Blockchain Infrastruktur Anforderungen (Software & Hardware)

Warum braucht Blockchain eine Infrastruktur?

Der Begriff Blockchain wurde erstmals 1991 beschrieben. Eine Gruppe von Forschern wollte ein Tool entwickeln, um digitale Dokumente mit einem Zeitstempel zu versehen, damit sie nicht rückdatiert oder geändert werden können. Sie haben das weltweit erste Blockchain-Ökosystem geschaffen. Wenn Sie völlig neu in diesem Bereich sind, sollten Sie in Erwägung ziehen, kostenlose Blockchain Kurse zu belegen, bevor Sie sich mit den Infrastruktur-Anforderungen befassen.

Die Blockchain Technik wurde von Satoshi Nakamoto übernommen und neu erfunden. Im Jahr 2008 schuf Nakamoto die erste Kryptowährung, das Blockchain-basierte Projekt namens Bitcoin.

Die Blockchain ist eine Kette von Blöcken, die bestimmte Informationen enthalten (Datenbank), aber sicher und unverfälscht in einem Netzwerk (Peer-to-Peer) gruppiert sind. Mit anderen Worten, Blockchain ist eine Kombination von Computern, die anstelle eines zentralen Servers miteinander verbunden sind, was bedeutet, dass das gesamte Netzwerk dezentralisiert ist. Wenn Sie wissen, wie man eine eigene Blockchain selber macht, dann sollten Sie auch deren Open-Source-Charakter verstehen.

Open Source – Die Grundlage der Blockchain

2008 wurde der Domainname .org gekauft und ein wissenschaftliches Weisspapier hochgeladen mit dem Titel Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System. Es legte die Theorie und das Design eines Systems für eine digitale Währung dar, die frei von der Kontrolle einer Organisation, einer zentralen Behörde oder einer Regierung ist.

Der Autor, der sich Satoshi Nakamoto nennt, schrieb: „Das Grundproblem bei konventionellen Währungen ist all das Vertrauen, das erforderlich ist, damit es funktioniert. Man muss darauf vertrauen, dass die Zentralbank die Währung nicht entwertet, aber die Geschichte der Fiat-Währungen ist voll von Vertrauensbrüchen.“

Im folgenden Jahr wurde die in dem Papier beschriebene Software fertiggestellt und veröffentlicht, wodurch das Bitcoin-Netzwerk am 3. Januar 2009 gestartet wurde.

Nakamoto arbeitete mit verschiedenen Entwicklern weiter an dem Projekt, bis er oder sie sich 2010 aus dem Projekt zurückzog und es sich selbst überliess. Die wahre Identität von Nakamoto wurde nie enthüllt und seit Jahren wurde keine öffentliche Erklärung abgegeben.

Die Bedeutung von Open Source für die Blockchain Technologie

Jetzt ist die Software Open Source, was bedeutet, dass jeder den Code kostenlos anzeigen, verwenden oder dazu beitragen kann. Viele Unternehmen und Organisationen arbeiten daran, die Software zu verbessern, darunter auch das MIT. Um es noch einfacher zu machen, kann das Blockchain-Konzept mit der gleichzeitigen Arbeit an demselben Google-Dokument verglichen werden.

Bitcoin ist eine digitale Währung, die frei von jeglicher zentraler Kontrolle oder der Aufsicht von Banken oder Regierungen unter Verwendung der Blockchain-Technologie funktioniert. Stattdessen stützt es sich auf Peer-to-Peer-Software und Kryptografie.

WAS IST BLOCKCHAIN INFRASTRUKTUR?

<center><strong>Infografik von <a href="https://imiblockchain.com/de/">iMiBlockchain.com</a></strong> <p><a href="https://imiblockchain.com/de/blockchain-infrastruktur-anforderungen/"><img decoding="async" src="data:image/svg+xml,%3Csvg%20xmlns='http://www.w3.org/2000/svg'%20width='870px'%20height='0'%20viewBox='0%200%20870px%200'%3E%3C/svg%3E" alt="Blockchain Technologie Infrastruktur" width="870px" border="0" title="blockchain technology infrastructure Blockchain Infrastruktur Anforderungen (Software & Hardware)" class="perfmatters-lazy" data-src="https://imiblockchain.com/wp-content/uploads/2022/02/blockchain-technology-infrastructure.jpg" /><noscript><img decoding="async" src="https://imiblockchain.com/wp-content/uploads/2022/02/blockchain-technology-infrastructure.jpg" alt="Blockchain Technologie Infrastruktur" width="870px" border="0" title="blockchain technology infrastructure Blockchain Infrastruktur Anforderungen (Software & Hardware)"></noscript></a></p></center>

Nun, da wir all dies wissen, was ist dann die Blockchain Infrastruktur? Nennen wir es Blockchain Design.

Die Blockchain Infrastruktur ist ein grosser Teil der Blockchain Architektur. Die Systeme oder Einrichtungen, die für den erfolgreichen Betrieb der Blockchain Technologie eingerichtet wurden. Bei Blockchain geht es nicht nur um Software. Es geht auch um Hardware. Die Systemanforderungen für die Entwicklung einer Blockchain sind weniger kritisch als der Betrieb eines Nodes (Knoten) rund um die Uhr.

Um Ihre Blockchain Initiative angemessen zu vorzubereiten, müssen Sie Vorkehrungen für Ihre Infrastruktur-Ressourcen treffen, um sowohl diese ersten Piloten zu unterstützen als auch die Grundlage für eine skalierbare Leistung zu legen, falls und wenn diese Piloten zu wettbewerbskritischen Produktionsimplementierungen führen.

Aus diesem Grund müssen Sie nicht nur die geschäftlichen Auswirkungen Ihrer aufkommenden Blockchain Initiative berücksichtigen, sondern auch die Auswirkungen der Blockchain auf Ihre Rechenzentrums-Infrastruktur.

Blockchain Infrastruktur Plattform-as-a-Service (PaaS) Anbieter koordinieren und verwalten den Zugriff auf die Infrastruktur, die Blockchain antreibt, wie z. B. Entwicklungstools und Knoten, gebündelt mit der zugrunde liegenden Infrastruktur, die für den Betrieb ihrer Systeme erforderlich ist, wie z. B. Cloud-Speicher und Sicherheit.

Die drei Hauptsäulen der Blockchain-Technologie, die ihr zu umfangreichem Lob verholfen haben, sind:

• Dezentralisierung
• Transparenz
• Unveränderlichkeit

Lassen Sie uns diese folgend genauer unter die Lupe nehmen.

Dezentralisierung

Bevor Bitcoin und BitTorrent auftauchten, waren wir allmählich an kombinierte Überwachungen gewöhnt. Der Gedanke ist eine einheitliche Einheit, die jede einzelne Information verstaut, und Sie müssten ausschliesslich mit diesem Material arbeiten, um alle gewünschten Daten zu erhalten. Ein weiterer Anwendungsfall eines einheitlichen Hintergrunds ist das Bankensystem. Sie lagern Ihr gesamtes Geld und die primäre Zahlungsmethode ist nur über die Bank möglich.

Transparenz

„Geradlinigkeit oder Transparenz“ gehört zu den fesselndsten und am meisten falsch interpretierten Ideen in der Blockchain-Technologie. Einige Leute behaupten, dass Blockchain Ihnen Sicherheit und Schutz bietet – während andere sagen, dass es sich um eine einfache oder transparente Technik handelt.

Die Persönlichkeit einer Person wird durch komplexe Codierung in Blockchain verborgen. Wenn Sie es schaffen, sich die Austauscherzählung einer Person anzusehen, werden Sie nicht „John Doe sendete 1 BTC“ sehen – eher „1MF1bhsFLkBzzz9vpFYEmvwT2TbyCt7NZJ sendete 1 BTC“ wird sein, was Sie sehen. Aufgrund dieser Funktion, obwohl die wahre Persönlichkeit der Person sicher ist, werden Sie dennoch jede Interaktion miterleben, die aufgrund ihrer offenen Lokalität abgeschlossen wurde.

Dieses Element der Geradlinigkeit ist im Finanzkontext noch nie vorgekommen. Wenn Sie den offenen Standort einer Bankenorganisation kennen, können Sie sich aus Sicht der digitalen Kryptowährungen einfach alle Börsen ansehen, die Sie beauftragt haben. Dies ermöglicht Ihnen, offen zu sein – etwas, das Sie noch nie erreicht haben.

Obschon, dies ist nicht der beste Anwendungsfall. Aber dieses System ist etwas, mit dem jeder vertraut ist. Wir sind praktisch davon überzeugt, dass ein grosser Teil dieser Organisationen die Verwendung digitaler Währungen nicht implementieren wird, und unabhängig davon, ob sie dies tun, werden sie ihre Austauschmuster nicht VOLLSTÄNDIG ändern und kryptografische Methoden für Bargeld verwenden.

Unveränderlichkeit

Haltbarkeit in Bezug auf die Blockchain impliziert, dass in dem Moment, in dem etwas in sie eintritt, keine Änderung mehr stattfindet. Dies liegt an der kryptografischen Hash-Funktionalität. Rudimentär ausgedrückt schlägt Hashing vor, eine Informationsschnur beliebiger Länge zu nehmen und eine statische Länge zurückzugeben. In Bezug auf kryptografische Methoden von Bargeld, wie beim Bitcoin, werden die Börsen als Informationen gebucht und gehen über eine Hash-Berechnung (Bitcoin arbeitet mit SHA-256), die eine Erfahrung mit festen Eigenschaften teilt.

Als die Blockchain Technologie 2008 durch das Papier mit dem Titel Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System von Satoshi Nakamoto angekündigt wurde, war es eine innovative Mischung aus Public-Key-Kryptografie (erfunden in den 1970er Jahren), kryptografischen Hash-Funktionen (geboren in den 1970er) und Proof-of-Work (erfunden in den 1990er Jahren).

In den letzten Jahren sind viele von Derivaten und Blockchain inspirierte Projekte entstanden. Die meisten von ihnen sind technisch gesehen keine Blockchain-Technologie, sondern eher eine Distributed-Ledger-Technologie.

Blockchain-Infrastruktur entschlüsselt

Lassen Sie uns in wenigen Schritten entschlüsseln, was beim Aufbau einer Blockchain zu beachten ist. Der Einfachheit halber haben wir in diesem Artikel die Begriffe Blockchain und Distributed-Ledger-System synonym verwendet.

Schritt 1: Identifizieren Sie einen geeigneten Anwendungsfall

Es gibt eine Menge Hype um Blockchain. Man kann lesen, dass Blockchain den globalen Hunger beseitigen, die Welt korruptionsfrei macht, die Armut beendet und noch viel mehr tun könnte, ohne ins Schwitzen zu geraten. Leider stimmt das nicht. Schritt 1 besteht also darin, einen Anwendungsfall zu identifizieren, der geschäftlich Sinn macht.

weltweiten Hunger bekämpfen, die Welt korruptionsfrei machen, Armut beenden und noch viel mehr tun, ohne ins Schwitzen zu geraten. Leider stimmt das nicht. Schritt 1 besteht also darin, einen Anwendungsfall zu identifizieren, der geschäftlich sinnvoll ist.

Es gibt 3 Dinge, die Blockchains sehr gut können:

1. Daten-Authentifizierung und -Überprüfung: Dazu gehören unveränderliche Speicherung, digitale Signaturen und Verschlüsselung. In der Blockchain können Daten in nahezu jedem Format gespeichert werden. Blockchains können öffentlich-private Schlüsselpaare erstellen und auch zum Generieren und Verifizieren digitaler Signaturen verwendet werden.
2. Smart Asset Management: Dazu gehören Ausgabe, Zahlung, Umtausch, Treuhand und Pensionierung. Ein Smart/Krypto-Asset ist die tokenisierte Version eines realen Assets, z. Gold, Silber, Öl, Land.
3. Smart Contracts: Dieser Begriff (intelligente Verträge) wird am häufigsten missverstanden, aber das ist etwas für einen anderen Tag.

Schritt 2: Identifizieren Sie den am besten geeigneten Konsensmechanismus

Die ursprüngliche Blockchain, die die Kryptowährung Bitcoin antreibt, verwendete Proof-of-Work (Arbeitsnachweis) als Konsensmechanismus.

Aber heute bieten mehrere Distributed-Ledger-Systeme eine Vielzahl von Konsensmechanismen wie z.B. Proof of stake, Byzantine fault-tolerant, Deposit based consensus, Federated Byzantine Agreement, Proof of Elapsed Time, Derived PBFT, Redundant Byzantine Fault Tolerance, Simplified Byzantine Fault Tolerance, föderierter Konsens, Round-Robin und Delegated Proof of Stake.

Abhängig von Ihrem Anwendungsfall müssen Sie den Konsensmechanismus auswählen, der am sinnvollsten ist.

Schritt 3: Identifizieren Sie die am besten geeignete Plattform

Es gibt heute viele Blockchain-Plattformen und die meisten von ihnen sind kostenlos und Open Source. Abhängig vom Konsensmechanismus, den Sie in Schritt 2 gewählt haben, müssen Sie die am besten geeignete Blockchain-Plattform auswählen.

Einige der beliebtesten Plattformen in der Blockchain-Landschaft sind in alphabetischer Reihenfolge:

1. BigChainDB
2. Chain Core
3. Corda
4. Credits
5. Domus Tower Blockchain
6. Elements Blockchain Platform
7. EOS
8. Eris:db
9. Ethereum
10. Hedera Hashgraph
11. HydraChain
12. Hyperledger Fabric
13. Hyperledger Iroha
14. Hyperledger Sawtooth Lake
15. Klaytn
16. Multichain
17. Openchain
18. Quorum
19. Stellar
20. Symbiont Assembly
21. Tezos
22. Tron
23. XDC Network

Schritt 4: Entwerfen der Knoten

Private Blockchains oder Blockchain-Lösungen können genehmigungspflichtig (z. B. ein von der Regierung geführtes Grundbuchamt) oder genehmigungsfrei (z. B. Bitcoin, wo jeder Miner werden kann) sein. Blockchain-Lösungen können privat (z. B. ein in einem Pharmaunternehmen implementiertes Vertragsmanagementsystem), öffentlich (z. B. eine Asset-Backed-Kryptowährung) oder hybrid (z. B. eine Gruppe von Banken, die eine gemeinsame KYC-Plattform betreiben) sein.

Ein weiterer zu berücksichtigender Faktor in dieser Phase ist, ob die Knoten in der Cloud, vor Ort oder beidem ausgeführt werden. Dann kommen Probleme mit der Hardwarekonfiguration wie Prozessoren, Speicher und Festplattengrösse. Sie müssen sich auch für die Basisbetriebssysteme entscheiden (normalerweise Ubuntu, CentOS, Debian, Fedora, Red Hat oder Windows). Anforderungen an Laptops für die Blockchain-Entwicklung sind weniger kritisch.

Schritt 5: Entwerfen Sie die Blockchain-Instanz

Die meisten Blockchain-Plattformen benötigen eine sehr sorgfältig geplante Konfiguration für die folgenden Elemente:

1. Permission 
2. Asset Issuance
3. Asset re-issuance
4. Atomic Exchange
5. Multi-Signature
6. Key Management
7. Parameters
8. Native Asset
9. Address Format
10. Key Format
11. Block Signature
12. Hand-Shaking

Einige Parameter können zur Laufzeit geändert werden, andere jedoch nicht, daher ist dies ein sehr entscheidender Schritt.

Schritt 6: Erstellen der APIs

Einige Blockchain-Plattformen verfügen über vorgefertigte APIs, andere nicht. Die Hauptkategorien der APIs, welche Sie benötigen werden, sind:

• Generieren von Schlüsselpaaren und Adressen
• Durchführung von prüfungsbezogenen Funktionen
• Datenauthentifizierung durch digitale Signaturen und Hashes
• Datenspeicherung und -abruf
• Smart-Asset-Lebenszyklusmanagement – ​​Ausgabe, Zahlung, Umtausch, Hinterlegung und Stilllegung
• Smart Contracts (intelligente Verträge)

Schritt 7: Gestaltung der Verwaltungs- und Benutzeroberfläche

In diesem Stadium müssten Sie das Frontend und die Programmiersprachen auswählen (z. B. HTML5, CSS, PHP, C#, Java, Javascript, Python, Ruby, Golang, Solidity, Angular JS Nodejs). Sie müssten auch externe Datenbanken (z. B. MySQL, MongoDB) sowie Server (einschliesslich Webserver, FTP-Server, Mailserver) auswählen.

Schritt 8: Hinzufügen von Future Tech

Sie können die Leistung Ihrer Blockchain-Lösung erheblich verbessern, indem Sie künstliche Intelligenz, Biometrie, Bots, Cloud, kognitive Dienste, Container, Datenanalyse, Internet der Dinge und maschinelles Lernen integrieren.

Grundlegende Anforderungen an die Blockchain Infrastruktur

Die Distributed-Ledger-Technologie oder eine Blockchain ist nicht nur eine neue Art von Software oder Datenbank. Deshalb braucht es eine ausgeklügelte und vollständige Infrastruktur. In diesem Teil führen wir Sie durch die Software- und Hardware-Anforderungen.

Software-Anforderungen für Blockchain

1. Solidity

Solidity ist zweifellos eine der beliebtesten Sprachen, die von Blockchain-Entwicklern verwendet werden. Beeinflusst von C++, Python und JavaScript, wurde sie entwickelt, um auf die Ethereum Virtual Machine (EVM) abzuzielen. Solidity ist statisch typisiert, unterstützt Vererbung, Bibliotheken und komplexe benutzerdefinierte Typen.

Solidity unterstützt das OOP-Paradigma und CIS, die am häufigsten zum Schreiben von Smart Contracts verwendet werden. Mit Solidity können Blockchain-Entwickler Anwendungen schreiben, die eine sich selbst durchsetzende Geschäftslogik ausführen können, die in intelligenten Verträgen enthalten sind, wodurch eine nicht anfechtbare und massgebliche Aufzeichnung von Transaktionen hinterlassen wird. Dies ist praktisch, um Verträge für Abstimmungen, Crowdfunding, Multi-Signatur-Wallets und Blindauktionen zu erstellen.

2. Geth

Geth ist eine Ethereum-Node-Implementierung, die mit der Programmiersprache Go erstellt wird. Es ist in drei Schnittstellen verfügbar, einschliesslich JSON-RPC-Server, Befehlszeile und einer interaktiven Konsole. Geth kann für die Blockchain-Entwicklung auf allen drei wichtigen Betriebssystemen genutzt werden: Windows, Mac und Linux.

Geth wird für eine Vielzahl verschiedener Aufgaben auf der Ethereum-Blockchain verwendet, z. B. das Übertragen von Token, das Schürfen von Ether-Token, das Erstellen von Smart Contracts und das Erkunden der Blockhistorie. Nach der Installation von Geth können Sie sich entweder mit einer bestehenden Blockchain verbinden oder Ihre eigene erstellen. Das Gute ist, dass Geth die Dinge vereinfacht, indem es sich automatisch mit dem Ethereum-Hauptnetz verbindet.

3. Mist

Mist ist der offizielle Ethereum-Wallet, die von den Machern von Ethereum entwickelt wurde. Wenn es um Ethereum geht, müssen Sie, bevor Sie die Plattform nutzen können, einen bestimmten Ort haben, an dem Sie Ihre Ether-Token speichern und Ihre Smart Contracts ausführen können. Es ist für Windows (sowohl 32- als auch 64-Bit), Mac und Linux (32- und 64-Bit) verfügbar.

Während Mist besonders für die Bereitstellung von Smart Contracts geeignet ist, müssen Sie bedenken, dass es sich um eine Full-Node-Wallet handelt – Sie müssen die gesamte Ethereum-Blockchain herunterladen, welche grösser als 1 TB ist. Eine weitere wichtige Sache, die Sie beachten sollten, ist, sich Ihr Mist-Passwort zu merken, da Sie es nie ändern können – es ist eine einmalige Einrichtung.

4. Solc

Solc (Solidity Compiler) ist ein in C++ geschriebener Solidity-Befehlszeilencompiler. Sein Hauptzweck besteht darin, Solidity-Skripte in ein besser lesbares Format für die Ethereum Virtual Machine zu konvertieren. Während Solidity eine abgespeckte, locker typisierte Sprache mit einer JavaScript-ähnlichen Syntax ist, müssen die darin geschriebenen Smart Contracts in ein Format konvertiert werden, das von der EVM leicht gelesen und dekodiert werden kann. Hier kommt Solc ins Spiel.

Es gibt zwei Arten von Solc – Solc (codiert in C++) und Solc-js (es verwendet Emscripten, um aus dem Solc-Quellcode von C++ nach JavaScript zu kompilieren). Solc wird nativ mit den meisten Ethereum-Knoten geliefert. Es kann auch zum Offline-Kompilieren verwendet werden.

5. Remix

Remix IDE ist ein browserbasiertes Blockchain-Tool, das für die Erstellung und Bereitstellung von Smart Contracts verwendet wird. Remix ist in Javascript geschrieben (so dass es über jeden modernen Browser aufgerufen werden kann!), Remix kann zum Schreiben, Testen, Debuggen und Bereitstellen von in Solidity geschriebenen Smart Contracts verwendet werden. Es kann entweder lokal oder im Browser verwendet werden. Wenn Sie die Website von Remix besuchen, können Sie einen gebrauchsfertigen Bildschirm sehen:

Abgesehen von der hervorragenden Dokumentation kann Remix sich über Metamask nahtlos mit der Ethereum-Blockchain verbinden.

6. Metamask

Metamask ist eine Brieftasche, welche als Brücke zwischen der Ethereum Blockchain und einem Browser (Chrome oder Firefox) fungiert. Im Wesentlichen fungiert es als Browsererweiterung. Metamask bietet eine Softwareplattform, mit der Sie Ether und andere ERC-20-Assets bedienen und gleichzeitig mit Ethereum dApps interagieren können. Das Beste daran – Sie können dies direkt von Ihrem Browser aus tun.

Metamask kann mit Shapeshift und Coinbase verknüpft werden, um ETH- und ERC20-Token zu kaufen und zu verkaufen. Es kann auch Schlüssel für ERC20-Token und Ether speichern. Da es mit verschiedenen Ethereum-Testnetzwerken interagieren kann, ist es eine ideale Brieftasche für Blockchain-Entwickler. Sobald Sie die App in Ihrem Browser installiert haben, steht Ihnen ein integrierter Ethereum-Wallet zur Verfügung.

7. Truffel

Truffle ist ein Ethereum-Blockchain-Framework, das entwickelt wurde, um eine Entwicklungsumgebung für die Entwicklung von Ethereum-basierten Apps zu schaffen. Es ist mit einer umfangreichen Bibliothek ausgestattet, die benutzerdefinierte Bereitstellungen zum Schreiben neuer intelligenter Verträge, zum Entwickeln komplexer Ethereum-dApps und zum Bewältigen anderer anspruchsvoller Anforderungen der Blockchain-Entwicklung bietet.

Truffle kann mit Chai und Mocha automatisierte Vertragstests durchführen. Es kann auch die Entwicklung intelligenter Verträge ermöglichen, einschliesslich Verknüpfung, Kompilierung und Bereitstellung. Ausserdem bietet es eine konfigurierbare Build-Pipeline zum Ausführen benutzerdefinierter Build-Verfahren.

8. Ganache

Ganache ist ein Blockchain-Tool aus der Truffle Suite, mit dem Sie Ihre eigene private Ethereum-Blockchain erstellen können, um dApps zu testen, Befehle auszuführen und den Status zu überprüfen, während Sie die volle Kontrolle über den Betrieb der Kette übernehmen.

Das grösste Merkmal von Ganache ist, dass Sie alle Aktionen ausführen können, die Sie sonst in der Hauptkette ausführen würden, ohne dass Kosten dafür anfallen. Blockchain-Entwickler verwenden Ganache, um ihre Smart Contracts während der Entwicklung zu testen, da es viele praktische Optionen wie erweiterte Mining-Steuerelemente und einen integrierten Block-Explorer bietet.

9. Blockchain Testnet

Wenn wir über Blockchain-Entwicklung sprechen, können wir die Bedeutung von Blockchain Testnet nicht genug betonen. Ein Blockchain-Testnetz ermöglicht es Ihnen, dApps zu testen, bevor Sie sie live schalten. Jede Blockchain-Lösung hat ihr einzigartiges Testnet, und es wird dringend empfohlen, dass Sie das jeweilige Testnet verwenden, um ein optimales Ergebnis zu erzielen. Es gibt drei Arten von Blockchain-Testnetzen – Public Test, Private Test und GanacheCLI.

Testnetze sind äusserst nützlich, da Sie damit Ihre dApps auf Bugs und Fehler testen können, ohne Unmengen an Geld oder Ressourcen auszugeben. Zum Beispiel verwendet Ethereum “Gas” als “Brennstoff” für die Durchführung verschiedener Operationen. Die Ausgaben für “Gas”, wenn Sie jedes Mal einen Testlauf durchführen müssen, können zu einer erheblichen finanziellen Belastung werden. Dank Testnet wird das Testen kostengünstig.

10. Blockchain-as-a-Service (BaaS)

Da es für ein Unternehmen nicht praktikabel (oder finanziell tragbar) ist, eine vollständige End-to-End-permissioned-Blockchain-Lösung zu implementieren, entstand das Konzept von BaaS. BaaS ist so modelliert, dass es ähnlich wie ein SaaS-Modell funktioniert.

Sie können Cloud-basierte Lösungen nutzen, um Ihre massgeschneiderten Blockchain-Apps, Smart Contracts und andere Interoperabilitätsfunktionen auf der Blockchain zu erstellen, zu hosten und zu verwenden, wobei der Cloud-basierte Dienstanbieter alle erforderlichen und wesentlichen Aufgaben/Funktionen übernimmt und verwaltet, um die Blockchain-Infrastruktur betriebsbereit und agil zu halten.

BaaS kann ein bequemes Werkzeug für einzelne Unternehmer oder Unternehmen sein, die die Blockchain-Technologie einführen möchten, dies jedoch aufgrund des Betriebsaufwands und der technischen Komplexität nicht selber wollen.

Heute gibt es viele BaaS-Dienstanbieter wie Microsoft (Azure), Amazon (AWS Amplify), SAP, IBM und andere Interessengruppen, um nur einige zu nennen. Diese Dienste sind in der Regel aufgrund höherer Transaktionskosten teurer.

Hardware-Anforderungen für Blockchain

Hardware, auf der die Blockchain-Technologie ausgeführt wird, wird oft als Hochleistungscomputer oder HPCs bezeichnet. Finanzinstitute (neben vielen anderen Unternehmen) verlassen sich auf diese leistungsstarken Computer, um eine Aufgabe mit hoher Geschwindigkeit ohne Fehler oder Unterbrechungen auszuführen.

Ein Unternehmen wird sich in den meisten Fällen an einen Computerhersteller wenden und eine Reihe von Spezifikationen und Anforderungen bereitzustellen, welche erfüllt werden müssen, damit der Computer ausgewählt werden kann, um die gewünschten Funktionen auszuführen, einschliesslich für Blockchain-Anwendungen.

Diese Spezifikationen und Anforderungen können alles Mögliche sein, von Verarbeitungsleistung, Arbeitsspeicher, Speicher, Plug-Ins bis hin zu Umgebungseinschränkungen wie Stossfestigkeit, Vibrationen, Temperaturschwankungen und Feuchtigkeitsbereich.

Alle möglichen Szenarien müssen berücksichtigt werden.

Denken Sie darüber nach, was passiert, wenn das Kühlsystem im Serverraum ausfällt? Plötzlich werden Ihre leistungsstarken Computer überhitzt und können katastrophale Ausfälle erleiden. Etwas, das sich ein Finanzinstitut wie VISA (das durchschnittlich 150 Millionen Transaktionen pro Tag durchführt) nicht leisten kann.

Die Kernkomponente eines Hochleistungscomputers

In der heutigen Geschäfts-/Tech-Welt liegt der Fokus hauptsächlich auf CPUs (Central Processing Unit), auch bekannt als Prozessoren.

Stellen Sie sich eine CPU als das Gehirn des Systems vor. Es führt allgemeine Aufgaben aus, die den gesamten Computer verwalten. Eine bessere CPU bedeutet mehr Leistung, was einer schnelleren Erledigung zugewiesener Aufgaben entspricht. Simpel.

Jahrzehntelang war dies die Norm. Korrektur. Es ist auch heute noch die Norm.

Aber die Blockchain-Technologie verändert die Art und Weise, wie wir über Rechenleistung denken, insgesamt, insbesondere wenn es um Latenz und Echtzeit-Transaktionen geht.

Blockchain und GPUs

Graphics Processing Units, sind allgemein bekannt als Grafikkarten. Eine GPU ist darauf spezialisiert, Anzeigefunktionen eines Computers zu handhaben, wie z. B. das Rendern von Videos.

Sie fragen sich sicher, wie ein Anzeigegerät von der Blockchain-Technologie profitiert. Lassen Sie uns zur Erklärung eine weitere Reise in die Vergangenheit unternehmen.

In den alten Tagen des Mining einer Kryptowährung (das auf einer DLT-ähnlichen Blockchain durchgeführt wird) wurde die Verarbeitung des Blockchain-Codes der CPU zugewiesen. Die Dinge waren in Ordnung, wurden aber ziemlich schnell langsam.

Obwohl eine CPU hervorragend darin ist, mehrere High-Level-Funktionen gleichzeitig auszuführen, konnte sie einfach nicht mit der Anforderung Schritt halten, viele Ströme sich wiederholender Daten mit hoher Geschwindigkeit zu verarbeiten, wie z. B. das Ausführen von Codeblöcken innerhalb einer Kette.

Als das Problem offensichtlicher wurde, lautete die grosse Frage: „Was kann sich wiederholende Berechnungen schneller ausführen als eine CPU?“ Antwort: Grafikkarte.

Eine GPU ist für eine hohe Rechendichte ausgelegt, was mehr Berechnungen pro Sekunde bedeutet, mit einem grossen Vorbehalt: Die Berechnungen dürfen nicht zu komplex sein.

Sagen wir einfach, eine CPU stellt eine GPU ein und entlastet diese Aufgaben, damit sie sich auf andere wichtige Berechnungen konzentrieren kann, die eine GPU einfach nicht ausführen kann.

Nodes & Clients

Nodes (Knoten) sind die Kernkomponenten der Proof-of-Stake-Infrastruktur. Ein Node ist ein Computer, der die Schlüsselfunktionen des Netzwerks ausführt, wie z. B. das Validieren von Transaktionen, das Speichern von Aufzeichnungen der Blockchain, das Speichern von Blockchain-Daten oder das Übermitteln von Abstimmungen über die Netzwerk-Governance. Die Software, die vorschreibt, wie diese Schlüsselfunktionen ausgeführt werden, ist der Client.

Ein dezentrales Netzwerk kann mehrere Softwareimplementierungen oder Clients unterstützen, abhängig vom Design des Netzwerks. Clients können erstellt werden, um eine Vielzahl von Programmiersprachen zu nutzen, und können in einer Vielzahl von Implementierungen existieren. Beispielsweise besteht das Ethereum-Netzwerk hauptsächlich aus Geth- und Parity-Nodes, während eth2 eine grössere Vielfalt von Clients unterstützt, darunter Prysm, Lighthouse, Teku, Nimbus und Lodestar.

Es gibt einige grundlegende Arten von Nodes, die den Nachweis von Stake-Netzwerken ausmachen: Jeder Knotentyp ist für die Ausführung bestimmter Aufgaben optimiert. Zu diesen Knotentypen gehören:

• Teilnehmer-Knoten sind der Grundbaustein von Proof-of-Stake-Netzwerken. Sie validieren Transaktionen und erstellen Blöcke und verdienen im Gegenzug für die Ausführung dieser Arbeit Blockbelohnungen. Ein festgelegter Wertbetrag muss an den Knoten gesperrt oder „abgesteckt“ werden, damit er ein aktiver Teilnehmer oder Validator im Netzwerk wird. Nur wenn er aktiv ist, kann ein Knoten im Austausch gegen Belohnungen nützliche Arbeit in der Kette leisten.
• Lese-/Schreibknoten können verwendet werden, um Transaktionen zu verifizieren, Informationen darüber zu erhalten (Abfrage) und Daten wie Überweisungen oder intelligente Vertragsinteraktionen (Transaktionen) in die Kette zu schreiben.
• Sentry-Knoten, manchmal auch Proxy-Knoten genannt, sind Knoten, die zwischen einem teilnehmenden Knoten und der Blockchain stehen und es dem teilnehmenden Knoten ermöglichen, seine Funktion zu erfüllen, während sie privat und vor dem öffentlichen Internet verborgen bleiben. Der Teilnehmer-Knoten kommuniziert nur über seine Sentry-Knoten mit der Blockchain – wenn sie verwendet werden. Die Sentry-Knoten dienen dazu, die teilnehmenden Knoten vor Angriffen zu schützen, indem sie eine zusätzliche Barriere zwischen dem öffentlichen Internet und dem teilnehmenden Knoten schaffen. Anstatt beispielsweise einen Denial-of-Service-Angriff auf einen teilnehmenden Knoten auszuführen, müsste ein Angreifer zuerst einen Denial-of-Service-Angriff auf die angrenzenden Sentry-Knoten ausführen, währenddessen der Validator mit einem neuen, nicht angegriffenen Sentry-Knoten weiterarbeitet.
• Relais-Knoten dienen als Hubs für die Peer-to-Peer- (oder Knoten-zu-Knoten-) Kommunikationsschicht des Netzwerks. Sie stellen eine Verbindung zu einem teilnehmenden Knoten her und unterhalten Verbindungen zu vielen anderen Knoten, um die Übertragungszeit zu reduzieren, indem sie offene, effiziente Kommunikationspfade aufrechterhalten.

Cluster

Der Begriff Cluster wird verwendet, um einen netzwerkspezifischen Knoten (oder eine Sammlung von Knoten) und seine unterstützende Infrastruktur zu beschreiben, z. B. Lastausgleichstools, Überwachung und Warndienste.

Cluster bestehen oft aus:

• Load Balancer verteilen den Datenverkehr auf mehrere Server, um die Reaktionsfähigkeit eines Knotens zu verbessern. Sie stellen sicher, dass kein einzelner Server eine übermässige Netzwerklast trägt.
• Der Failover-Schutz stellt sicher, dass ein Knoten keine längeren Ausfallzeiten erleidet, wenn das System, auf dem er ausgeführt wird, ausser Betrieb geht. Die Form des Failover-Schutzes kann davon abhängen, ob ein Knoten cloud- oder hardwarebasiert ist.
• Überwachungs- und Warndienste stellen sicher, dass die Knoten fehlerfrei sind und optimal am Netzwerk teilnehmen. Beispielsweise zeigt uns die Überwachung der CPU-Nutzung eines Knotens, ob Anfragen effektiv verarbeitet werden: Ein Anstieg der CPU-Auslastung kann ein Zeichen für einen Angriff oder Fehler im Code einer Protokollaktualisierung sein. Die Betriebszeit wird genau überwacht, um sicherzustellen, dass alle Knoten zuverlässig und stabil sind, mit dem Protokoll verbunden sind und auf Daten zugreifen können.
• Containerdienste ermöglichen Massenaktionen innerhalb eines Clusters. Sie ermöglichen das Zusammenführen von Anwendungen und ihren Paketen in einer Form, die versioniert werden kann. Zwei primäre Anwendungsfälle sind die Verwaltung mehrerer Cluster und die Unterstützung von Blockchain-Client-APIs.

Blockchain Sicherheits-Infrastruktur

Andere wichtige, aber technischere Aspekte der zugrunde liegenden Blockchain-Infrastruktur sind Schlüsselverwaltung, Netzwerk-Firewalls, Auditing und andere Sicherheitsüberlegungen.

Die Sicherheitswartung kann durch die Bereitstellung von Updates und Patches für die Codeimplementierungen durchgeführt werden, die die Blockchain-Infrastruktur eines Benutzers antreiben. Sich über die neuesten Updates und Releases auf dem Laufenden zu halten, trägt dazu bei, Benutzer vor Schwachstellen zu schützen, die von Protokollteams gefunden werden.

Die Teilnahme an Proof-of-Stake-Blockchain-Netzwerken erfordert eine erhebliche Menge an technischem Fachwissen, Zeit, Ressourcen und robuster zugrunde liegender Technologie – wie zuverlässige und skalierbare Hardware, aktualisierte Software und eine stabile Internetverbindung, um sich mit der Blockchain zu verbinden, mit ihr zu kommunizieren und am Netzwerk teilzunehmen.

Infrastruktur als Service (IaaS)

Blockchain-Infrastruktur-Anbieter (IaaS) errichten und bieten Kunden einen direkten Infrastrukturzugang, z. B. durch den Betrieb von Rechenzentren, den Aufbau von Sicherheitsfunktionen und die Wartung von Servern.

Plattform als Service (PaaS)

Ein Anbieter für Blockchain Infrastruktur Plattform-as-a-Service (PaaS) koordiniert und verwaltet den Zugriff auf diese Annehmlichkeiten und entwickelt gleichzeitig den darauf aufbauenden Code, die Plattform für den Zugriff, Entwicklungstools, Metriken und Analysen, Containerdienste und Community-Support – alles zusammen bietet eine einfache Möglichkeit, die Infrastruktur bereitzustellen und zu verwalten, die Blockchains antreibt, gebündelt mit der zugrunde liegenden Infrastruktur, die für den Betrieb ihrer Systeme erforderlich ist.

Aufgrund der sehr unterschiedlichen Governance-Formen, algorithmischen Mechanismen und Anwendungsschnittstellen ist es schwierig, für die Fülle von Protokollen, die heute das Ökosystem anführen, kompetent zu werden.

Einige Protokolle erfordern ein praktisches Management und kontinuierliches Engagement, damit ihre Infrastruktur einwandfrei funktioniert. Ein PaaS-Anbieter für Blockchain-Infrastruktur bietet Kunden die Möglichkeit, eine sichere Infrastruktur auf mehreren Blockchains zu betreiben, ohne die technologischen Fähigkeiten intern entwickeln zu müssen.

Dieser Dienst schliesst die Lücke zwischen den Blockchain-Netzwerken, deren Aufbau und Teilnahme kompliziert sein kann, und den Token-Inhabern und Entwicklern in diesen Netzwerken.

Optimierte Teilnahme: Hardware, Knoten und Lösungen

So wie die Möglichkeit, Strom aus dem Netz zu beziehen, die Notwendigkeit für Fabriken beseitigte, ihre angrenzenden Kraftwerke zu bauen und zu warten, ermöglicht ein Blockchain-Infrastruktur PaaS-Anbieter den Menschen, an Blockchain-Netzwerken teilzunehmen, ohne ihre Hardware- und Code-Basis aufzubauen und zu warten.

PaaS-Ingenieure können die Blockchain-Infrastruktur nach Kundenspezifikation programmieren, um Kunden Zeit und Ressourcen zu sparen, die zum Einrichten ihrer Infrastruktur erforderlich sind, einschliesslich der Ausführung benutzerdefinierter Verwahrungsanforderungen, Poolgebühren, Delegationsraten und sogar benutzerdefinierter Clusterstrukturen, wie z. B. der Anzahl der verbundenen Relaisknoten jeder Validierungsknoten.

Ein PaaS-Anbieter für Blockchain-Infrastruktur zu sein, bedeutet auch, API-Lösungen zu entwickeln, um Kunden bei der Integration von Blockchain-Ressourcen in ihre bestehenden Produkte und Dienstleistungen zu unterstützen.

Beispielsweise autorisiert die eth2 Validator Management API die sichere und programmgesteuerte Erstellung, Verwaltung und Statusüberprüfung von eth2-Validatoren und ihrer zugrunde liegenden Infrastruktur, sodass Benutzer auf einfache Weise Ethereum-Deposit-Contract-Transaktionen oder Scale-Validatoren generieren können.

Sicherheit und technischer Support der Enterprise-Klasse

Als PaaS-Anbieter für Blockchain-Infrastruktur überwacht Bison Trails den Zustand von Nodes und ihrer unterstützenden Infrastruktur und führt Wartungsarbeiten durch. Eine 24/7-Überwachung der Kundencluster mit einem kaskadierenden Fluss von Bereitschaftstechnikern und dedizierten Kundendienstspezialisten wurde bereitgestellt.

Schlüsselkennzahlen werden laufend überwacht, um sicherzustellen, dass die zugrunde liegende Infrastruktur so gut wie möglich funktioniert. Kunden werden umgehend über Probleme informiert, die bei ihren Knoten aufgetreten sind. Sicherheit und Betriebszeit sind besonders in Gesundheits-, Supply-Chain- oder IoT-Systemen (Internet der Dinge) erforderlich.

Eine weitere Funktion der Arbeit als PaaS-Anbieter für Blockchain-Infrastruktur besteht darin, Updates und Patches für die Codeimplementierungen bereitzustellen, die die Blockchain-Infrastruktur eines Benutzers unterstützen. Updates und Patches werden rechtzeitig bereitgestellt, um sicherzustellen, dass Cluster immer auf der neuesten Version laufen, und die Updates werden so ausgeführt, dass der Knoten so wenig Ausfallzeit wie möglich hat.

Blockchain Nodes, Gateways und Datenschutz

Ein Problem bei der Verwendung von Hardware mit kryptografischen Fähigkeiten, wie dem TPM, zur Implementierung einiger Funktionen von Blockchain-Gateways, sind die potenziellen Auswirkungen auf die Privatsphäre.

Beispielsweise könnte im Fall der TPM-Hardware der Schlüssel, der von einem TPM zum Signieren seiner Bescheinigungen verwendet wird, von einer externen Entität verwendet werden, um über verschiedene Umstände der Verwendung dieser Bescheinigungen hinweg zu korrelieren. Dies wiederum könnte verwendet werden, um die Plattform zu verfolgen, die dieses TPM enthält.

Um dieses potenzielle Problem anzugehen, hat die Trusted Computing Group (TCG) den Direct Anonymous Attestations (DAA) Ansatz übernommen, welcher auf der Arbeit von Camenisch und Lysyanskaya (2002), Brickell et al. (2004) und Brickell und Li (2012) aufbaut.

Im Allgemeinen besteht der Zweck des DAA-Schemas darin, es dem TPM zu ermöglichen, Bescheinigungen direkt (z. B. an eine verifizierende Stelle) auszustellen, ohne dass ein vertrauenswürdiger Dritter erforderlich ist, wie z. B. eine datenschutz-unterstützende Zertifizierungsstelle (als Datenschutz-CA bezeichnet). Ziel ist es auch, die Korrelation oder Verknüpfung von Schlüsseln über verschiedene Nutzungsinstanzen hinweg zu verhindern.

Die DAA wurde daher in die TPM v1.2-Spezifikationen aufgenommen und wurde in jüngerer Zeit in die TPM v2.0-Spezifikationen übernommen. Es werden weiterhin Anstrengungen unternommen, um die DAA-Fähigkeiten des TPM zu verbessern.

Wichtigste Erkenntnisse zur Blockchain Infrastruktur

• Blockchain-Infrastrukturen sind Komponenten oder Systeme, die den Betrieb und die Funktionsfähigkeit der Blockchain-Technologie unterstützen.
• Nodes (Knoten) führen die Schlüsselfunktionen der Validierung von Blockchain-Transaktionen aus.
• CPUs und GPUs werden für High-Level-Aufgaben verwendet. Dennoch haben sich GPUs aufgrund ihrer Fähigkeit, sich wiederholende Daten schneller oder mit hoher Geschwindigkeit zu lesen und zu verarbeiten, als bevorzugt erwiesen.

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