Lade Inhalt...

Blockchain-Technologie in der Logistik

Darstellung der Einsatzmöglichkeit der Blockchain ab Version 2.0, sowie der Grundlagen für die Implementierung

Seminararbeit 2018 23 Seiten

Informatik - Wirtschaftsinformatik

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1. Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Forschungsfrage
1.3 Ziel der Arbeit
1.4 Aufbau der Arbeit
1.5 Motivation

2. Hauptteil
2.1 Methodisches Vorgehen
2.2 Logistik
2.3 Blockchain Technologie
2.3.1 Definition
2.3.2 Versionen
2.3.3 Transaktionen
2.3.4 Konsensus-Algorithmus
2.3.4.1 Proof of Work (PoW)
2.3.4.2 Proof of Stake (PoS)
2.3.4.3 Proof of Elapsed Time (PoET)
2.3.4.4 Sonstige Algorithmen
2.3.5 Smart Contracts
2.3.6 Dezentralisierte Applikation (Dapp)
2.3.7 Blockchain Kategorien
2.3.7.1 Public Blockchain
2.3.7.2 Private Blockchain
2.3.7.3 Konsortium Blockchain
2.4 Vorbedingungen
2.4.1 Oracles
2.4.2 Sensoren Aktoren
2.4.3 Internet of Things
2.4.4 Unternehmensübergreifende Anbindung
2.5 Use Case
2.5.1 Beschaffungslogistik
2.5.2 Produktionslogistik
2.5.3 Distributionslogistik
2.5.4 Entsorgungslogistik
2.5.5 Ersatzteillogistik
2.5.6 Privatkunde
2.6 Auswertung und Diskussion

3. Schluss
3.5. Fazit
3.6. Reflektion
3.7. Ausblick

Literaturverzeichnis

Internetquellen

Anhang

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Funktionale Systeme der Logistik .. 3

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1. Einleitung

1.1 Problemstellung

Durch den rasanten Wertanstieg der Kryptowährung Bitcoin im Dezember 2017 wurden Kryptowährungen und die dafür benötigte Basis Technologie Blockchain immer präsen- ter. Ursprünglich wurde 2008 unter dem Pseudonym Satoshi Nakamoto das Whitepaper „Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System“ veröffentlicht. Darin wurde der Bit- coin und die Funktionsweise, d.h. die Blockchain das erste Mal beschrieben.1 Die Ein- satzmöglichkeiten der Blockchain enden jedoch keinesfalls bei Kryptowährungen. Aktu- ell existieren drei Versionen der Technologie, wobei sich die erste Version ausschließlich mit der Zahlungsabwicklung von Kryptowährungen beschäftigt. Ob Folgeversionen der Technologie einen Mehrwert oder Einsatzmöglichkeiten für die Logistik bieten, wird in dieser Seminararbeit erarbeitet.

1.2 Forschungsfrage

Darstellung der Einsatzmöglichkeit der Blockchain ab Version 2.0, in den funktionalen Bereichen der Logistik, sowie der Grundlagen für die Implementierung.

1.3 Ziel der Arbeit

Das Ziel dieser Arbeit ist es die Grundlagen der Technologie Blockchain zu erklären, da hierbei noch Unklarheit herrscht. Dies geht beispielsweise aus der Umfrage „Supply Chain Hot Trends“ hervor, bei der 69% der 195 Befragten angaben, dass sie noch dabei sind die Technologie zu verstehen.2 Des Weiteren sollen die Grundlagen der Implemen- tierung, Einsatzmöglichkeiten und Mehrwerte für die Logistik dargestellt werden.

1.4 Aufbau der Arbeit

Der erste Teil beschäftigt sich mit dem Zusammenspiel der einzelnen funktionalen Lo- gistikbereiche. Daraufhin wird die Definition, die Funktionsweise und die Akteure der Blockchain beschrieben. Nachdem die Grundlagen erläutert wurden, werden die Voraus- setzungen behandelt, welche erfüllt sein müssen, damit die Blockchain in der Logistik eingesetzt werden kann. Anschließend werden mögliche Use Cases für die verschiedenen Logistikbereiche beschrieben. In Kapitel 2.6. werden die herausgearbeiteten Mehrwerte aus den Use Cases abstrahiert und die Implementierung der Blockchain diskutiert. Im letzten Kapitel wird ein Fazit aus den gewonnenen Erkenntnissen gezogen, sowie die Ar- beit reflektiert und ein Ausblick gegeben.

1.5 Motivation

Das Thema Blockchain in der Logistik wählte ich aus Zwei Gründen. Zum einen durch berufliches Interesse welches durch meine 6-jährige Tätigkeit bei Locanis AG entstand. Wir entwickeln ein standardisiertes Lagerverwaltungssystem und seit kurzem auch eine Onlineplattform inklusive der Hardware für Trackingsysteme von Containern. Deshalb konnte ich bereits viel Erfahrung im Bereich Logistik und deren Herausforderung sam- meln. Der zweite Grund ist persönliches Interesse. Meiner Meinung nach wird die Blockchain die IT und alle anderen Branchen so wie sie ist oder in ähnlicher Form revo- lutionieren.

2. Hauptteil

2.1 Methodisches Vorgehen

Durch Onlinerecherchen wurde zuerst die Grobgliederung erstellt. Es wurde hauptsäch- lich in der EBSCO Discovery Services Datenbank, der online sowie offline Datenbank der Bayrischen Staatsbibliothek, in Google Scholar und mithilfe von Google recherchiert. Die Schlüsselwörter für die initiale Recherche waren Block Chain und Logistik. Aus der Literatur der ersten Recherche bildeten sich vor allem weitere Begriffe aus dem Bereich Blockchain heraus. Die neuen Begriffe wurden in einer Mindmap grafisch verknüpft. Auf Basis der Mindmap wurden die Grundlagen Kapitel 2.2 bis 2.4 erstellt. Diese Begriffe waren Konsortium-Algorithmus, Smart Contracts, Dapps, IoT, Nonce, Hash, Private Public Key und Bitcoin. Auf Basis der gefundenen Literatur wurde die Arbeit erstellt. Die Gliederung wurde während der Ausarbeitung angepasst.

2.2 Logistik

Die Logistik kann institutionell sowie funktional abgegrenzt werden. Bei der institutio- nellen Abgrenzung wird in Makro-, Mikro- und Mesologistik unterschieden. Unter der Makrologistik wird beispielsweise der gesamte Güterverkehr einer Volkswirtschaft ver- standen. Die Mikrologistik beschreibt die logischen Systeme eines Unternehmens. Me- sologistik beschreibt die Logistik verschiedener Unternehmen, wobei diese nicht mit der Makrologistik verwechselt werden darf, weil sie weder den ganzen Güterverkehr einer Volkswirtschaft noch den eines einzelnen Unternehmens beschreibt. Somit liegt sie zwi- schen der Makro- und Mikrologistik. .3

Die funktionalen Bereiche der Unternehmenslogistik beinhaltet die Beschaffungs-, Pro- duktions-, Distributions-, Entsorgungs- und Ersatzteillogistik. Bei der Beschaffungslo- gistik werden notwendige Güter und Rohstoffe für das Beschaffungslager bezogen. In der Produktionslogistik fließen diese Güter und Rohstoffe aus dem Beschaffungslager in die Produktion. Sie beinhaltet ebenfalls den Fluss der fertigen oder halbfertigen Produkte in das Absatzlager. Die Distributionslogistik verbindet die Produktionslogistik des Unter- nehmens und die Beschaffungslogistik des Kunden. Bei der Entsorgungslogistik verläuft der Güterfluss zusätzlich entgegengesetzt zu den vorher erläuterten Logistikbereichen. Sie sorgt für die Rückführung von Rückständen in die Produktion. Rückstände sind Re- touren, Verpackungen und Behälter. Ebenfalls Bestandteil ist das Entsorgen von Abfäl- len. Die Ersatzteillogistik beschreibt zum einen die Logistik für die Instanthaltung der eigenen Maschinen, sowie die Ersatzteile für den Kunden.4

Abbildung 1: Funktionale Systeme der Logistik

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: in Anlehnung an Groß, C., Pfenning, R., Professionelle Softwareauswahl und -einführung in der Logistik, 2017 S 34|

2.3 Blockchain Technologie

2.3.1 Definition

Die Blockchain ist eine dezentrale Datenbank und eine Ausprägung von DLT (Distribu- ted Leger Technologien). Jeder Benutzer kann pseudonymisiert die Transaktionen durch- führen und validieren. Deshalb wird kein Intermediär wie eine Bank benötigt. Transakti- onen werden in sogenannte Blocks zusammengefügt und miteinander verbunden. Dadurch entsteht eine Aneinanderkettung von Blöcken, wodurch die Transaktionen in zeitlich geordneter Reihenfolge dargestellt wird. Jeder Benutzer kann den Inhalt der Blö- cke einsehen wodurch absolute Transparenz gewährleistet werden kann.5 Die Daten kön- nen nicht im Nachhinein verändert werden.

2.3.2 Versionen

Die Blockchain ist in verschiedene Versionen unterteilt. Die erste Version wird als Ver- sion 1.0 bezeichnet. In dieser Version wird die Blockchain als Zahlungsabwicklung für Kryptowährungen verwendet. Die Version 2.0 umfasst die Abwicklung, sowie Erfassung von digitalen Vermögensgegenständen und Verträgen. In der Version 3.0 werden die Blockchain Applikationen über den Finanzsektor hinaus, unter anderem im Gesundheits- wesen, der Regierung und der Wissenschaft, verwendet.6 7

2.3.3 Transaktionen

Die Blockchain verwendet eine asymmetrische Verschlüsselung, um sichere Transaktio- nen von Token durchzuführen und die Validität zu prüfen. Ein Token kann zum Beispiel eine Kryptowährung sein. Sender und Empfänger haben jeweils einen Public- und einen Private Key. Der Public Key ist öffentlich und der Private Key ist nur dem jeweiligen Benutzer bekannt und somit geheim.8 Der Public- und Private Key besitzen einen Mathe- matischen Zusammenhang und werden deshalb nur als Paar erzeugt.9

Vor Erzeugung der Transaktion erstellt der Sender ein neues Schlüsselpaar. Die Transak- tion beinhaltet die Zieladresse, den Betrag sowie die Transaktionsreferenz. Diese Refe- renz beinhaltet alle vorhergehenden Transaktionen der Daten, sodass der Sender bewei- sen kann, dass er berechtigt ist diese Transaktion durchzuführen. Nun signiert er die Nachricht mit seinem Private Key und versendet die Daten zusammen mit dem Public Key an den Empfänger. Der Empfänger und das gesamte Netz kann nun mit der Signatur und dem Public Key den Sender eindeutig verifizieren. Des Weiteren kann mit den Trans- aktionsreferenzen geprüft werden, ob der Sender berechtigt war diese Transaktion durch- zuführen.10

2.3.4 Konsensus-Algorithmus

Da in der Blockchain die Verwalter (Nodes) anonym sind, entsteht beim Validieren von Transaktionen ein Vertrauensproblem. Die Lösung sind Konsensus Algorithmen. Dadurch wird zwischen den Nodes ein Konsens erzeugt, sodass eine gemeinsame inhalt- liche Version der Blockchain entsteht.11 Es existieren folgende Konsensus Algorithmen:

2.3.4.1 Proof of Work (PoW)

Der Algorithmus Proof of Work (engl. für Arbeitsnachweis) wird unter anderem für die Bitcoin Blockchain verwendet. Es existieren hier sogenannte Miner. Diese Miner verifi- zieren die offenen Transaktionen und bilden Blocks daraus. Damit der Block in der Kette angenommen wird, muss der Miner nun einen Beweis für geleistete Arbeit erbringen, indem er einen Hash mit der richtigen Anzahl an Nullen erzeugt. Ein Hash ist eine zufäl- lige Zahlenreihenfolge, welche durch einen Hash-Algorithmus und beliebig vielen nicht zufälligen Zahlenreihenfolgen erzeugt wird. Die Daten können nicht rekonstruiert wer- den. Um den Hash zu erzeugen benötigt der Miner den Hash des letzten mit der Block- chain verbundenen Blocks (Previouse Hash), den Root Hash (Merkle Tree) indem die Transaktionen des Blocks mehrmals gehasht sind, die Versionsnummer und einen Zeit- stempel. Die Komponenten der vorherigen Aufzählung sind die festen Bestandteile für die Blockbildung. Der schwierige Teil ist, die noch nicht erwähnte Nonce. Diese Zahl muss der Miner erraten. Das bedeutet der Miner nimmt den Previouse- und den Root Hash, sowie Versionsnummer und Zeitstempel und erstellt mit der unterschiedlichen Nonce immer wieder andere Hashes bis die Anzahl an Nullen stimmt. Als Anreiz dafür bekommen die Miner eine Belohnung in Form von Kryptowährung. Je höher die Anzahl an erforderlichen Nullen ist, desto schwieriger ist es die Nonce zu finden. Diese Anzahl wird dynamisch festgelegt. Wenn durchschnittlich unter 10 Minuten benötigt wird um die Nonce zu finden, wird die Schwierigkeit für die nächsten 2.016 Blöcke erhöht. Werden mehr als durchschnittlich 10 Minuten benötigt, wird die Schwierigkeit reduziert.12 Das Raten ist sehr Ressourcen- und Zeitintensiv, wobei die Validierung der Nonce durch die anderen Teilnehmer nur wenig Aufwand erfordert.13

2.3.4.2 Proof of Stake (PoS)

Um das Ressourcenintensive Proof of Work abzulösen, wurde in einem viel zitierten Fo- rum Beitrag aus dem Jahre 2011 ein Vorschlag über Proof of Stake (engl. für Anteils- nachweis) beschrieben14. Bei diesem Algorithmus wird zufällig der nächsten Validator gewählt. Dieser ersetzt den Miner aus dem PoW Algorithmus. Er muss ein Pfand bzw. Stake einbezahlen. Wenn der Validator sich nun durch falsch validierte Transaktionen als Angreifer entpuppt, bekommt er seine Einlage nicht wieder.15

2.3.4.3 Proof of Elapsed Time (PoET)

Dieser Algorithmus stammt aus der Produkt Blockchain von Intel und ist mittlerweile ein Teil des HyperLedger Projects der Linux Fundation. Für Proof of Elapsed Time (engl. für Nachweis für verstrichene Zeit) wird eine Vertrauenswürdige Ausführungsumgebung be- nötigt. Dies wird auch Trusted Execution Environment (TEE) genannt. Ein Beispiel hier- für ist von Intel der Software Guard Extensions (SGX). Der Validierungsprozess funkti- oniert folgendermaßen. Auf allen Nodes wird der TEE ausgeführt. Nodes bekommen nach einer Anfrage an das TEE eine Wartezeit zugewiesen. Der Node mit der geringsten Wartezeit darf den Block erstellen und wird der sogenannte Leader.

[...]


1 Vgl. https://bitcoin.org/bitcoin.pdf, Zugriff am 29.08.18.

2 Vgl. https://www.eft.com/content/supply-chain-hot-trends-q1-q2-2018, Zugriff am 26.08.18.

3 Vgl. Pfohl, H.-C. Logistiksysteme, 2018, S. 14-15.

4 Vgl. ebd. S. 16-17.

5 Vgl. https://wirtschaftslexikon.gabler.de/definition/distributed-ledger-technologie-dlt-54410, Zugriff am 21.08.18.

6 Vgl. Sixt, E. Bitcoins und andere dezentrale Transaktionssysteme, 2017, S. 9.

7 Vgl. Swan, M. Blockchain, 2015, S. ix.

8 Vgl. Sixt, E. Bitcoins und andere dezentrale Transaktionssysteme, 2017, S. 37-38.

9 Vgl. Brühl, V. Bitcoins, Blockchain und Distributed Ledgers, 2017, S. 2.

10 Vgl. ebd.

11 Vgl. https://www.btc-echo.de/tutorial/was-ist-proof-of-work-wie-funktioniert-konsens-mechanismus/, Zugriff am 22.08.18.

12 Vgl. Caetano, R. Learning Bitcoin, 2015, S. 97.

13 Vgl. https://blockchainbasics.ch/proof-of-work/, Zugriff am 22.08.18.

14 Vgl. https://bitcointalk.org/index.php?topic=27787.0, Zugriff am 22.08.18.

15 Vgl. https://arxiv.org/pdf/1807.09626.pdf, Zugriff am 23.08.18.

Details

Seiten
23
Jahr
2018
ISBN (eBook)
9783668888708
ISBN (Buch)
9783668888715
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v456053
Institution / Hochschule
FOM Hochschule für Oekonomie & Management gemeinnützige GmbH, München früher Fachhochschule
Note
2,0
Schlagworte
Blockchain Logistik

Autor

Teilen

Zurück

Titel: Blockchain-Technologie in der Logistik