Post on 28-Oct-2019
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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?
BITMARCK-Kundentag 2019
Essen, 23.05.2019
Dr. Thomas Müller und Sören Voigt
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 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!
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."
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.
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
Data anno 1610 Lieber Johannes…
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!
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)
Data anno 1610 Lieber Johannes…
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
Data anno 1610 Lieber Johannes…
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.
3317.05.2019 │ BITMARCK-Kundentag 2019: „Kettenschutz“ – Die Blockchain-Technologie als Compliance-Garant in Disease-Management-Programmen
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.
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
4117.05.2019 │ BITMARCK-Kundentag 2019: „Kettenschutz“ – Die Blockchain-Technologie als Compliance-Garant in Disease-Management-Programmen
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.
4217.05.2019 │ BITMARCK-Kundentag 2019: „Kettenschutz“ – Die Blockchain-Technologie als Compliance-Garant in Disease-Management-Programmen
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: info@bitmarck.de
Vielen Dank für Ihr Interesse!
Und nun bitten wir Sie
um Ihre Mitarbeit
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1-2-4-Alle
BITMARCK-Kundentag 2019
Essen, 23.05.2019
Dr. Thomas Müller und Sören Voigt
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).