Die Masterarbeit beschäftigt sich mit der Anwendungsmöglichkeit der Blockchain Technologie in Energieverteilsystemen in den obersten Netz Hierarchien.
Dazu werden zuerst die Grundlagen der Blockchain betrachtet. Danach erfolgt ein Überblick über die derzeitige Energiesituation und die Einsatzmöglichkeiten der Blockchain mit deren Vor- und Nachteilen. Im Anhang werden Beispiele von aktuellen Blockchain Projekten erläutert um die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten darzustellen
Mathematics Behind the Zcash
(2020)
Among all the new developed cryptocurrencies from Bitcoin, Zcash comes out to be the strongest cryptocurrency providing both transparency and anonymity to the transactions and its users by deploying the strong mathematics of zk-SNARKs.
We discussed the zero knowledge proofs which is a basic building block for providing the functionality to zk-SNARKs. It offers schnorr and sigma protocols with interactive and noninteractive versions. Non-interactive proofs are further used in Zcash transactions where the validation of sent transaction is proved by cryptographic proof.
Further, we deploy zk-SNARKs proofs following common reference string as public parameter when transaction is made. The proof allows sender to prove that she knows a secret for an instance such that the proof is succinct, can be verified very efficiently and does not leak the
secret. Non-malleability, small proofs and very effective verification make zk-SNARKs a classic tool in Zcash. Since we deal with NP problems therefore we have considered the elliptic curve cryptography to provide the same security like RSA but with smaller parameter size.
Lastly, we explain Zcash transaction process after minting the coin, the corresponding transaction completely hides the sender, receiver and amount of transaction using zero knowledge proof.
As future considerations, we talk about the improvements that can be done in term of decentralization, efficiency by comparing with top ranked cryptocurrencies namely Ethereum and Monero, privacy preserving against the thread of quantum computers and enhancements in shielded transactions.
Private Blockchain-Netzwerke können von Unternehmen für die Integritätssicherung von Produktionsdaten verwendet werden. Die Hochschule Mittweide entwickelt im Rahmen des Forschungsprojektes safe-UR-chain ein derartiges Blockchain-Netzwerk. Teil dieser Entwicklung ist die Auswahl und Optimierung eines Konsensverfahrens für das Netzwerk. Für diese Aufgabe fehlt es momentan an einem System, das den Vergleich von Konsensverfahren anhand ihrer Leistungsmetriken ermöglicht. Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines derartigen Systems sowie der Implementierung dreier Konsensverfahren, die anhand ihrer vom System erfassten Leistungsmetriken verglichen werden.
Applications and Potential Impacts of Blockchain Technology in Logistics and Supply Chain Areas
(2022)
The motive of the present thesis is to analyze the applications and potential impacts of blockchain technology in the logistics and supply chain areas. For this purpose, the literature from different sources has been used to analyze and get an overview of the current status and role of blockchain technology within the logistics and supply chain areas. Different use cases, as well as pilot projects from organizations all over the world and also from Germany, have been included. Suggestions for further applications and implementations of blockchain technology along with their potential impacts have been made. Additionally, the cost of implementing blockchain-based solutions and applications has been estimated along with providing recommendations and suggestions for important and key points to be considered before preparing and deciding to implement blockchain-based solutions in any organization.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Analyse, Konzeption, Implementation und Evaluation eines dezentralen Feedback-Systems für die Blockchain Academy Mittweida. Es wurde nach einer Lösung gesucht, das Feedback für die angebotenen Kurse auf der Seite der Blockchain Academy Mittweida erfassen zu können. Dabei sollte die Anonymität des Nutzers stets gewahrt bleiben, jedoch für den Betreiber die Möglichkeit gegeben sein, unberechtigtes oder doppeltes Feedback erkennen und aussortieren zu können. Diese Anforderungen konnten durch die Linkable-Ring-Signature gewährleistet werden. Bei diesem Verfahren kann der Nutzer stellvertretend für seine Gruppe eine Nachricht signieren. Der Betreiber kann überprüfen, ob eine signierte Nachricht aus dieser Gruppe stammt und ob es bereits eine Nachricht von einem Nutzer eingegangen ist, ohne die Anonymität des Nutzers aufzuheben. Das System wurde möglichst dezentral gestaltet, um keine zentrale Angriffsstelle bieten zu können und sicherheitsrelevante Teile abkapseln zu können. Es wurde ein Smart Contract angelegt, welcher die zum Signieren benötigten öffentlichen Schlüssel der Gruppenmitglieder eines Kurses bereithält. Die zweite Komponente stellt eine Browsererweiterung dar. Mit dieser kann der Nutzer sich in die Feedbackgruppe zu einem Kurs eintragen und seine Schlüsselpaare für die Signatur Generierung speichern lassen. Die dritte Komponente ist ein Plugin auf dem WordPress-System der Blockchain Academy Mittweida, mit welchem das Feedback auf Verknüpfbarkeit geprüft werden kann. Mittels eines funktionalen Testverfahrens und einer Probandengruppe wurde die erarbeitete Lösung untersucht. In beiden Fällen bestand die Lösung die an diese gestellten Anforderungen und wurde positiv von der Probandengruppe aufgenommen. Es wurde sich mehrheitlich für die vorgestellte Lösung und gegen eine Lösung mit einem Kennwort, welches der Nutzer eingeben muss, bevor er eine Umfrage ausfüllen kann, entschieden. Im Wintersemester 2022/2023 an der Hochschule Mittweida könnte die Anwendung zusammen mit dem Masterstudiengang Blockchain & Distributed Ledger Technologies (DLT) in einem größeren Praxistest eingesetzt und weiter erprobt und verbessert werden.
With the growing market of cryptocurrencies, blockchain is becoming central to various research areas relevant from a mathematical and cryptographic point of view. Moreover, it is capable of transforming the traditional methods involving centralized network operations into decentralized peer-to-peer functionalities. At the same time, it provides an alternative to digital payments in a robust and tamperproof manner by adding the element of cryptography, consequently making it traversable for an individual who is a part of the blockchain network. Furthermore, for a blockchain to be optimal and efficient, it must handle the blockchain trilemma of security, decentralization, and scalability constraints in an effective manner. Algorand, a blockchain cryptocurrency protocol intended to solve blockchain’s trilemma, has been studied and discussed. It is a permissionless (public) blockchain protocol and uses pure proof of stake as its consensus mechanism.
Probabilistic Micropayments
(2022)
Probabilistic micropayments are important cryptography research topics in electronic commerce. The Probabilistic micropayments have the potential to be researched in order to obtain efficient algorithms with low transaction costs and high speeding computer power. To delve into the topic, it is vital to scrutinize the cryptographic preliminaries such as hash functions and digital signatures. This thesis investigates the important probabilistic methods based on a centralized or decentralized network. Firstly, centralized networks such as lottery-based tickets, Payword, coin-flipping, and MR2 are described, and an approach based on blind signatures is also discussed. Then, decentralized network methods such as MICROPAY3, a transferable scheme on the blockchain network, along with an efficient model for cryptocurrencies, are explained. Then we compare the different probabilistic micropayment methods by improving their drawback with a new technique. To set the results from the theoretical analysis of different methods into some context, we analyze the attacks that reduce the security and, therefore, the system’s efficiency. Particularly, we discuss various methods for detecting double-spending and eclipse attacks occurrence
Blockchain-Governance wird oft mit der Führung von Unternehmen oder von Nationalstaaten verglichen, obwohl diese sich selbst eher als Decentralized Autonomous Organizations (DAOs) und damit als reine Software verorten. In dieser Arbeit wird die Polkadot-Governance in jener Ebene, in der Menschen über Polkadot Entscheidungen treffen, dargestellt, um sie dann mit rechtlichen Konzepten, die den Rahmen für die Entscheidungsfindung in Unternehmen und Staaten bilden, sowie mit den rechtlichen Grundlagen für die Entscheidungsfindung einer DAO zu vergleichen.
As the cryptocurrency ecosystem rapidly grows, interoperability has become increasingly crucial, enabling assets and data to interact seamlessly across multiple chains. This work describes the concept and implementation of a trustless connection between the Bitcoin Lightning Network and EVM-compatible blockchains, allowing the transfer of assets between the two ecosystems. Establishing such a connection can significantly contribute to the growth of both ecosystems as they can benefit from each other’s advantages and emerge new pos- sibilities.