Schnelle und sichere Verschlüsselung großer Datenmengen
Die Verschlüsselung von Datensätzen durch kryptographische Verfahren ist von großer gesellschaftlicher Bedeutung. Denn Kryptographie ist wesentlich, um Datensicherheit sowohl in Unternehmen als auch bei Bürgerinnen und Bürgern zu ermöglichen. Ein vielversprechender Ansatz in diesem Zusammenhang ist die Blockchain-Technologie. Diese integriert als besonderes Merkmal eine verschlüsselte Historie, etwa von Transaktionen mit digitalen Zahlungsmitteln wie sogenannten Kryptowährungen. Zudem sind an der Verschlüsselung mehrere Computer an verschiedenen Standorten beteiligt. Dieser Verzicht auf eine zentrale Organisationseinheit führt zu einer höheren Sicherheit und Zuverlässigkeit gegenüber Angriffen aus dem Internet. Dem großflächigen Einsatz der Blockchain-Technologie stehen jedoch zahlreiche technische Herausforderungen entgegen. So sind derzeitige Blockchain-Systeme nicht nachhaltig und verbrauchen vergleichsweise große Mengen an Energie. Eine weitere Herausforderung ist die Skalierbarkeit von Blockchain-Systemen. Durch ihren dezentralen Ansatz können nur wenige hundert Transaktionen pro Sekunde verarbeitet werden, und die Bestätigung einzelner Transaktionen kann bis zu mehreren Minuten dauern. Durch diese Nachteile eignet sich die Technologie derzeit noch nicht für den breitflächigen Massengebrauch.
Im Vorhaben PERUN sollen Verfahren erforscht und entwickelt werden, die einen gesteigerten Transaktionsdurchsatz, schnellere Transaktionsverarbeitung und besseren Schutz privater Daten beim Einsatz von Blockchain-Technologie ermöglichen. Technisch soll dies realisiert werden, indem ein Großteil der Transaktionen in ein sekundäres Netzwerk außerhalb der Blockchain ausgelagert wird. Die Verarbeitung der Transaktionen findet dann in diesem Sekundärnetzwerk direkt zwischen den Teilnehmenden statt, und die zugrundeliegende Blockchain wird nur noch im Ausnahmefall zur Konfliktlösung eingesetzt. Ein wesentliches Merkmal ist die Unterstützung von Transaktionen, die an zusätzliche Regeln geknüpft sind – sogenannte Smart Contracts. Damit können selbst komplexe Anwendungsfälle von der höheren Skalierbarkeit und Effizienz profitieren.
Die neuartige Technologie adressiert aktuelle Skalierungs- und Sicherheitsprobleme von Blockchains und verspricht insbesondere kleinen und mittelständischen Unternehmen, die die erforderlichen Entwicklungszeiten und Kosten nicht aufbringen können, den Zugang zu einer fortschrittlichen Sicherheitstechnologie. Sie erleichtert die Entwicklung von offenen Standards für die Digitalisierung von Geschäftsprozessen und trägt zu deren Optimierung bei. Aus gesellschaftlicher Sicht sind dezentrale Systeme wie Blockchains insbesondere in Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Datensicherheit vielversprechend. Denn dezentrale Systeme bieten eine Alternative zu global agierenden, Daten sammelnden Unternehmen und können so zur Datensouveränität von Bürgerinnen und Bürgern sowie Unternehmen beitragen. Aus technologischer Sicht kann durch das Vorhaben weitere Expertise in der hochrelevanten Blockchain-Technologie aufgebaut und langfristig der Standort Deutschland gestärkt werden. PERUN will somit den Weg für eine sichere und skalierbare Blockchain-Technologie bereiten und diese für eine breite Masse von Anwendungen nutzbar machen.