„Kettenschutz“ – Die Blockchain-Technologie als Compliance ... · Gerade für das Thema Blockchain gilt das „Kugelfisch“-Kriterium von BITMARCK: Wir könnten ihn zubereiten,

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„Kettenschutz“ – Die Blockchain-Technologie

BITMARCK-Kundentag 2019

Essen, 23.05.2019

Dr. Thomas Müller und Sören Voigt

als Compliance-Garant in Disease-

Management-Programmen

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Blockchain – Was ist das?


Essen, 23.05.2019


Unsere Ziele

Gemeinsames

Verständnis der BC-

Technologie herstellen

– DMP-Workflow

entwerfen.

01 MotivationBlockchain aktuell

02IdeengeschichteWie kam der Mensch auf die

Blockchain?

03Mathematische

GrundlagenHashfunktionen und -puzzles

04 Technische UmsetzungWie entsteht eine Blockchain?

05

Agenda

EinsatzkriterienWann lohnt sich Blockchain?

06AnwendungsbeispielEntwurf eines realen DMP-

Workflows

Blockchain aktuell

Motivation

Blockchain ist die Zukunft – da muss die gesamte deutsche Industrie hin.

Friedrich Joussen, Vorstandschef der TUI, manager magazin, Mai 2017

Sogar McKinsey verspottet die Blockchain‚Milliarden versenkt‘ – Blockchain kommt unters Rasiermesser

manager magazin, Januar 2019

717.05.2019 │ BITMARCK-Kundentag 2019: „Kettenschutz“ – Die Blockchain-Technologie als Compliance-Garant in Disease-Management-Programmen

Woher rührt dieser krasse Sinneswandel?

– Viele Erwartungen an die Blockchain-Technologie waren überzogen.

– Zahlreiche frühe Blockchain-Projekte sind gescheitert, unter anderem, weil

» Blockchain nur „gemacht“ wurde, da es scheinbar alle tun und

» die Technologie noch nicht ausgereift war.

– Der spezifische Mehrwert der Blockchain-Technologie erschließt sich häufig nicht.

Wie ist es also aktuell um die Blockchain-Technologie bestellt?

MotivationBlockchain aktuell

In 2019, blockchains will start to become

boring.

…

But it* will become more useful.**

MIT Technology Review, Januar 2019

*i.e. blockchain technology

**Ab 2019 wird die Blockchain-Technologie langweiliger – aber nützlicher.

Ist doch klar:

Wir müssen uns

weiterhin mit

dem Thema

beschäftigen!

Und was folgt

nun daraus für

uns als

BITMARCKer?

Blockchain für Krankenkassen – Erster

Gesundheits-Hackathon in Leipzig

Das Team „New Kids on the Blockchain“

konnte die Jury mit einer Anwendung für

DMP-Programme überzeugen.

Krankenkasseninfo.de, Februar 2019

IBM has admitted that its blockchain-based trade platform, set up with shipping giant Maersk, is struggling to gain traction with other carriers.*

Rebecca Hill, The Register, Oktober 2018

Just one more thing

*Die IBM hat eingeräumt, dass ihre gemeinsam mit dem Schifffahrtsgiganten Maersk aufgesetzte Blockchain-

basierte Handelsplattform Schwierigkeiten hat, bei anderen Frachtunternehmen Akzeptanz zu finden.

Das bedeutet im Klartext:

Wenn eine Blockchain-Lösung funktionieren soll,

müssen sich möglichst viele dafür begeistern!

Wie kam der Mensch auf die Blockchain?

Ideengeschichte

Stellen Sie sich bitte einmal vor, Sie

besäßen eine wichtige Information.

Sie möchten den Besitz dieser

möglicherweise brisanten oder

vertraulichen Information

dokumentieren, ohne sie jedoch

preiszugeben.

Lösung um 1600: Anagramme.

*Dieses noch Unreife wird von mir bisher vergeblich vorgetragen.

Lösung heute: Blockchain.

Die BC-Technologie ist die Antwort auf die Frage:

Wie kann in einem Netzwerk, das aus einer

unbekannten Anzahl von Teilnehmern mit

unbekannter Zuverlässigkeit und Vertrauens-

würdigkeit besteht, Integrität* erreicht und

erhalten werden?

Hintergrund war der Wunsch, ein von Dritten

unabhängiges, digitales Zahlungssystem zu

entwickeln.

*Integrität bezeichnet die Sicherstellung der Korrektheit (Unversehrtheit) von Daten und der korrekten

Funktionsweise von Systemen.

Das Konzept der Blockchain wurde

erstmals 2008 von Satoshi Nakamoto

beschrieben.

Wer sich hinter dem Pseudonym

Satoshi Nakamoto verbirgt, ist bis

heute nicht geklärt.

Im Januar 2009 schuf Nakamoto den

ersten Block der Bitcoin-Blockchain und

damit das gleichnamige Kryptogeld.

Abbildung 1

Und was hatte Galileo nun entdeckt?

Die Phasen des Planeten Venus und

damit eine Bestätigung der Korrektheit

des Kopernikanischen Weltbildes –

damals durchaus brisant!

*Der Satz ist ein Anagramm des lateinischen Satzes "Cynthiae figuras aemulatur Mater Amorum, zu Deutsch etwa

"Die Mutter der Liebe (= der Planet Venus) ahmt die Gestalten der Mondgöttin (d. h. die Mondphasen) nach."

Hashfunktionen und -puzzles

Mathematische Grundlagen

Kryptologische Hashfunktionen bilden

eine Zeichenfolge beliebiger Länge

effizient auf eine Zeichenfolge fester

Länge ab, und zwar so, dass es

praktisch unmöglich ist, den Inhalt aus

dem Hashwert zu rekonstruieren und dass

praktisch keine Kollisionen gibt und dass es

(geringfügig) unterschiedliche Eingabewerte

zu völlig unterschiedlichen Hashwerten führen.

Veranschaulichung:

1 2 3

4 5 6

7 8 9

Beispiel:

Eingabe: Hallo

Ausgabe SHA256:

753692EC36ADB4C7

94C973945EB2A99C

1649703EA6F76BF2

59ABB4FB838E013E

Eingabe: Hello

Ausgabe SHA256:

185F8DB32271FE25

F561A6FC938B2E26

4306EC304EDA5180

07D1764826381969

Hashwerte lassen sich schnell berechnen. Ein Hashwert ist ein

digitaler Fingerabdruck und kann zur Entdeckung von Manipulationen

verwendet werden.

Hashpuzzles

Blocknummer 1

Nonce (Zahlenwert)

Data anno 1610 Lieber Johannes…

Previous 0…0

Hash

Aufgabe: Ermittle eine Nonce so, dass die Anzahl der

führenden Nullen des Hashwerts des Strings

Blocknummer + Nonce + Data + Previous

eine vorgegebene Anzahl nicht unterschreitet.

Hashpuzzles

Blocknummer 1

Nonce (Zahlenwert) 39439494


Previous 0…0

Hash 00000006B9B8C…82299550D

Die Lösung eines Hashpuzzles dauert je nach Anzahl

der geforderten führenden Nullen (der sogenannten

„Sicherheit“) sehr lange und diese Tatsache werden

wir gleich ausnutzen!

Wie entsteht eine Blockchain?

Technische Umsetzung

Jemand beginnt mit dem ersten Block. Er trägt Daten

ein und verteilt den Block an andere Teilnehmer des

Netzwerks, die ihn weiterleiten usw. usf., bis (im Ideal-

Blocknummer 1

Nonce (Zahlenwert)


Previous 0…0

Hash

fall) alle Teilnehmer den Block besitzen.

Anmerkung: Es gibt unterschiedliche Blochchain-Arten und zahlreiche Implementierungen. Wir stellen hier

eine vereinfachte Grundidee vor und verweisen auf die angeführte Literatur.

Die Empfänger eines neuen Blocks starten ein Wettrennen

um die Lösung des Hashpuzzles. Löst jemand das Puzzle,

verteilt er den Block sofort weiter.

In einigen Blockchain-

Umsetzungen wie Bitcoin

gibt es für das Mining

einen Anreiz in Form einer

Belohnung.

Blocknummer 1

Nonce (Zahlenwert) 39439494


Previous 0…0

Hash 00000006B9B8C…82299550D

Die Teilnehmer sind entweder mit dem Lösen eines Hashpuzzles

beschäftigt oder damit, selbst den nächsten Block zu erstellen.

Irgendwann ist ein neuer Block fertig, der über einen

Hashwert mit seinem Vorgänger verkettet ist.

Der Clou an der Geschichte: Würde jemand den ersten Block

manipulieren wollen, müsste er nun bereits ZWEI Hashpuzzles lösen.

Es ist klar, wie das weitergeht:

Es entsteht eine Kette von Blöcken,

die Blockchain.

…

Durch die Verkettung werden

Manipulationen immer aufwändiger

und damit teurer.

Nun muss noch ein kollektives Entscheidungsproblem

gelöst werden: Es kann aufgrund von Verzögerungen oder Fehlern

in der Nachrichtenweitergabe zu unterschiedlichen Ketten kommen.

Nach welchen Kriterien wird die gültige Historie/Kette ausgewählt?

Antwort: Es wird die Kette ausgewählt,

in die der meiste Rechenaufwand geflossen ist –

also die längste!

Die Wahl der längsten Kette hat (ggf.) Konsequenzen:

Verwaiste

Blöcke

Eventual

Consistency –

es stimmt halt

erst irgendwann

Neuverarbeitung von Transaktionen

(was in einem verwaisten Block steht, gilt als nicht

ausgeführt)

Robustheit gegenüber

Manipulationen –aber nur solange

niemand die längste Kette überholt (51%-Angriff)

Zurück-

geforderte

Belohnungen

Das Wichtigste noch einmal in Kürze:

Eine Blockchain ist eine dezentrale Datenbank.

Die Daten liegen in Form identischer Kopien auf

zahlreichen miteinander vernetzten Rechnern vor.

Neue Datensätze werden so mit den bereits vorhandenen

Daten verkettet, dass eine nachträgliche Manipulation der

Daten nahezu ausgeschlossen ist.

Vermittler werden überflüssig und so können Kosten gespart werden.

Einsatzkriterien

Wann lohnt sich der Einsatz der Blockchain-Technologie?


Der Einsatz einer Blockchain ist sinnvoll, wenn

aus Kosten-, Performance- oder politischen Gründen auf einen Vermittler (Intermediär) verzichtet werden

soll,

die Forderung nach einer transparenten und nachvollziehbaren Transaktionshistorie besteht,

der Aufbau eines Peer-to-Peer-Netzwerks sinnvoll und/oder möglich ist (Dies ist für alle Prozesse relevant,

die flexible neue und flüchtige Kooperationspartner ohne stabile und sichere Transaktions- und

Vertrauensbasis involvieren.),

Originale, Herkunftsnachweise oder Rechte transportiert oder übertragen werden müssen oder

völlig neue Geschäftsmodelle entwickelt werden sollen.

Kriterien der Fraunhofer-Gesellschaft

Gerade für das Thema Blockchain gilt das

„Kugelfisch“-Kriterium von BITMARCK:

Wir könnten ihn zubereiten, wenn Sie es

unbedingt wünschen. Aber lassen Sie uns

zuvor gemeinsam einen Blick auf unsere

Speisekarte werfen, ob wir nicht eine

bekömmlichere Alternative finden.

Anwendungsbeispiel

Diskussion eines realen DMP-Workflows

Ein Disease-Management-Programm (DMP)

ist ein zentral organisiertes Behandlungsprogramm

für chronisch kranke Menschen.

Die DMP-Blockchain steuert die Maßnahmen zur Steigerung

der Therapietreue von Patienten und Leistungserbringern.

Dazu werden die vereinbarten Regeln der DMP-Programme als

Smart Contracts im Netzwerk hinterlegt – der Workflow wird

dadurch automatisch gesteuert.

Mehrere Parteien generieren gemeinsam genutzte Daten.

Parteien müssen auf die Richtigkeit der Daten vertrauen können.

Die Akteure im Netzwerk agieren bislang nicht effizient zusammen.

Es bedarf einer erhöhten Sicherheit, um die Integrität des gesamten

Systems und der Daten zu gewährleisten.

Warum ist ein DMP so geeignet für die Blockchain-Technologie?

Wie funktioniert das genau?

Die vereinbarten DMP-Regeln werden in der Blockchain abgebildet:

DMP-Regeln DMP-Blockchain

DMP-Antrag Genehmigung, z.B. für Kostenerstattung

Ablauf: Automatisierter Genehmigungsworkflow

Prüfung nach DMP-Regeln

DMP-Blockchain

Maßnahmen

Bestätigung

Abruf Therapiefortschritt

Nutzen: Transparenz über Therapiefortschritt

DMP-Blockchain


Abbildungen

Abbildung 1: https://bitcoin.org/en/bitcoin-paper (Zugriff am 09.05.2019)

Internetquellen (Aufruf am 09.05.2019)

• https://www.manager-magazin.de/unternehmen/artikel/blockchain-monopole-wie-booking-oder-airbnb-

brechen-a-1140811.html

• https://a.manager-magazin.de/digitales/it/blockchain-kritische-studie-von-mckinsey-a-1247935.html

• https://www.technologyreview.com/s/612687/in-2019-blockchains-will-start-to-become-boring

• https://www.krankenkasseninfo.de/ratgeber/nachrichten/blockchain-fuer-krankenkassen-erster-

gesundheits-hackathon-in-leipzig-60409.html

• https://www.theregister.co.uk/2018/10/30/ibm_struggles_to_sign_up_shipping_carriers_to_blockchain_sup

ply_chain_platform_reports

• https://www.bsi.bund.de/DE/Themen/ITGrundschutz/ITGrundschutzKataloge/Inhalt/Glossar/glossar_node.

html

• http://www.mathe.tu-freiberg.de/~hebisch/cafe/kryptographie/anagramm.html

Abbildungsnachweis und InternetquellenAus Gründen der besseren Lesbarkeit wurde auf Einzelnachweise auf den Folien verzichtet.


Ein kompliziertes Thema wie die Blockchain-Technologie kann in einem kurzen Vortrag naturgemäß nicht

erschöpfend behandelt werden. Wer sich näher mit dem Thema beschäftigen möchte, der sei auf die

folgende Literatur verwiesen, die auch wir herangezogen haben:

• Antonopoulos, Andreas M. und Wood, Gavin: Mastering Ethereum – Building Smart Contracts and Dapps,

O‘Reilly, 2018, online zugänglich unter: https://github.com/bokkypoobah/MasteringEthereum (Aufruf am

09.05.2019).

• Drescher, Daniel: Blockchain Grundlagen: Eine Einführung in die elementaren Konzepte in 25 Schritten,

mitp Business, 2017.

• Fraunhofer-Gesellschaft: Blockchain und Smart Contracts – Technologien, Forschungsfragen und

Anwendungen, 2017, online zugänglich unter:

https://www.fraunhofer.de/content/dam/zv/de/forschung/artikel/2017/Fraunhofer-

Positionspapier_Blockchain-und-Smart-Contracts_v151.pdf (Aufruf am 09.05.2019).

• Rosenberger, Patrick: Bitcoin und Blockchain – Vom Scheitern einer Ideologie und dem Erfolg einer

revolutionären Technik, Springer, 2018.

Literatur

www.bitmarck.de

BITMARCK

Kruppstraße 64

45145 Essen

Tel. +49 201 1766-2000

E-Mail: [email protected]

Vielen Dank für Ihr Interesse!

Und nun bitten wir Sie

um Ihre Mitarbeit

www.bitmarck.de

1-2-4-Alle


Essen, 23.05.2019


Wie könnte ein realer Workflow für ein

DMP-Programm aussehen?

Jeder macht sich alleine Gedanken (1 Minute).

Pairing – nun werden die Ideen in

Zweierteams weiterentwickelt (2 Minuten).

Aus zwei mach vier – in Vierergruppen werden die

Gemeinsamkeiten zusammengeführt und

Unterschiede herausgestellt (4 Minuten).

Nun stellt jede Gruppe ihre Lösung vor (5 Minuten).

Quelle: https://www.liberatingstructures.de/liberating-structures-menue/1-2-4-all/ (Aufruf am 09.05.2019).

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