Was sind Blockchain-Orakel und wie funktionieren sie?

Basics

Blockchain-Orakel fungieren als Vermittler zwischen Blockchains und der Außenwelt, indem sie Smart Contracts mit externen Informationen versorgen, auf die diese sonst keinen Zugriff hätten. Diese Funktion ist für viele Vertragsvereinbarungen von entscheidender Bedeutung, da sie Informationen aus Off-Chain-Quellen benötigen, um ausgeführt zu werden.

Orakel spielen eine zentrale Rolle im Blockchain-Ökosystem, weil sie den Handlungsspielraum von Smart Contracts über ihr Netzwerk hinaus erweitern. Ohne Orakel wären Smart Contracts in ihrer Funktionalität eingeschränkt und könnten nur auf netzwerkinternen Daten zugreifen.

Es ist wichtig zu beachten, dass Blockchain-Orakel nicht selbst Datenquellen sind, sondern Schichten, die externe Datenquellen authentifizieren, verifizieren und abfragen, bevor sie die Informationen weiterleiten. Die von Orakeln übermittelten Daten können viele Formen annehmen, etwa Preisangaben, Zahlungsbestätigungen oder Sensormessungen.

Um Off-Chain-Daten abzurufen, muss der Smart Contract aufgerufen und Netzressourcen genutzt werden. Manche Orakel sind nicht nur in der Lage, Informationen an Smart Contracts weiterzuleiten, sondern auch Daten zurück an externe Stellen zu senden.

Beispiele für Blockchain-Orakel

Angenommen, Emily und David wetten darauf, wer die US-Präsidentschaftswahl gewinnen wird. Emily glaubt, dass der republikanische Kandidat gewinnt, während David auf den demokratischen Kandidaten setzt. Sie vereinbaren die Wettbedingungen und sperren ihre Gelder in einem Smart Contract, der das Geld nach der Wahl an den Gewinner auszahlt.

Da der Smart Contract nicht mit externen Daten interagieren kann, ist er auf ein Orakel angewiesen, das ihm die notwendigen Informationen — in diesem Fall das Wahlergebnis — liefert. Nach der Wahl fragt das Orakel eine vertrauenswürdige API ab, ermittelt den Gewinner und übermittelt diese Information an den Smart Contract. Der Vertrag sendet dann das Geld je nach Ergebnis an Emily oder David.

Ohne das Orakel, das die Daten übermittelt, gäbe es keine manipulationssichere Möglichkeit, diese Wette abzuwickeln.

Welche Arten von Blockchain-Orakeln gibt es?

Blockchain-Orakel lassen sich je nach Eigenschaften in verschiedene Kategorien einteilen. Ein Orakel kann mehreren Kategorien angehören. Ein Orakel, das zum Beispiel Daten von einer Firmenwebsite abruft, ist ein zentrales, eingehendes Software-Orakel.

Quelle: Werden die Daten aus Software oder Hardware gewonnen?

• Software‑Orakel sind eine weit verbreitete Art von Blockchain-Orakeln, die Daten aus Online-Quellen abrufen und an die Blockchain übertragen. Sie können Informationen aus einer Vielzahl von Internetquellen beziehen, wie Datenbanken, Websites oder Servern. Da Software‑Orakel mit dem Internet verbunden sind, können sie Informationen in Echtzeit liefern, was sie zu einer beliebten Wahl für Smart Contracts macht. Beispiele sind Wechselkurse, Preise digitaler Vermögenswerte oder Echtzeit-Fluginformationen.
• Hardware‑Orakel werden genutzt, um Informationen aus physischen Geräten zu gewinnen und an die Blockchain zu übermitteln, sodass Smart Contracts mit der realen Welt verbunden werden können. Diese Orakel interpretieren reale Ereignisse mithilfe von Sensoren, Barcode-Scannern oder anderen Datenerfassungsgeräten und wandeln sie in digitale Werte um, die Smart Contracts verstehen. Ein Hardware‑Orakel kann beispielsweise erkennen, ob ein Lkw mit Waren an einem Verladeplatz angekommen ist, und diese Information an einen Smart Contract weitergeben, damit dieser entsprechend reagiert.

Richtung: Handelt es sich um eingehende oder ausgehende Informationen?

Orakel lassen sich nach der Richtung des Informationsflusses in inbound (eingehend) oder outbound (ausgehend) einteilen.

• Eingehende Orakel übertragen Informationen von externen Quellen an Smart Contracts.
• Ausgehende Orakel senden Informationen von Smart Contracts an die Außenwelt.

Ein Sensor, der die Temperatur misst und die Daten an einen Smart Contract übermittelt, ist ein Beispiel für ein eingehendes Orakel. Ein ausgehendes Orakel wäre etwa ein Smart Lock, das sich entriegelt, wenn Gelder auf eine Adresse eingegangen sind; der Smart Contract sendet die Auslöseinformation über ein ausgehendes Orakel an den Mechanismus, der das Schloss öffnet.

Vertrauen: Zentralisiert oder dezentralisiert?

• Zentralisierte Orakel werden von einer einzigen Instanz kontrolliert und bergen das Risiko eines Single Point of Failure. Böswillige Eingriffe oder Fehler der kontrollierenden Partei können den Smart Contract beeinträchtigen, da die Wirksamkeit des Vertrags vollständig von dieser Instanz abhängt.
• Dezentralisierte Orakel zielen darauf ab, Gegenparteirisiken zu vermeiden, indem sie sich nicht auf eine einzige Wissensquelle verlassen. Sie nutzen mehrere Orakel, um die Zuverlässigkeit der Informationen zu erhöhen, und werden auch als Konsens-Orakel bezeichnet. Einige Blockchain-Projekte bieten dezentrale Orakelservices für andere Blockchains an; sie sind besonders in Prognosemärkten nützlich, in denen sozialer Konsens die Validität von Ergebnissen überprüft.

Obwohl dezentrale Orakel Vertrauen reduzieren sollen, beseitigen sie es nicht vollständig, sondern verteilen es auf viele Teilnehmer — ähnlich wie vertrauensfreie Blockchain-Netzwerke.

Weitere Orakeltypen

• Vertragsspezifische Orakel
  • Vertragsspezifische Orakel sind so konzipiert, dass sie von genau einem Smart Contract genutzt werden. Das kann dazu führen, dass beim Einsatz mehrerer Smart Contracts mehrere Orakel entwickelt werden müssen. Diese Herangehensweise bietet zwar Flexibilität für maßgeschneiderte Anwendungsfälle, ist aber aufwendig und teuer in Wartung und Betrieb, weshalb sie für Unternehmen mit vielfältigen Datenquellen unpraktisch sein kann.
• Menschliche Orakel
  • Personen mit speziellem Fachwissen können ebenfalls als Orakel fungieren. Sie prüfen und validieren die Glaubwürdigkeit von Informationen aus verschiedenen Quellen und übertragen diese Daten in Smart Contracts. Da menschliche Orakel ihre Identität kryptografisch nachweisen können, ist das Risiko, dass sich eine betrügerische Person als Orakel ausgibt und korrumpierte Daten liefert, vergleichsweise gering.

Ein wichtiges Problem bei Orakeln

Die Sicherstellung der Genauigkeit der in Smart Contracts verwendeten Daten ist eine zentrale Aufgabe von Orakeln. Die Integrität eines Smart Contracts ist jedoch gefährdet, wenn das Orakel kompromittiert wird. Orakel sind nicht Teil des Blockchain-Konsenses, was sie angreifbar macht. Der Konflikt zwischen Drittanbieter-Orakeln und der vertrauenslosen Ausführung von Smart Contracts bleibt eine ungelöste Herausforderung. Böswillige Akteure können zudem Man-in-the-Middle-Angriffe durchführen, bei denen sie die zwischen Orakeln und Vertrags übermittelten Daten abfangen und manipulieren.

Fazit

Damit Blockchains breite Akzeptanz finden können, braucht es verlässliche Wege, wie Smart Contracts mit externen Informationen interagieren. Genau hier kommen Blockchain-Orakel ins Spiel: Sie ermöglichen eine sichere Verbindung zwischen der Blockchain und externen Datenquellen. Ohne Orakel wären Smart Contracts auf interne Informationen beschränkt, was ihre Einsatzmöglichkeiten stark einschränken würde.

Dezentralisierte Orakel können wichtige Schutzmechanismen bieten, um Risiken im Blockchain-Ökosystem zu verringern. Ihre sichere und zuverlässige Implementierung ist entscheidend für das weitere Wachstum des Ökosystems. Insgesamt sind Blockchain-Orakel eine zentrale Komponente, die für die breitere Nutzung und Akzeptanz der Blockchain-Technologie notwendig ist.