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IBM richtet seine Blockchain-Technologie an Mainframes aus

Die IBM Blockchain-Angebote zielen darauf ab, IT-Probleme durch die Kombination von Z-System-Mainframe-Hardware mit Open-Source-Anwendungen zu lösen.

Die IBM Blockchain-Technologie kombiniert die bestehende Hochleistungshardware des Unternehmens mit mehreren gebündelten Open-Source-Tools.

Blockchain ist ein dezentrales transaktionales Datenbanksystem. Das verteilte System bildet seit mehreren Jahren das Rückgrat von Kryptowährungen wie Bitcoin. Aber auch bei anderen Anwendungen, zum Beispiel in der Fertigung und Supply Chain, ist Blockchain auf dem Vormarsch. Kein Wunder also, dass große IT-Anbieter wie IBM versuchen, daraus Kapital zu schlagen.

Blockchain-Technologie erleichtert Transaktionen

Blockchain bringt frischen Wind in digitale Transaktionen. Herkömmliche Anwendungen bewahren für gewöhnlich eine Kopie eines Ledgers (Hauptbuchs) oder System of Record (SOR) auf, was mehrere Probleme mit sich bringt.

Erstens lässt sich das System of Record nicht aktualisieren oder referenzieren, wenn es ausgefallen ist. Der monolithische Ansatz erschwert zweitens auch Transaktionen zwischen zwei Unternehmen, da sich die SORs beider Parteien einigen müssen. Zum Beispiel erfordert eine erfolgreiche Geldüberweisung eine Kontobelastung auf der einen Seite und eine Gutschrift auf der anderen Seite. Wenn eines von beiden fehlt, ist das verbuchte Geld in fremder Hand. Und schließlich können drittens fehlerhafte Buchungen unentdeckt bleiben und schwer zu entfernen sein.

Die Blockchain-Technologie hingegen ist ein verteiltes Ledger-System, das auf beliebig viele Server verteilt ist. Es vermeidet die erwähnten Probleme. Jeder Server verfügt über eine Kopie des Ledgers und empfängt eingehende Transaktionen, die er in Blöcken aufbaut. Ein neuer Block ist offiziell, sobald mindestens 51 Prozent der Server zustimmen, dass er gültig ist. Die Kommunikation zwischen den Servern hält sie aktuell.

Die IBM Blockchain-Technologie kombiniert die bestehende Hochleistungs-Hardware des Unternehmens mit mehreren gebündelten Open-Source-Tools.

Blockchain-Sicherheitsmechanismen

Um Betrug zu verhindern, verfügt die Blockchain-Technologie über mehrere Sicherheitsvorkehrungen. Jeder Eintrag oder Block wird verschlüsselt, und jeder Block enthält einen Hash des Blocks vor ihm. Dies macht Manipulationen an abgewickelten Transaktionen sofort erkennbar. Der Ansatz macht es auch rechnerisch unmöglich, einen gefälschten Eintrag einzufügen, da ein Angreifer jede nachfolgende Transaktion entschlüsseln und wiederherstellen muss.

Eingehende Transaktionen müssen einen Proof of Work (POW) haben, um gültig zu sein. POW ist ein Konsensalgorithmus, der den Sender eine gewisse Rechenleistung kostet. Der Empfänger kann aber den Algorithmus leicht überprüfen. Im Falle von Bitcoin beispielsweise verwenden die Server, die das Ledger führen, den POW für die Validierung und Priorisierung von Transaktionen.

Schließlich müssen Blockchain-Server die byzantinische Fehlertoleranz unterstützen, um potenziell schlechte Akteure auszuschließen. Dieser Ansatz erhöht die Stabilität eines Netzwerks, wenn ein einzelner Server ausfällt oder unregelmäßig arbeitet.

So funktioniert die IBM Blockchain-Technologie

IBM möchte ein Stück vom Blockchain-Kuchen abhaben und betreibt dazu die Software auf seiner Z-System-Mainframe-Hardware. Die IBM-Blockchain-Technologie läuft auf Integrated Facility for Linux-CPUs. Dadurch werden die nutzungsabhängigen monatlichen Lizenzgebühren von IBM vermieden. Darüber hinaus bieten Konfigurationen mit Linux-Gästen auf IBM VMs eine hohe betriebliche Flexibilität, Effizienz und Skalierbarkeit.

Der IBM Blockchain-Software-Stack kombiniert eine Vielzahl von Open-Source-Suiten miteinander, hauptsächlich die beiden Linux-Foundation-Projekte Hyperledger Composer und Hyperledger Fabric.

Eine Blockchain in fünf Schritten: Wie Blockchain funktioniert.
Abbildung 1: Eine Blockchain in fünf Schritten: Wie Blockchain funktioniert.

Hyperledger Composer bietet eine Programmiergrundlage und Laufzeit für Blockchain-Anwendungen. Entwickler programmieren in einer domänenspezifischen Sprache, die von den Ledgers-Primitiven abstrahiert.

Auf Laufzeitseite verfügt Hyperledger Composer über einen REST-Server, um Blockchain-APIs für andere Plattformen, wie zum Beispiel traditionelle Mainframes, bereitzustellen. Ein Workflow-Tool beinhaltet ein Monitoring-Panel, das anzeigt, wie die Parteien mit dem Netzwerk des Ledgers interagieren.

Hyperledger Fabric ist das Kernbetriebssystem für die Blockchain-Anwendung. Es erlaubt (permissionless), dass jeder Teilnehmer dem gesamten Netzwerk bekannt sein muss und ermöglicht den Aufbau von Kanälen, über die eine Gruppe von Mitgliedern kommunizieren kann, ohne das gesamte Netzwerk einzubeziehen.

Die Blockchain-Strategie von IBM

Viele verteilte Ledger-Anwendungen, zum Beispiel Bitcoin, sind permissionless, was bedeutet, dass das Netzwerk eine offene Mitgliedschaft bietet. Die Nutzung von Hyperledger in IBMs Blockchain-Technologie - und seinen zugangsbeschränkten Netzwerken mit bekannten Mitgliedern – bringt Unternehmen, die von vollständig offenen Netzwerken umgeben sind, einen gewissen Komfort.

Zugangsbeschränkte Systeme nutzen anstatt eines Proof of Work einen Proof-of-Stake-Mechanismus (Beteiligungsnachweis). Bei diesem muss der Transaktionsteilnehmer nachweisen, dass er über eine spezielle Berechtigung verfügt. Er erhält diese von einer zentralen Legitimationsstelle, also von der Institution, die das System kontrolliert. Somit erhalten zu zugangsbeschränkten Systemen nur Personen Zugang, denen die Gegenpartei vertraut.

IBM möchte Hyperledger vereinfachen und absichern, indem es als Secure Service Container verpackt wird – eine eigenständige Bereitstellung, die in einer logischen Partition auf IBM-Mainframes in Form einer Software-Appliance ausgeführt werden kann.

Für Unternehmen, die Blockchain-Technologie einsetzen möchten, bietet IBM vier Optionen. Diese reichen von einem Entry Level Plan mit Basisdiensten und Pay-per-Use-Preisen bis hin zu zwei Enterprise-Plänen mit erweiterten Funktionen und monatlichen Abonnements. Es gibt außerdem einen Plan für Unternehmen, die IBM Blockchain-Technologie auf ihrer eigenen Infrastruktur einsetzen und verwalten möchten.

Darüber hinaus verfügt die Website von IBM über eine Sandbox, die es Programmierern ermöglicht, entweder mit Hyperledger Composer in der Cloud zu experimentieren oder es auf einen Computer herunterzuladen. Außerdem enthält die Hyperledger-Website mehrere branchenspezifische Blockchain-Anwendungen.

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Artikel wurde zuletzt im Juli 2018 aktualisiert

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