Bitcoin, Kryptowährungen und NFTs (Non-Fungible Token) sind derzeit wohl die drei bekanntesten Anwendungsfälle einer neuen Technologie: der Blockchain. Das Potenzial der Blockchain wird gerade erst erprobt und doch sind bereits die Anfänge dieser neuen Entwicklung beeindruckend. Es ist zu erwarten, dass sich in den kommenden Jahren zahlreiche der heute sich abzeichnenden Trends zu einem neuen Standard entwickeln werden. Betroffen sind zahllose Bereiche wie der Finanzsektor, die Kunst-, Musik- und Verlagsbranche, das Lieferketten-Management, das Internet als solches (Daten- und Web-Hosting) und auch im Smart Home. Darum soll in diesem Blog-Artikel die Frage beantwortet werden: Was ist die Blockchain und was bringt sie für das Smart Home?

“Schon heute erlauben die bisherigen Erfolge der #Blockchain einen Blick in die Zukunft. Die Technologie kann die neue Grundlage für das #SmartHome werden.“

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Was ist die Blockchain und warum ist sie so bedeutsam?

Im Grunde genommen ist die Blockchain-Technologie eine Art Nebenprodukt, das bei der Entwicklung des Bitcoins entstand. Allerdings stand die Blockchain gar nicht im Fokus der „Erfinder“ bzw. Entwickler des Bitcoins. Erst nachdem die erste und älteste aller Kryptowährungen entstanden war, wurde das wahre Potenzial erkannt, das in der Blockchain steckt.

Die digitale Währung Bitcoin ist im Grunde nichts anderes als ein Datenverzeichnis mit Informationen darüber, (1.) wer welche Menge an Bitcoin besitzt und (2.) welche Transaktionen bislang durchgeführt wurden. Diese Informationen werden verschlüsselt in aneinandergereihten Datenblöcken in einem großen Netzwerk von weltweit verteilten Servern gespeichert: der Blockchain.

Es sind viele Eigenschaften der Blockchain-Technologie, die dem Bitcoin seine hohe Sicherheit verleihen. Angefangen bei der dezentralen Speicherstruktur über das Verkettungsprinzip der Datenblöcke bis hin zu den kryptografischen Verfahren, die zusammen für Manipulationssicherheit sorgen[1].

Die Blockchain ermöglicht es also den Nutzern, Informationen dezentral zu speichern und zu teilen. Alle Transaktionen sind dabei hochgradig vertrauenswürdig und sowohl die Daten als auch die Nutzer lassen sich eindeutig verifizieren. Darum kann die Blockchain die Privatsphäre von Benutzern schützen und gleichzeitig eine transparente Architektur bereitstellen, über die Daten sicher verwaltet und geteilt werden können.

Aktuelle Herausforderungen im Smart Home

Die Blockchain-Technologie ist gerade darum für den Smart-Home-Bereich so relevant, weil sich mit ihr Herausforderungen lösen lassen, die sich in hier in Puncto Sicherheit stellen. Ein Smart Home oder ein Smart Building kann zahlreiche, digital miteinander vernetzte Komponenten haben. Neben der Hardware – also Geräten, Sensoren oder Aktoren – betrifft dies auch die Software, Standards und Übertragungsprotokolle sowie die Übertragungsinfrastruktur (kabelgebunden vs. kabellos, WLAN, Zigbee, etc.). Allein aufgrund dieser Komplexität kann es schnell zu Kompatibilitätsproblemen kommen.

Neben der Kompatibilität gelten Fragen rund um Cyber Security, Privatsphäre sowie Datenverwaltung als eine zentrale Aufgabe bei der Gestaltung und dem Betrieb eines Smart Homes. Denn die Gewährleistung maximaler Sicherheit wird von immer mehr Nutzern als unerlässliches Investitionsargument angesehen. Ganz generell gilt, dass Computer- und Internet-gestützte Systeme stets dem Risiko ausgesetzt sind, das Ziel von Angriffen zu werden. Die IT-Sicherheit muss darum schon bei den Herstellern einen besonders hohen Stellenwert einnehmen.

Da alle IoT-Geräte über Netzwerke verbunden sind und zur Kommunikation oder Interaktion das Internet nutzen, bleibt trotz aller Sicherheitsmaßnahmen ein Restrisiko bestehen. Auch hinsichtlich der Privatsphäre liefern IoT-Systeme ausreichend Datenpunkte, die Rückschlüsse auf personenbezogene Informationen zulassen. Dabei ist eines der Hauptprobleme die zentralisierte Speicherung von Daten.

Denn in der Regel werden alle Daten eines Smart Home in einem zentralen Datenspeicher gespeichert. Das bedeutet zum einen, dass Geräte nicht mehr steuerbar sind, wenn dieser Server ausfällt. Zum anderen wachsen die Gerätedaten von Tag zu Tag an und wenn diese Daten in einem zentralisierten Cloud-Dienst mit einem einzigen Zugangspunkt gespeichert werden, werden sie zu potenziellen Angriffszielen für Hacker.

Daneben sind in diesem Zusammenhang weitere Risiken zu nennen, die verschiedene Formen annehmen können:

  • Informationslecks
  • Malware-Infiltration
  • Dienstverweigerung
  • Ausführungsfehler
  • Datendiebstahl

Die Blockchain-Technologie bietet sich als Lösung für all diese Herausforderungen an. Aufgrund der Verschlüsselung, der Dezentralisierung und des Identitätsmanagements können die aktuellen Herausforderungen beherrscht werden.

Blockchain-Lösungen für das Smart Home

Dass die Blockchain im Smart Home Anwendung finden wird, ist keine ferne Zukunftsvision mehr, sondern längst Realität. Erste Projekte wie beispielsweise IOTA liefern hier bereits erste Ansätze zu Lösungen. Bei IOTA handelt es sich um ein Open-Source-Kommunikationsprotokoll, das mit dem Ziel entwickelt worden ist, die technische Plattform für das Internet der Dinge zu sein. Der Fokus liegt also auf der digitalen Vernetzung von technischen Geräten. Vor allem, wenn es um das Smart Home geht, steht Sicherheit an erster Stelle.

Das Interessante bei IOTA: Dabei handelt es sich gerade um keine Blockchain im eigentlichen Sinne, sondern „nur“ um ein skalierbares Open-Source Kommunikationsprotokoll. Für den Wertetransfer wurde wie bei anderen Kryptowährungen ein Token („MIOTA“) entwickelt. Doch setzt IOTA mit dem Kommunikationsprotokoll vor allem auf der Hardware-Ebene an und sorgt dort für standardisierten, sicheren und kostenlosen Austausch von Daten mit dezentraler Datenspeicherung und die sicherer, herstellerunabhängiger Steuerung von Geräten (Interoperabilität).

Die Zeichen stehen auf Blockchain: das Smart Home Projekt matter

Dass die Zukunft im Bereich Smart Home der Blockchain gehört, zeigt auch ein anderes Smart-Home-Projekt: matter. Bei matter handelt es sich um eine Weiterentwicklung der Zigbee-Allianz, die bereits im Jahr 2002 von einer Reihe von Herstellern gemeinsam gegründet wurde. Ziel war es von Anfang an, einen gemeinsamen Standard für das Smart Home sowie die Industrie- und Automatisierungstechnik zu entwickeln. An matter beteiligen sich heute Unternehmen wie Amazon, Apple, Comcast, Google und Samsung SmartThings sowie über 200 weitere Hersteller und 2000 freie Ingenieure und Entwickler.

Das wichtigste bisherige Ergebnis dieser Allianz ist die Veröffentlichung des quelloffenen Software-Codes, über den Smart-Home-Produkte und -Komponenten wie Thermostate, Zwischenstecker und Sensoren sich einfach miteinander kombinieren lassen. Wenn es um die Zukunft des matter-Projektes geht, so stehen auch hier die Zeichen auf Blockchain. Der Einsatz der Blockchain-Technologie soll die Nutzung von vernetzten Geräten in Zukunft manipulationssicher machen. Der gesamte Lebenszyklus einer jeden Smart-Home-Komponente – von der Herstellung in der Fabrik bis hin zum laufenden Betrieb – wird auf der Blockchain abgebildet. Das macht es kriminellen Akteuren faktisch unmöglich, unbemerkt Zugriff auf Daten oder die Steuerung zu erhalten.

Die Vorteile der Blockchain im Smart Home

Eine der wichtigen Eigenschaften der Blockchain-Technologie ist ihre Fähigkeit, Netzwerkteilnehmer eindeutig zu authentifizieren. Jeder Benutzer und jedes Gerät erhält private Zugriffsschlüssel, die nur mit bestimmten Knoten in der Blockchain interagieren. Das bedeutet, dass der Zugriff auf Informationen in der Blockchain nur möglich ist, wenn der Schlüssel bekannt ist.

Aufgrund dessen werden Hacker beispielsweise auch große Schwierigkeiten haben, Daten auf einer Blockchain zu ändern oder zu stehlen. Das macht Smart-Home-Systeme, die in der Regel den Zugriff auf Kameras, private Lebensroutinen, Einkaufsgewohnheiten und mehr persönliche Informationen umfassen können, in Zukunft noch sicherer.

Ein weiterer Vorteil, den die Blockchain mit sich bringt, ist, dass Informationen in einem dezentralen Netzwerk segmentiert und verteilt speichert werden. Im Gegensatz zu einem privaten Server, der alle seine anfallenden Daten an einem Ort hostet, macht die Blockchain es schwierig, zusammengehörige Informationen zu finden.

Nicht zuletzt wird dadurch die Datenintegrität her- und sichergestellt. Dies ist in sensiblen Lebensbereichen nötig, aber auch in industriell genutzten Gebäuden oder Büros von zunehmender Bedeutung. Etwa im Bereich Ambient Assisted Living, Homecare oder in Gesundheitseinrichtungen sind zuverlässige Daten eine Grundvoraussetzung. Immer häufiger hängt die Behandlung von Patienten basiert auf den Daten, die er generiert ab. Verfälschte Daten führen zu falscher Behandlung.

Die Blockchain wird die Basistechnologie der Smart City

Die Blockchain wird auch aus einem anderen Grund im Smart Home Bereich nicht mehr wegzudenken sein: Sie wird die Grundlage für den Datentransfer in der Smart City werden. Auch hier ist vor allem Sicherheit der zentrale Treiber der Entwicklung. Jede Transaktion in der Smart City muss exakt vollzogen werden, eindeutig autorisiert werden können und gleichzeitig effizient sein. All das ist nur mit der Blockchain-Technologie zu machen:

Digitalisierung der Verwaltung, wie Wahrnehmung von Wahl- und Mitbestimmungsrechten, Identitätsprüfung, Abgaben- und Steuersystem, Eigentumsrechte und -verwaltung usw..

Jede Transaktion auf der Blockchain ist transparent, überprüfbar und es ist nahezu unmöglich sie zu fälschen oder nachträglich zu verändern.

Dies schafft auch die Voraussetzung für Automatisierung, die nicht anders sicher zu gestalten ist. Damit ist nicht nur der Bereich der Hausautomation gemeint, sondern insbesondere auch alle Automatisierungen in der Smart City wie automatische Verkehrsleitsysteme, autonome öffentliche Verkehrsmittel oder das smarte Stromnetz (Smart Grid).

Die neue Ökonomie im Internet der Dinge

Neben all den bisher genannten Aspekten soll derjenige der Wirtschaftlichkeit und implizit damit auch der Nachhaltigkeit am Ende nicht vergessen werden. Denn gerade im Zusammenhang mit der Blockchain-Technologie ist immer wieder vom hohen Energieverbrauch (und damit der Verursachung von Kosten) die Rede. Dazu ist zum einen anzumerken, dass nicht jede Blockchain automatisch einen so hohen Ressourceneinsatz wie zum Beispiel Bitcointransfers erfordert. Ganz im Gegenteil: In neueren Projekten wie etwa „Solana“ benötigt eine Transaktion weniger Energie als eine Google-Suchanfrage.

Die Frage nach der Wirtschaftlichkeit ist aber komplexer. Denn mit der Blockchain wird die gesamte Ökonomie des Smart Homes neu gedacht. Nehmen wir zum Beispiel ein Smart Home, das auf die Stromerzeugung mit Sonnenenergie setzt. Bislang sind beim Betrieb einer Solaranlage viele Akteure beteiligt – neben dem Hersteller und dem Installationsbetrieb sind der Eigentümer, der regionale Netzversorger sowie andere Kraftwerk- und Energieerzeuger eingebunden. Eine zentrale Frage dabei lautet, wer erzeugt welche Daten, wer besitzt diese und wer profitiert schließlich wirtschaftlich davon. Sowohl bei der Abrechnung des gelieferten Stromes, der zukünftig über Blockchain-Tokens abgewickelt werden wird, als auch bei der Kommunikation werden Smart-Home-Betreiber von der Blockchain-Technologie profitieren.

Ein weiteres Beispiel für die Wirtschaftlichkeit sind Projekte wie IoTeX. Auch IoTeX arbeitet an einer Blockchain-Lösung für das Internet der Dinge. Dabei setzt man die Blockchain zum Beispiel an die Stelle, die Unternehmen wie AirBnB einnehmen. Die Vermarktung und Abwicklung von Zimmervermietungen kann in Zukunft beispielsweise vollständig über die Blockchain laufen. Damit bleiben die Daten stets im Besitz des Smart-Home-Eigentümers, der damit nicht nur die Kontrolle über die eigenen Daten hat, sondern auch alleinig davon profitiert.

Fazit: Die Blockchain schafft mehr Sicherheit im Smart Home

Die Anwendung der Blockchain im Smart Home ist bereits Realität, wenngleich die Adaption in der breiten Masse und bei vielen Herstellern noch nicht angekommen ist. Doch schon heute ist das Potenzial und die Vorteile, die sich aus der Blockchain in diesem Bereich ergeben, klar erkennbar. Neben Komfort ist Sicherheit eines der zentralen Argumente für ein Smart Home. Die Blockchain wird das Smart Home in Zukunft sehr viel sicherer machen, indem sie nicht autorisierte Benutzer von vornherein blockiert. Das dezentrale Speicherkonzept der Blockchain hilft, Daten schneller abzurufen und sicher zu speichern.

Dank der Blockchain werden Hausbesitzer in Zukunft sicher auf ihr Zuhause zugreifen und anderen sicherer Zugang gewähren können. Nur autorisierte Benutzer können vernetzte Geräte steuern oder Daten abrufen. Auch die Echtzeit-Nutzung von sogenannten „Smart Contracts“, also digitaler Verträge, beispielsweise zur Abrechnung von nachhaltig erzeugtem Strom der Immobilie wird dadurch möglich. Damit schafft die Blockchain die technische Voraussetzung, dass vernetzte Gebäude, die selbst Energie erzeugen, nahtlos zu einem Teil des Smart Grids werden können. Durch die verbesserte Sicherheit auf zahlreichen Ebenen wird die Blockchain einen wesentlichen Fortschritt für das Smart Home darstellen und dessen Fähigkeiten ein Stück weit revolutionieren. Aus diesen Gründen hat die Blockchain das Zeug dazu, die zukünftige Grundlage für das Smart Home werden.

[1] Genau genommen gibt es zwei Teile in der Blockchain, die für die Manipulationssicherheit sorgen. Ein Block enthält Transaktionsdaten und der andere enthält einen vorherigen Hash-Wert aus dem vorherigen Block. Der Hash-Wert ändert sich, wenn bei einer der vorherigen Transaktionen eine Manipulation aufgetreten ist. Eine Manipulation der bisherigen Daten ist hier also nicht möglich.