichnet, die Funktion einer rechnergestützten Plattform zur Ausführung von Programmen (Smart Contracts) als Transaktionen erfüllen [4]. Diese Smart Contracts können autonom und in Echtzeit [6] Daten speichern, Transaktionen empfangen und senden und sogar mit anderen Contracts interagieren. Dies ist eine technologische Entwicklung, die eine Vielzahl von Möglichkeiten bietet, wie sich in der Zukunft dezentrale autonome Organisationen ausprägen werden [7]. 
 

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