DE102018220224A1 - Verfahren zum manipulationssicheren Speichern von Daten in einem elektronischen Speicher unter Verwendung einer verketteten Blockchain-Struktur - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum manipulationssicheren Speichern von Daten in einem elektronischen Speicher unter Verwendung einer verketteten Blockchain-Struktur, welche eine die Blockchain initiierende Wurzel (100) umfasst. Dieses soll ein einfaches und aufwandsarmes Löschen von Datensätzen bzw. Blöcken aus der Blockchain ermöglichen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das Verfahren das Erzeugen eines ersten Blocks (101, 102) umfasst, welcher neben einem Prüfwert (101.1, 102.1) zum Verketten des ersten Blocks (101, 102) mit der Wurzel (100) ein zu speicherndes Datenelement (101.2, 102.2) enthält, welches einen für den ersten und jeden weiteren auf den ersten Block verketteten nachfolgenden Block (103, 104) einheitlichen Deskriptor enthält.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum manipulationssicheren Speichern von Daten in einem elektronischen Speicher unter Verwendung einer verketteten Blockchain-Struktur, welche eine die Blockchain initiierende Wurzel umfasst.
• Das Speichern von Daten unter Verwendung von Blockchain-Strukturen ist aus dem Stand der Technik in großem Umfang bekannt. Unter einer Blockchain ist hierbei eine kontinuierlich erweiterbare Liste von Datensätzen bzw. sog. „Blöcken“ zu verstehen, welche mittels kryptographischer Verfahren miteinander verkettet sind. Jeder Block enthält dabei einen kryptographisch sicheren Prüfwert (sog. „Hashwert“) des vorhergehenden Blocks sowie Transaktionsdaten und Zeitstempel. Eines der Grundprinzipien einer Blockchain-Struktur besteht darin, dass neu hinzukommende Datensätze bzw. Blöcke grundsätzlich an den jüngsten bzw. letzten Block angehängt werden (sog. „append-only“-Prinzip). Spätere Datensätze bauen also stets auf zeitlich früheren Datensätzen auf und bestätigen diese, indem sie die Kenntnis des früheren Datensatzes beweisen. Frühere Datensätze können deshalb nicht mehr gelöscht oder verändert werden, ohne dass hierdurch spätere Datensätze zerstört bzw. kompromittiert werden, da ihre jeweiligen Hash-Verweise auf den gelöschten oder veränderten Block nicht mehr gültig sind. Diese Invalidierung pflanzt sich dann transitiv in alle nachfolgenden Blöcke fort. Sofern einzelne Datensätze bzw. Blöcke aus einer Blockchain gelöscht werden sollen, müssen alle auf diesen Block folgenden und direkt oder indirekt auf diesen zu löschenden Block referenzierenden Datensätze neu berechnet und gespeichert werden. Dies ist extrem aufwändig.
  Aus der WO 2017/202757 A1 ist ein auf einer Blockchain basierendes System bekannt, bei dem eine manipulative Veränderung von Daten durch ein System verteilter Schlüssel verhindert werden soll, so dass nur mehrere Parteien eine Veränderung von Daten durchführen können. Ein nachträgliches Löschen von Daten ohne Zerstörung oder Kompromittierung anderer Daten wäre nur möglich, wenn zusätzlich auch der Prüfwert bzw. Hash-Wert des auf den (durch Löschen der Nutzdaten) veränderten Block folgenden Blocks so manipuliert würde, dass er trotz dieser Veränderung des verketteten Blocks unverändert bleibt. Ein solches Vorgehen wäre extrem aufwändig, weil nicht nur der zu ändernde bzw. zu löschende Block gesucht, sondern auch die entsprechende Modifizierung des Hash-Werts in sämtlichen direkten Nachfolgern dieses zu ändernden bzw. zu löschenden Blockes durchzuführen wäre. Zudem würde es den Einsatz von Prüfwerten erforderlich machen, die mit entsprechenden Zugangsmöglichkeiten für einen ändernden Zugriff ausgestattet wären. Dies bringt zusätzliche Sicherheitsrisiken mit sich.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum manipulationssicheren Speichern von Daten in einem elektronischen Speicher unter Verwendung einer verketteten Blockchain-Struktur, welche eine die Blockchain initiierende Wurzel umfasst, bereitzustellen, welches ein einfaches und aufwandsarmes Löschen von Datensätzen bzw. Blöcken aus der Blockchain ermöglicht.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 dadurch gelöst, dass das Verfahren das Erzeugen eines ersten Blocks umfasst, welcher neben einem Prüfwert zum Verketten des ersten Blocks mit der Wurzel ein zu speicherndes Datenelement enthält, welches einen für den ersten und jeden weiteren auf den ersten Block verketteten nachfolgenden Block einheitlichen Deskriptor enthält.
  Die Kernidee der Erfindung umfasst eine Blockchain-Struktur mit einem unmittelbar auf die Wurzel (oftmals auch als „Genesis-Block“ bezeichnet) folgenden und auf diesen verketteten ersten Block, der ein einen Deskriptor definierendes Datenelement enthält, welches für alle in der durch den ersten Block begründeten linearen Kette enthaltenen nachfolgenden Blöcke gültig ist. Diese nachfolgenden Blöcke benötigen also kein den Deskriptor enthaltendes Datenelement. Durch einen solchen erfindungsgemäßen, den Deskriptor definierenden ersten Block wird eine Kontextkette begründet und für alle Blöcke dieser Kontextkette ist derselbe Deskriptor gültig. Auf diese Weise sind die in einer Blockchain gespeicherten Datensätze, die in einem Transaktions-Kontext zu diesem Deskriptor stehen, zu linearen Kontextketten strukturierbar und dadurch zu einem späteren Zeitpunkt ohne kompromittierende Folgen für andere in der Blockchain gespeicherte Kontextketten sowie ohne Erfordernis zu deren Neuberechnung löschbar. In besonders sinnvoller Weise ist auf diese Weise eine Blockchain realisierbar, welche eine Baumstruktur aufweist, deren einzelne Äste durch eine Mehrzahl von linearen Kontextketten mit jeweils einem eigenen, den Deskriptor der jeweiligen Kontextkette definierenden zweiten Block gebildet werden, welche wiederum auf einen gemeinsamen ersten Block bzw. „Genesis-Block“ verkettet sind.
  Die vorliegende Erfindung ermöglicht also in besonders einfacher Weise das Löschen einzelner Datensätze ohne Verletzung der Grundprinzipien von Blockchains, die nach dem vorgenannten „append-only-Prinzip“ aufgebaut sind, und reduziert den Aufwand für die Betriebsführung einer Blockchain ganz erheblich. Somit können auch solche Daten in der Struktur einer Blockchain gespeichert werden, für die beispielsweise aus übergeordneten rechtlichen Gründen eine uneingeschränkte Löschungs-Möglichkeit (sog. „Recht auf Vergessen“) sichergestellt sein muss. Mit bisherigen Verfahren zur Speicherung von Daten in Blockchains war dieses Ziel nicht sinnvoll erreichbar, da dies eigentlich der Grundkonzeption einer Blockchain widerspricht, die ja auf maximale Transparenz und maximales Verhindern von nachträglichen Änderungen bzw. Löschungen von Datensätzen bzw. Blöcken ausgelegt ist.
• In besonders sinnvoller Weise sieht die Erfindung vor, dass der Deskriptor als standardisierter namensbasierter Bezeichner ausgeführt ist. Solche Deskriptoren können auch als UUID (sogenannter „Universally Unique Identifier“) gemäß dem Standard ISO/IEC 9834-8:2014 ausgeführt sein. Auf diese Weise können die zu einzelnen Personen relevanten Datensätze in strukturierte personenindividuelle Kontextketten einer Blockchain gespeichert werden. Diese Datensätze können dann im Bedarfsfall, z.B. auf Anforderung der jeweiligen Person, gelöscht werden, ohne dass hierdurch die Blockinformationen zu anderen Personen invalidiert werden.
• Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, welches exemplarisch die Speicherung von Transaktionen zwischen einer ersten Menge von natürlichen Personen und einer zweiten Menge von juristischen Institutionen beschreibt. Es zeigen
• 1: Struktur einer gemäß bekanntem Stand der Technik erstellten Blockchain
• 2: Struktur einer gemäß des erfinderischen Verfahrens erstellten Blockchain mit einer aus zwei Kontextketten aufgebauten Baumstruktur (die Anzahl der Kontextketten ist nicht auf zwei beschränkt).
• Gemäß des in 1 dargestellten Standes der Technik ist jede in einer Blockchain-Struktur abzuspeichernde Transaktion als Nutzdate (1.2) in einen ersten Block (1) eingefügt, auf den in einer linearen Kette weitere Blöcke (2, 3, 4) folgen, deren Nutzdaten Transaktionen zwischen jeweils anderen Institutionen und / oder anderen Personen beschreiben, wobei die Verkettung über Hash-Verweise (2.1, 3.1, 4.1) auf den jeweils vorherigen Block erfolgt. Der erste Block (1) ist ebenfalls über einen Hash-Verweis (1.1) mit dem die lineare Kette begründenden „Genesis Block“ (0) verkettet.
• In 2 ist die Struktur einer gemäß des erfinderischen Verfahrens erstellten Blockchain dargestellt, welche eine aus mindestens zwei Kontextketten aufgebaute Baumstruktur aufweist Beide Kontextketten weisen jeweils einen ersten Block (101, 102) auf, welcher sowohl jeweils ein erstes Datenelement (101.1, 102.1) mit einem Prüfwert bzw. Hash-Wert zum Verketten des ersten Blocks (101, 102) mit der gemeinsamen Wurzel (100), welche den die Blockchain initiierenden „Genesis Block“ bildet. Ebenso weisen die beiden ersten Blöcke das für die Erfindung wesentliche Merkmal eines zusätzlichen Datenelements (101.2, 102.2) auf, welches einen für den ersten und jeden weiteren auf den ersten Block verketteten nachfolgenden Block(103, 104) derselben Kontextkette einheitlichen Deskriptor enthält. Dieser Deskriptor-definierende erste Block (101, 102) begründet also jeweils eine einzelne in sich lineare Kontextkette, so dass die gesamte Blockchain eine Mehrzahl von linearen Kontextketten mit einer gemeinsamen Wurzel (100) aufweist und in der Art eines Baumes strukturiert ist. Die Blöcke einer jeden Kontextkette sind sowohl frei von eingehenden Verkettungen aus Blöcken anderer Kontextketten als auch frei von Verkettungen in Richtung zu solchen Blöcken anderer Kontextketten. Somit sind die Blöcke einer jeden Kontextkette frei von Abhängigkeiten zu Blöcken anderer Kontextketten, welche bei der Löschung einer einzelnen Kontextkette in einen unerfüllten bzw. unerfüllbaren Zustand übergehen würden.
• Auf diese Weise sind in der ersten Kontextkette die Transaktionen zwischen einer ersten natürlichen Person (P1) und einer juristischen Person bzw. Firma (F) sowie in einer zweiten Kontextkette die Transaktionen zwischen einer zweiten natürlichen Person (P2) und derselben Firma (F) abgespeichert. Die Äste der beiden Kontextketten sind unabhängig voneinander löschbar, ohne dass eine solche Löschung Rückwirkungen auf die Blöcke des jeweils anderen, nicht von der Löschung betroffenen Astes hat. Die Löschung eines der Äste bzw. einer Kontextkette der erfindungsgemäß gebildeten Blockchain ist also frei von Seiteneffekten auf andere Äste bzw. Kontextketten derselben Blockchain.
• Bezugszeichenliste

0

Genesis Block (gem. Stand der Technik)

1

erster Block (gem. Stand der Technik)

2, 3, 4

weitere Blöcke (gem. Stand der Technik)

1.1

Hash-Verweis des ersten Blocks (1)

2.1, 3.1, 4.1

Hash-Verweise der weiteren Blöcke (2, 3, 4)

1.2

Nutzdate des ersten Blocks

2.2, 3.2, 4.2

Nutzdaten der weiteren Blöcke

100

Genesis-Block (gem. Erfindung)

101

erster Block (gem. Erfindung)

102, 103, 104

weitere Blöcke (gem. Erfindung)

101.1

Hash-Verweis des ersten Blocks (101)

102.1, 103.1, 104.1

Hash-Verweise der weiteren Blöcke (102, 103, 104)

101.2

Deskriptor des ersten Blocks (101)

102.2

Deskiptor des zweiten Blocks (102)

103.3, 104.3

Nutzdaten der weiteren Blöcke (103, 104)

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• WO 2017/202757 A1 [0002]

Claims (2)

1. Verfahren zum manipulationssicheren Speichern von Daten in einem elektronischen Speicher unter Verwendung einer verketteten Blockchain-Struktur, welche eine die Blockchain initiierende Wurzel (100) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren das Erzeugen eines ersten Blocks (101, 102) umfasst, welcher neben einem Prüfwert (101.1, 102.1) zum Verketten des ersten Blocks (101, 102) mit der Wurzel (100) ein zu speicherndes Datenelement (101.2, 102.2) enthält, welches einen für den ersten und jeden weiteren auf den ersten Block verketteten nachfolgenden Block (103, 104) einheitlichen Deskriptor enthält.
2. Verfahren zum manipulationssicheren Speichern von Daten in einem elektronischen Speicher unter Verwendung einer verketteten Blockchain-Struktur nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Deskriptor als standardisierter namensbasierter Bezeichner ausgeführt ist.

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