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Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Analyse der Verbindungen zur Blockchain-Technologie und der künstlichen Intelligenz. Das Hauptziel ist, neue Bereiche der beiden Technologien zu beschreiben und zu erklären. Zuerst werden inhaltliche Fragen und Erklärungen für ein besseres Verständnis der beiden Technologien erläutert. Des Weiteren werden gemeinsame Einsatzszenarien, sowie dessen Realisierung betrachtet. Zuletzt werden Vor- und Nachteile, sowie eine Zukunftsprognose der Blockchain-Technologie und der künstlichen Intelligenz aufgestellt.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Thema der Blockchain. Dazu wird zuerst auf die Entstehung als Dokumentationswerkzeug für Überweisungen von Bitcoins geblickt. Der dezentrale Aufbau der Blockchain wird genauer beschrieben und es wird erläutert warum dieser als fälschungssicher gilt. Anschließend wird Ethereum behandelt – eine Blockchain mit der Möglichkeit, programmierbare Verträge darin zu betreiben, um dadurch eine Anwendung in beinahe allen Bereichen des täglichen Lebens zu finden. Zuletzt werden noch Projekte erläutert, welche das enorme Potential der Blockchain verdeutlichen sollen.
The Blockchain is a technology which has the capabilities to change the way, the world operates. As promising as this may be, there are still many challenges which do not exist or are way simpler to solve in conventional software solutions. Services which are offered over the blockchain suffer from so called Block-confirmation-times where the customer simply has to wait till the transaction is confirmed. In this paper possible solutions to that problem will be examined and challenges that arise from the specific criteria of the Ethereum Blockchain will be analyzed.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit Programmiersprachen für die Smart Contract - Entwicklung auf der Ethereum Blockchain. Vier Sprachen sollen vorgestellt sowie anhand eines ERC20 Contracts verglichen und bewertet werden. Zusätzlich soll ihre Sicherheit im Hinblick auf häufige Gefahren der Contract - Entwicklung untersucht und sprachspezifische Unsicherheiten gesammelt werden. Ziel ist es, festzustellen, welche der Sprachen die geeignetste für die Entwicklung sicherer und kostengünstiger Smart Contracts ist, wobei auch Bytecodegrößen und Deploymentkosten einbezogen werden.
Diese Arbeit befasst sich mit der sogenannten Distributed Ledger Technologie und ihrer bekanntesten Anwendungsform Blockchain. Dabei handelt es sich um eine neuartige, dezentrale Form von Datenbanken. Zunächst wird die Funktionsweise von Blockchain am Beispiel Bitcoin erläutert, um dann die Vorteile und Nachteile einer Anwendung im Finanzsektor bewerten zu können. Fokus liegt in dieser Arbeit auf den Bereichen Zahlungsverkehr und Wertpapierhandel. Zuletzt erfolgt dann noch ein Blick auf mögliche Verwendungsmöglichkeiten von Blockchain über die Finanzbranche hinaus.
Die Vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der genaueren Betrachtung des Themas Blockchain und deren bedeutendsten Anwendungsmöglichkeiten für die Privatwirtschaft. Das Hauptziel besteht darin, die anspruchsvolle technische Grundlage der Blockchain in verständlicher Sprache zu formulieren, dem Leser näher zu bringen und darauf einige Marktwirtschaftliche Analysen aufzubauen. Dabei werden Risiken und Grenzen dieser neuartigen Technologie ebenfalls näher betrachtet. Es muss ein Gefühl dafür geschaffen werden, wie fortgeschritten der Stand der Technik in der Wirtschaft heute ist um weitere Forschungsanstrengungen zu ermöglichen.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist, ein grundsätzliches Verständnis für die Funktionsweise von Blockchain und Distributed Ledger Technologie zu vermitteln. Zusätzlich soll der Leser einen Überblick über den aktuellen Entwicklungsstand der Technologie erhalten. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf den Einsatzmöglichkeiten von Blockchain-Technologie in der Grundbuchverwaltung und der Tokenisierung von Eigentumsrechten. Der Kern dieser Arbeit ist eine Marktanalyse, bei der insgesamt 105 Blockchain-Startups im Immobilienbereich untersucht wurden. Im Hauptteil werden die aussichtsreichsten Anwendungsmöglichkeiten anhand einer Auswahl von aktuellen Pilotprojekten vorgestellt.
Diese Arbeit behandelt den Einsatz der Blockchaintechnologie im Supply Chain Management. Unter der Erläuterung der Funktionsweise der Blockchaintechnologie werden Beispiele für mögliche Einsätze von Blockchains im Supply Chain Management aufgeführt und bewertet. Weiterhin wird die Industrie 4.0 in Verbindung mit dem Supply Chain Management gesetzt und deren Bedeutung für die Automatisierung und Digitalisierung hervorgehoben. Am Ende der Arbeit werden zusätzlich die Smart Contracts eingeführt, um damit letztendlich und zusammenfassend durch die Aufführung zusätzlicher Beispiele die aufgestellten Thesen, wie z.B. das durch die immer strenger werdende Gesetzgebung in Europa bzw. in Deutschland z.B. in puncto Lebensmittelnachverfolgbarkeit, die Blockchain einen wesentlichen Beitrag zur Unterstützung des Supply Chain Managements liefern kann, zu untermauern und damit zu beweisen. Weiterhin wird durch die Einbeziehung der Smart Contracts bewiesen, dass die Verwendung der Blockchain in Kombination mit Smart Contracts eine disruptive Auswirkung auf das Vertragswesen in puncto Flexibilität und Sicherheit haben kann.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Analyse der Europäischen Datenschutz-Grundverordnung. Das Hauptziel hierbei ist das Herausfiltern von Artikeln die im Zusammenhang mit Datenverarbeitung auf Blockchain eine besondere Relevanz haben. Außerdem wird, basierend auf den gefundenen Artikeln, eine Applikation geschrieben, die die Anforderungen einhält und trotzdem mit einer Blockchain kommuniziert.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Kryptowährungen und deren zugrunde-liegender Technologie, die Blockchain. Das Hauptziel ist es die Blockchain für jeden Leser verständlich zu machen und mögliche Anwendungen vorzustellen. Allen voran wird die offensichtlichste aller Anwendungen, nämlich Kryptowährungen vorgestellt. Es soll in erster Linie nicht darum gehen, die Technik und die dahinterstehenden Funktionen zu präsentieren, sondern ein möglichst breites Spektrum zu behandeln, von den wegweisenden Möglichkeiten bis hin zu den Einflüssen in der Volks- und Betriebswirtschaft. Zum Schluss soll der Leser eine klare Vorstellung von der Welt der Blockchain haben und somit die Angst vor dem großen Unbekannten verlieren. Nur dann kann man sich eine objektive Meinung zu dem Thema bilden und eventuell die Entwicklung vorantreiben.
In dieser Arbeit wird die Fragmentierung der klassischen Zielgruppen analysiert. Des Weiteren wird unter Betrachtung der Marketingabläufe ausgewertet, welche Online-Marketing-Maßnahmen sich für eine Lösung der bestehenden Fragmentierung eignen. Die Maßnahmen werden auf ihre Anwendungsmöglichkeiten geprüft. Außerdem wird in der Arbeit dargestellt, welche Chancen und Risiken durch den Einsatz der Blockchain-Technologie im Online-Marketing entstehen. Ziel der Arbeit ist das Erstellen einer Entscheidungsbasis für deutsche Unternehmen, ob sich eine Investition in diesen Bereich unter Bewertung des Return on Investment lohnt.
Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Herausforderung, kleine Zahlungen effizient mithilfe der Blockchain umsetzen zu können. Dafür werden verschiedene existierende Zahlung-Schemata vorgestellt werden. Sie werden dabei auch auf ihre Eignung im Bezug auf die Anforderungen eines IoT-Gerätes geprüft. Besonderer Fokus wird auf die probabilistischen Zahlungen gelegt.
Abschließend wird die Implementierung eines Prototypen vorgestellt und die Anwendbarkeit eines solchen Systems ausgewertet.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist, ein grundlegendes Verständnis der Technologie von Blockchain und ausgewählten Kryptowährungen zu vermitteln. Zusätzlich soll der Leser einen Überblick über die unterschiedlichsten Anwendungsfelder von Blockchain-Technologie bekommen. Die Schwerpunkte liegen auf Sicherheit, Regulatorik und Use Cases von Finanzprodukten. Ein wesentlicher Bestandteil der Arbeit sind die qualitativen Experteninterviews, deren Analyse und die daraus abgeleiteten Erkenntnisse. Den Abschluss bildet die Programmierung einer konkreten Blockchain-Applikation als Smart Contracts.
Die vorliegende Bachelorarbeit hat die sogenannten Smart Contracts, welche als automatisierte Verträge verstanden werden können, zum Thema. Zunächst wird sich mit der Blockchain, welche eine Grundlage der Smart Contracts darstellt, auseinandergesetzt und darauf aufbauend werden die Smart Contracts genauer beleuchtet. Folgend werden ausgewählte Anwendungsszenarien für Smart Contracts in der Finanzwirtschaft vorgestellt. Abschließend werden Handlungsempfehlungen für den bestmöglichen Umgang mit der Blockchain und den Smart Contracts im Unternehmensumfeld dargestellt.
Tokenization projects are currently very present when it comes to new blockchain technologies. After explaining the fundamentals of cross-chain interaction, the bachelor thesis will focus on tokenizing technology for Bitcoin on Ethereum. To get a more practical context, implementing the currently most successful decentralized tokenization project is described.
Die vorliegende Diplomarbeit behandelt die Möglichkeiten und Grenzen der Blockchain. Einleitend wird auf den sich ständig weiterentwickelnden Aspekt der Digitalisierung eingegangen sowie die fortlaufende mediale Präsenz der Blockchain aufgezeigt. Grundlegend werden vorab die Eigenschaften der Distributed Ledger Technologie aufgezeigt, um daraufhin die fünf Anforderungen an ein Blockchain-System und deren Umsetzung auszuarbeiten. Basierend auf der Blockchain oder anderen verteilten Datenbanken gilt es die Kryptowährungsprotokolle als Form der Netzwerkkommunikation zwischen den Teilnehmenden und deren Eigenschaften zu betrachten. Infolge werden die Einzelheiten in den Bereichen des Tradings mit Tokens und den dazugehörigen Kryptobörsen bzw. Wallets, der Mininghardware und -arten sowie der technischen Analyse von Basiswerten und dessen Grundwerkzeuge, in Bezug auf das Satoshi-Nakamoto-Bitcoin-Protokoll, untersucht. Letztlich wird Einblick genommen auf die Anwendungen bestimmter Protokolle in Form von Smart Contracts als Fundament für Initial Coin Offerings und dezentrale Applikationen.
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
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Blockchain-Technologie, welche mit Bitcoin eingeführt wurde. Ziel dieser Diplomarbeit ist es, ein Verständnis für die zugrundeliegende Blockchain-Technologie zu erlangen und zu erörtern, welche Möglichkeiten sich im Zeitalter der Industrie 4.0 für die Anwendung dieser in der Gesellschaft ergeben. Es werden zwei ausgewählte Anwendungsbereiche – die Lebensmittelindustrie und das Gesundheitswesen – detailliert beschrieben und die Möglichkeiten des Blockchain-Einsatzes aufgezeigt.
This paper looks at current projects in the field of Blockchain in education, their specific areas of application, possible advantages and weaknesses. Three examples developed by the team of authors are introduced in detail. First: Gallery-Defender a Serious Game, which was adapted to serve as a demonstrator in a stand-alone version to show the possibility to carry out exams directly from within the game and store the grades and meta-data on Blockchain. Second: Art-Quiz, an e-learning tool, which can be integrated into existing LMS systems and map exam results and further data using Blockchain technologies. Both were developed following an iterative design process. And third: The results of a focus group, which simulated the assignment of grades after an oral online exam. The three examples presented here are based on the Blockchain system Ardor/Childchain Ignis, but each demonstrator has a different set of features and approaches.
In addition, the integration of various Blockchain solutions was conceptually designed to make a Multi-Chain model possible.
Dieses Paper ist eine überarbeitete Kurzfassung der Bachelorarbeit, welche 2019 von der Autorin unter dem gleichen Titel geschrieben wurde. Sie setzt sich mit der Herausforderung, kleine Zahlungen effizient mithilfe der Blockchain umzusetzen, auseinander. Ziel ist dabei, verschiedene Ansätze vorzustellen und ihr Potenzial zu prüfen. Prinzipiell hat der Einsatz von Micropayment-Schemas das Ziel, (häufige) Zahlungen von Kleinbeträgen in der Abwicklung möglichst effizient zu gestalten. Das Ungleichgewicht, dass die Kosten einer Zahlung den zu zahlenden Betrag übersteigen, gilt es insbesondere auf der Blockchain zu vermeiden. In diesem Paper werden verschiedene Ansätze für Micropayments vorgestellt und nach verschiedenen Punkten untersucht werden. Dabei wird unter anderem Wert auf die Kostenminimierung, Sicherheit und dezentrale Umsetzbarkeit gelegt. Aber auch die Anwendbarkeit und Ressourcenanforderung der verschiedenen Schemata sollen in dieser Arbeit betrachtet werden.
With the increasing usage of blockchain technology, legal challenges such as GDPR compliance arise. Especially the right of erasure is considered challenging as blockchains are tamperproof by design. Several approaches investigated
possibilities to weaken the tamperproof aspect of blockchains in favor of GDPR compliance. This paper presents several approaches, then focuses on chameleon hash functions by evaluating the possibility to use these specific functions in a private blockchain. The goal of the built system is to take a step towards the digitization of the bill of lading used in international trade. This paper describes the developed software as well as the core considerations around the system such as network design or block structure.
In der Anfangszeit der Distributed Ledger Technologies (DLT) waren die hauptsächlichen Betrachtungswinkel die der Disruption des Bank- und Finanzwesens.
Mit dem Aufkommen des Systems Ethereum im Jahr 2015, hat die Auseinandersetzung mit der Anwendung von Blockchain in weiteren Branchen, an Bedeutung gewonnen. Eine davon ist die Logistik und das Supply Chain Management (SCM). Gerade in Deutschland spielt der Logistiksektor eine große Rolle, nach der Beschäftigtenzahl ist er die drittgrößte Branche und erzielt einen Umsatz von rund 258 Milliarden Euro. Im Beitrag werden konkrete Anwendungsfelder identifiziert und gezeigt welche potentiellen Vorteile sich dort, durch den Einsatz von DLT, erzielen lassen. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Einschätzung der Technologie hinsichtlich ihrer Sicherheitseigenschaften.
Im Beitrag wird den Fragen nachgegangen, ob Datensicherheit mithilfe von DLT verbessert werden kann und auf welchem Wege.
After creating a new blockchain transaction, the next step usually is to make miners aware of it by having it propagated through the blockchain’s peer-to-peer network. We study an unintended alternative to peer-to-peer propagation: Exclusive mining. Exclusive mining is a type of collusion between a transaction initiator and a single miner (or mining pool). The initiator sends transactions through a private channel directly to the miner instead of propagating them through the peerto-peer network. Other blockchain users only become aware of these transactions once they have been included in a block by the miner. We identify three possible motivations for engaging in exclusive mining: (i) reducing transaction cost volatility (“confirmation as a service”), (ii) hiding unconfirmed transactions from the network to prevent frontrunning and (iii) camouflaging wealth transfers as transaction costs to evade taxes or launder money. We further outline why exclusive mining is difficult to prevent and introduce metrics which can be used to identify mining pools engaging in exclusive mining activity.
Mehr als 50 Milliarden physische Objekte sollen bis 2020 mit dem Internet verbunden sein. Diese reichen von kleinen und rechenarmen RFID-Systemen bis zu komplexen Geräten wie Smartphones, intelligenten Geräten und Fahrzeugen.
Für dieses Internet of Things (IoT) bedarf es eines Systemvertrauens, da die Nutzung intelligenter Dienste über das Internet ohne menschliches Eingreifen geschieht. Heute vorhandene zentrale Vertrauensinstanzen für IoT verlieren aufgrund von Hacker- und Cyberangriffen ihr Vertrauen. Mit der Blockchain existiert eine Vertrauensarchitektur, die es dem Menschen erlaubt, einem System und seinen Komponenten, und nicht einer zentralen Instanz zu vertrauen. Kann die Symbiose von Blockchain und IoT Vertrauen generieren? Dieser Artikel präsentiert eine systematische Literaturübersicht zum Konzept Vertrauen im Kontext der Blockchain-Technologie für das IoT und deren Geschäftsmodelle.
Das Ziel dieses Beitrags ist die Darstellung der aktuellen Entwicklungen im Zusammenspiel von Blockchain und IoT, um diese als Blaupause für die Schaffung von Vertrauen in weiteren Anwendungsfeldern nutzen zu können.
The set of transactions that occurs on the public ledger of an Ethereum network in a specific time frame can be represented as a directed graph, with vertices representing addresses and an edge indicating the interaction between two addresses.
While there exists preliminary research on analyzing an Ethereum network by the means of graph analysis, most existing work is focused on either the public Ethereum Mainnet or on analyzing the different semantic transaction layers using
static graph analysis in order to carve out the different network properties (such as interconnectivity, degrees of centrality, etc.) needed to characterize a blockchain network. By analyzing the consortium-run bloxberg Proof-of-Authority (PoA) Ethereum network, we show that we can identify suspicious and potentially malicious behaviour of network participants by employing statistical graph analysis. We thereby show that it is possible to identify the potentially malicious
exploitation of an unmetered and weakly secured blockchain network resource. In addition, we show that Temporal Network Analysis is a promising technique to identify the occurrence of anomalies in a PoA Ethereum network.
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.
Diese Arbeit befasst sich mit dem Prozess des Minings von Bitcoin. Dabei soll erklärt werden, wie elektrische Energie genutzt wird, um neue Blöcke zur Blockchain hinzuzufügen und welche Renditen dabei zu erwarten sind. Gleichzeitig soll geklärt werden, ob das Mining von Bitcoin ein Geschäftsmodell ist, mit welchem Anlagen zur Erzeugung erneuerbarer Energie auch ohne Förderung durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) wirtschaftlich betrieben werden können.
Es wird beschrieben, wie sich diverse Einflussgrößen auf die Wirtschaftlichkeit des Minings auswirken. Eine Auswahl an Mining-Hardware wird hinsichtlich ihrer zu erwartenden Erträge geprüft. Außerdem werden die Risiken dieses Geschäftsmodells näher betrachtet.
Decentralizing Smart Energy Markets - tamper-proof-documentation of flexibility market processes
(2020)
The evolving granularity and structural decentralization of the energy system leads to a need for new tools for the efficient operation of electricity grids. Local Flexibility Markets (or "Smart Markets") provide platform concepts for market based congestion management. In this context there is a distinct need for a secure, reliable and tamper-resistant market design which requires transparent and independent monitoring of platform operation. Within the following paper different concepts for blockchain-based documentation of relevant processes on the proposed market platform are described. On this basis potential technical realizations are discussed. Finally, the implementation of one setup using Merkle tree operations is presented by using open source libraries.
Procurement processes are deemed to lack supporting digital technologies that raise efficiency and automation.
Blockchain solutions are piloted in procurement in order to offer a decentralized IT infrastructure covering these needs. This paper aims at identifying current blockchain approaches in the field of procurement and presenting affected business processes. In order to get an overview of the current state of the art, a systematic literature mapping is conducted.
Moreover, the out-comes are gathered and categorized in a classification scheme. Based on the analysis, systematic maps are presented to showcase relevant findings. Within the findings, several blockchain use cases in the field of procurement are identified and information about addressed challenges, utilized blockchain frameworks and affected business processes are extracted.
The financial world of blockchains is mostly covered by Bitcoin, taking up about 210 billion dollars in market cap. Despite the huge security and independence which the technology offers to the users, it's not quite easy to adapt with upcoming applications due to the regulated infrastructure behind. For small-scale transactions, everyday use applications or the access to a variety of crypto technologies and projects, Bitcoin is relatively limited in future development. The compatibility for most of those applications is covering currencies from more development-driven blockchains like Ethereum. Those want to reach out for the user base that's already in hold of Bitcoins and offer them a seamless transition to new applications without the risk of losing their funds. Within the article, atomic swaps and tokenization are covered up and current approaches compared. Both mechanisms are used to fulfill this symbiosis between Bitcoin and Ethereum.
To get a more practical view, an example on how to implement such a tokenization within an app is shown. This will give deeper insights and offers inspiration for digital identity-based app development.
To enable smart devices of the internet of things to be connected to a blockchain, a blockchain client needs to run on this hardware. With the Trustless Incentivized Remote Node Network, in short Incubed, it will be possible to establish a decentralized and secure network of remote nodes, which enables trustworthy and fast access to a blockchain for a large number of low-performance IoT devices. Currently, Incubed supports the verification of Ethereum data. To serve a wider audience and more applications this paper proposes the verification of Bitcoin data as well, which can be achieved due to the modularity of Incubed. This paper describes the proof data that is necessary for a client to prove the correctness of a node’s response and the process to verify the response by using this proof data as well. A proof-object which contains the proof data will be part of every response in addition to the actual result. We design, implement and evaluate Bitcoin verification for Incubed. Creation of the proof data for supported methods (on the server-side) and the verification process using this proof data (on the client-side) has been demonstrated. This enables the verification of Bitcoin in Incubed.
Mathematics behind the Zcash
(2020)
Among all the new developed cryptocurrencies, 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 as a building block for providing the functionality to zk-SNARKs. It offers schnorr protocol which is further used in Zcash transactions where the validation of sent transaction is proved by cryptographic proof. Further, we deploy zk-SNARKs following common reference string that allows sender to prove that she knows a secret such that the proof is succinct, can be verified and does not leak the secret. Non-malleability, small proofs and effective verification make zk-SNARKs a classic tool in Zcash. We deal with NP problems therefore we have considered the elliptic curve cryptography to provide the security. Lastly, we explain Zcash transaction, the corresponding transaction completely hides the sender, receiver and amount of transaction using zero knowledge proof.
This paper analyses the status quo of large-scale decision making combined with the possibility of blockchain as an underlying decentralized architecture to govern common pool resources in a collective manner and evaluates them according to their requirements and features (technical and non-technical). Due to an increasing trend in the distribution of knowledge and an increasing amount of information, the combination of these decentralized technologies and approaches, can not only be beneficial for consortial governance using blockchain but can also help communities to govern common goods and resources. Blockchain and its trust-enhancing properties can potenitally be a catalysator for more collaborative behavior among participants and may lead to new insights about collective action and CPRs.
The number of Internet of Things (IoT) devices is increasing rapidly. The Trustless Incentivized Remote Node Network, in short IN3 (Incubed), enables trustworthy and fast access to a blockchain for a large number of low-performance IoT devices. Although currently IN3 only supports the verification of Ethereum data, it is not limited to one blockchain due to modularity. This thesis describes the fundamentals, the concept and the implementation of the Bitcoin verification in IN3.
With the advancement in cryptography and emerging internet technology, electronic voting is gaining popularity since it ensures ballot secrecy, voter security, and integrity. Many commercial startups and e-Voting systems have been proposed, but due to lack of trust, privacy, transparency, and hacking issues, many solutions have been suspended. Blockchain, along with cryptographic primitives, has emerged as a promising solution due to its transparent, immutable, and decentralized nature. In this paper, we summarized the properties that existing solutions should satisfy and explained some cryptographic primitives like ZKP, Ring signatures along with their security limitations. We gave a comprehensive review of some blockchain-based e-Voting systems and discussed their strengths and weaknesses based on the given properties with table of comparison.
Abstract: Blockchain Technology has become an innovative, mature tool for digital transformation, disrupting more and more application areas in their business processes, values, or even economic models. This paper leverages more than 30 academic publications on prototypes and their Blockchain-based use cases to transact certificates in the context of public education. The conceptual design and guiding ideas are reflected in the practical application development for the Federal Ministry of Education and Research ECHT! project within the showcase region WIR! in Mittweida and are used for the research design. During this approach we applied agile methods and the current certificate process to propose a comprehensive disclosure of a new software prototype including a three-layered architecture with multi-stakeholder components. The artefact instantiation contributes to the practical knowledge base within Information System Research and specifically in digital certificate processes starting from creation, searching, and proofing up to revoking by consideration of an existing IT landscape as well as organizational hierarchy.
Over the last two decades, the rapid advances in digitization methods put us on the fourth industrial era’s cusp. It is an era of connectivity and interactivity between various industrial processes that need a new, trusted environment to exchange and share information and data without relying on third parties. Blockchain technologies can provide such a trusted environment. This paper focuses on utilizing the blockchain with its characteristics to build machine-to-machine (M2M) communication and digital twin solutions. We propose a conceptual design for a system that uses smart contracts to construct digital twins for machines and products and executes manufacturing processes inside the blockchain. Our solution also employs the decentralized identifiers standard (DIDs) to provide self-sovereign digital identities for machines and products. To validate the approach and demonstrate its applicability, the paper presents an actual implementation of the proposed design to a simulated case study done with the help of Fischertechnik factory model.
Blockchain and other distributed ledger technologies are evolving into enabling infrastructures for innovative ICT-solutions. Numerous features, such as decentralization, programmability, and immutability of data, have led to a multitude of use cases that range from cryptocurrencies, tracking and tracing to automated business protocols or decentralized autonomous systems. For organizations that seek blockchain adoption, the overwhelming spectrum of potential application areas requires guidance reducing complexity and support the development of blockchain-based concepts. This paper introduces a classification approach to provide design and implementation guidance that goes beyond current textbook classifications. As an outcome, a typology for management and business architects is developed, before the paper concludes with an instantiation of existing use cases and a discussion of their classes.
Rollen und Aufgaben Interdisziplinärer Projektteams zur Blockchain-Integration im Unternehmensumfeld
(2021)
Bei der Einführung von Blockchain-Lösungen im Unternehmensumfeld sind zahlreiche Unternehmensfunktionen und Mitarbeiter unterschiedlicher Disziplinen involviert, deren Zusammenarbeit zum einen notwendig sind, zum anderen jedoch auch zahlreiche Herausforderungen hervorrufen. Relevante Rollen und Disziplinen werden in diesem Paper identifiziert und beschrieben, um Handlungsempfehlungen für die interdisziplinäre Zusammenarbeit und somit zur erfolgreichen Integration von Blockchain-Lösungen in Unternehmen und insbesondere unternehmensübergreifenden Geschäftsbeziehungen zu entwickeln. Auf Basis existierender Blockchain-Projekte werden die Rollen „Management und Finanzen“, „Supply Chain Management“ und „IT und IT-Sicherheit“ fokussiert und entlang eines Vorgehensmodells zur Integration mit konkreten Rollenbeschreibungen und Aufgaben beschrieben.
Mapping identities, digital assets, and people’s profiles on the internet is getting much traction in the blockchain cosmos lately. The new technology is currently forming architectures that will further pave new ways to reach fundamental mechanisms to interact in a decentralized, user-centered manner. These schemes are often declared as the next generation of the web. Within the article will be shown, how the internet has evolved in managing identities, what problems arose, and how new data architectures help build applications on top of privacy rights. Both technological and ethical perspectives are viewed to answer which guidelines should be considered to fulfill the upcoming branch of decentralized services and what we can learn from historical schemes regarding their privacy, accounting, and user data.
Global challenges like climate change, food security, and infectious diseases such as the COVID-19 pandemic are nearly impossible to tackle when established experts and upstart innovators work in silos. If research organizations, governments, universities, NGOs, and the private sector could collaborate on these challenges more easily, lasting solutions would certainly come more quickly. Aligned with the United Nations’ Sustainable Development Goals, SAIRA connects key players in different arenas: scientists and engineers at research and technology organizations (RTOs) looking to collaborate on sustainable development projects, companies seeking R&D support to tackle their most challenging problems, and startups with innovative ideas and a desire to scale. The platform is a blockchain-secured open innovation platform, anchored on Max Plank Digital Library's blockchain network bloxberg, that assures the authenticity and integrity of all user-generated content and collaboration processes.
Dezentrale Kreditplattformen ermöglichen Nutzern die Aufnahme sowie die Bereitstellung von Liquidität in Form von Krypto-Token gegen Verzinsung. Dieser Teil des dynamisch wachsenden Bereichs dezentraler Anwendungen erweist sich zwar als sehr innovativ, birgt jedoch auch Risiken. Dazu zählen insbesondere Kreditrisiken, Liquiditätsrisiken, Marktrisiken und operationelle Risiken. Um diesen Risiken entgegenzuwirken existieren vereinzelt Absicherungsmechanismen. Diese Mechanismen haben durchaus Potenzial die genannten Risiken zu verringern, wenngleich dadurch keine vollumfängliche Risikobewältigung erfolgen kann. Somit verbleiben immer Restrisiken, die letztlich vor allem von den Nutzern zu tragen sind.
While blockchain technology is still in an early stage of its development, it is already of surging economic importance.
In the literature, blockchain is referred to as either being a disruptive, institutional, foundational, or general purpose technology. There is still no consensus about the economic theory that should apply for analyzing its economic effects. This article draws on use cases from the coffee supply chain to explore, which theories could potentially apply to an emerging blockchain economy.
The wind energy sector is undergoing digitalization processes that span multi-tier supply chains of turbine components and wind farm maintenance, amongst others. In an industrial use case that includes Siemens Gamesa Renewable Energy, Vestas and APQP4Wind, the processes of producing, fastening, and servicing bolts in turbines are mapped to a digital model. The model follows the lifetime of turbine bolts from the manufacturing phase, to fastening in turbines and maintenance, until their replacement and recycling. The development of the digital model is iteratively addressed in a design science research approach, as the authors actively contribute to the project. Distributed ledgers (DLs) support the notary documentation of the bolts and turbines, from their registration phase to the assembly-, technical service verification- and recycling phases. The immutable and decentralized nature of DLs secures the data against tampering and prevents any changes taken unilaterally by engaging the service stakeholders and component providers in a blockchain consortium.
Mit diesem Beitrag wollen wir Ihnen einen Einblick zum gezielten Einsatz der Blockchain-Technologie für Mobilitätsanwendungen geben.
Im Fokus steht dabei die Entwicklung der digitalen Identität für verschiedene Mobilitätsträger. Dabei werden heutige und zukünftige Anforderungen aufgezeigt und aktuelle Entwicklungen betrachtet. Mit der dezentralen Blockchain-Technologie soll beispielsweise ein Fahrzeug in der Lage sein, seine digitale Identität selbst zu verwalten, ohne von einem zentralen Identitätsdienstleister abhängig zu sein. Am Beispiel einer dezentralen Plattform für Sharing Mobility im ländlichen Raum wird die Bedeutung digitaler Identitäten für Mobilitätsträger erforscht und ein Ausblick auf zukünftig in der Geschäftswelt autonom handelnde Fahrzeuge gegeben. Es wird praxisnah gezeigt, wie die Blockchain-Technologie helfen kann, die Anforderungen an eine digitale Identität für Mobilitätsträger zu erfüllen und wie diese in einem nachhaltigen Geschäftsmodell Anwendung finden kann
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.