Professor für Technische Informatik an der HAW Hamburg und Leiter der Blockchain Research Group; Autor der ZVEI-Studie "Automation und Digitalisierung: Potenzial und Einsatz von Blockchain- und Distributet-Ledger-Technologien in der Automatisierungstechnik".

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Wie Blockchaintechnologien für industrielle Anlagen nutzbar gemacht werden können

"Crash-fault-tolerance" und "byzantine-fault-tolerance" bieten eine zukunftsfähige Basis für Industrie 4.0.

Mittlerweile gehören Blockchaintechnologien zu einem nicht mehr ignorierbaren Trend in der IT-Technik. Im Rahmen der Digitalisierung muss sich derzeit jedes System die Frage gefallen lassen, ob es auch mit einer Blockchain realisierbar wäre oder ob es zumindest blockchaintauglich ist. Dabei entsteht dann oft der Eindruck, dass es sich bei einer Blockchain um eine monolithische Plattform oder gar eine Anwendung handele. Das wird aber durch mediale Berichterstattung und Community-Kommunikation assoziiert. Aus dieser Sicht ist es schwierig zu beurteilen, ob industrielle Systeme – insbesondere Shopfloor-Systeme innerhalb einer Fertigung – von Blockchains profitieren können. Wenn die Fertigungs- und Produktsicherheit im Vordergrund stehen und Lebenszyklen von teilweise über 20 Jahren überdauern müssen, wird eigentlich das Sicherheitsprinzip der Isolation groß geschrieben: Dazu stehen Blockchains mit der Informationsverteilung und Offenheit im Widerspruch.

Blockchaintechnologien sind aber mehr als nur „Systeme“ oder „Anwendungen“ – nämlich „Technologien“. Mit vielfältigen Ursprüngen in den Grundlagen der Informatik greifen sie zahlreiche Prinzipien auf, die erstmals 2009 durch Bitcoin publiziert zu einem umfassenden Protokoll zusammengefasst wurden. Das Augenmerk liegt dabei auf sogenannter crash-fault-tolerance (CFT, Funktionsfähigkeit bei Ausfall einzelner Systemteilnehmer) und byzantine-fault-tolerance (BFT,  Robustheit gegen Systemangriffe). Hierbei handelt es sich um Zielsetzungen, derer sich heutige vernetzte, verteilte und transaktionsbasierte Automatisierungssysteme im Zeitalter von Industrie 4.0 nicht verschließen können: In einem verteilten System gibt es keine zentrale oder zentralisierbare Sicherheitsinstanz. Gäbe es diese, wäre sie besonders angreifbar oder könnte sogar unter bösartiger Kontrolle der Ausgangspunkt von Angriffen werden.

Insofern stellt sich weniger die Frage, welche der derzeitigen Blockchainsysteme wie Ethereum, Hyperledger Fabrik, EOS, Neo oder ähnliche für industrielle Hochautomatisierungsanwendungen geeignet sind. Vielmehr steht im Vordergrund, dass die zunehmende räumliche Ausdehung und Verteilung von industriellen Prozessen einer zusätzlichen Absicherung der Daten und Transaktionen bedarf, die über die kryptographische Verschlüsselung hinausgehen. Hier bieten Protokolle der CFT und BFT wie Blockchains sie umsetzen durch Verkettung, Verteilung und konsensbasierte Akzeptanz von Transaktionen eine zeitgemäße Basis.