DE102020211936A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer verteilten Anwendung - Google Patents

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Abstract

Verfahren (10) zum Betreiben einer zwischen einem ersten System, einem zweiten System und einem dritten System verteilten Anwendung auf einem den Systemen gemeinsamen Transaktionskanal,gekennzeichnet durch folgende Merkmale:- das dritte System willigt unter bestimmten Voraussetzungen in einen Zustandsübergang der Anwendung ein (11),- das erste System und das zweite System leiten über den Transaktionskanal einvernehmlich den Zustandsübergang ein (12) und- die Anwendung vollzieht den Zustandsübergang selbsttätig, falls die Voraussetzungen vorliegen (13).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer verteilten Anwendung. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus eine entsprechende Vorrichtung, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes Speichermedium.
  • Stand der Technik
  • Als dezentrales Transaktionssystem, Transaktionsdatenbank oder verteiltes Hauptbuch (distributed ledger) wird jegliches Protokoll in Rechnernetzen bezeichnet, das eine Übereinkunft (consensus) hinsichtlich der Abfolge bestimmter Transaktionen herbeiführt. Eine häufige Ausprägung eines solchen Systems bedient sich einer Blockkette (blockchain).
  • Das nach dem Stand der Technik am häufigsten benutzte Konsensverfahren sieht einen Arbeitsnachweis (proof of work, PoW) für die Erzeugung neuer gültiger Blöcke vor. Um einem übermäßigen Energieverbrauch durch die Erbringung derartiger Nachweise sowie einem unnötigen Anwachsen der Blockkette entgegenzuwirken, wurden sogenannte Transaktions- oder Zustandskanäle (state channels) vorgeschlagen und verallgemeinert. Einen Überblick dieser Technologie bietet COLEMAN, Jeff; HORNE, Liam; XUANJI, Li. Counterfactual: Generalized state channels. 2018.
  • DE102018210224A1 offenbart in der Ausführungsform gemäß Anspruch 6 folgendes Verfahren zum Vereinbaren einer Zusammenarbeit zwischen zwei Systemen: Das erste System sendet seine Annahmen bezüglich des zweiten Systems und seine diesem gewährten Garantien; umgekehrt sendet das zweite System dessen Annahmen bezüglich des ersten Systems und jenem gewährten Garantien. Eine Transaktionsdatenbank empfängt diese wechselseitigen Annahmen und Garantien, prüft, ob sie einander entsprechen, setzt gegebenenfalls einen zwischen den Systemen zu schließenden digitalen Sicherheitsvertrag auf und dokumentiert diesen schließlich, indem es einer Blockkette einen entsprechenden Block hinzufügt. Es sendet den Block mit dem Sicherheitsvertrag daraufhin an beide Systeme, welche die Zusammenarbeit aufnehmen, sobald sie den Block empfangen. Diese etablieren hierzu einen wechselseitigen Transaktionskanal, auf welchem sie nach Empfang des Blockes Informationen und unterschriebene Mitteilungen austauschen. Wenn eines der Systeme eine den Sicherheitsvertrag verletzende Information empfängt, ersucht es die Transaktionsdatenbank um Schlichtung. Die Transaktionsdatenbank setzt das andere System hiervon in Kenntnis, fordert von diesem die - vermeintlich den Sicherheitsvertrag verletzende - Information an und prüft letztere anhand des Vertrages.
  • Derlei intelligente Verträge (smart contracts) verkörpern die rechtsgeschäftliche Logik jedweder verteilten Anwendung (distributed application, dApp) einer Transaktionsdatenbank. DE102017214902A1 beispielsweise beschreibt einen intelligenten Vertrag zum Vorbereiten und/oder Ausführen von Transaktionen zwischen einem Halter eines Endgeräts und einem Dienstleistungsanbieter, wobei der intelligente Vertrag Bedingungen des Dienstleistungsanbieters für Dienstleistungen eines Informationsdienstleistungsanbieters, insbesondere Bedingungen über Benutzungsgebühren, vorzugsweise eine Straßenbenutzungsgebühr, und/oder für Dienstleistungen eines Servicedienstleistungsanbieters, insbesondere Bedingungen über Überlassungsgebühren, vorzugsweise über Parkgebühren, Tankgebühren, Gebühren einer Ladestation für das Endgerät und/oder Bedingungen einer Versicherung und/oder Bedingungen über Nutzungsgebühren, vorzugsweise über Gebühren einer gemeinschaftlichen Nutzung des Endgeräts zum Bereitstellen und/oder Abbrechen für eine Dienstleistung und/oder von dem Halter für dieses Endgerät definierte Bedingungen für eine Annahme und/oder eine Beendigung der Dienstleistung enthält, wobei der intelligente Vertrag in einem Berechtigungsknoten eines auf einer Blockchain basierten Computernetzwerks ausgeführt wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Betreiben einer verteilten Anwendung, eine entsprechende Vorrichtung, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes maschinenlesbares Speichermedium gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereit.
  • Um eine außerhalb der Kette operierende Instanz einer dApp einzurichten und Zustandsübergänge abseits der Kette (off-chain) zu vollziehen, müssen alle das Netz aufbauenden Systeme oder eine bestimmte Untermenge derselben den angestrebten Übergang signieren, um diesbezüglich eine Übereinkunft zu erzielen und nachzuweisen. Diese signierten Off-Chain-Zustände können dann im Streitfall verwendet werden, um eine Einigung in Bezug auf den resultierenden Zustand der gesamten Kette -üblicherweise den tatsächlich von den erforderlichen Kanalteilnehmern signierten Zustand - zu erzielen.
  • Der nachfolgend beschriebene Ansatz erkennt vor diesem Hintergrund die Schwierigkeit, dass der Nutzer eines Zustands- oder Transaktionskanals nach dem Stand der Technik gezwungen ist, vereinbarte Zustände oder Transaktionen selbst zu signieren oder diese Aufgabe gegebenenfalls einem zum Signieren befähigten Vertreter innerhalb desselben Netzes zu übertragen, dem hierzu jedoch der private Schlüssel des zu vertretenden Teilnehmers preiszugeben wäre. Dies hat zur Folge, dass der Teilnehmer oder sein Vertreter über die Signierung einer vorgeschlagenen Transaktion bzw. eines neuen Zustandes entscheidet. In hierarchisch-modularen Ausprägungen verallgemeinerter Zustandskanäle - im vorliegenden Zusammenhang als Transaktionskanalnetze bezeichnet - mag es jedoch vorkommen, dass eine Signatur aufgrund einer bestehenden Verpflichtung von Dritten erzwungen werden muss, deren berechtigtes Interesse an einem Zustandsübergang im Kanalnetz zu diesem Zeitpunkt im Einzelfall von jenem des Verpflichteten abweichen kann. Entsprechendes gilt, wenn der vorgesehene Unterzeichner vom Transaktionskanalnetz getrennt (offline) ist.
  • Ein Grundgedanke der vorgeschlagenen Lösung besteht vor diesem Hintergrund darin, Zweck und Auswirkung der Signatur als solcher - nämlich die Kennzeichnung eines Zustands oder Zustandsüberganges als vom jeweiligen Unterzeichner anerkannt - vom Vorgang des Signierens zu unterscheiden, indem letzterer wie folgt erweitert wird: Die vom betreffenden Teilnehmer oder dessen Vertreter selbst geleistete Signatur kann bei Vorliegen definierter Voraussetzungen entfallen, wenn der Teilnehmer seine Einwilligung in Zustandsübergänge erteilt hat, welche diese Voraussetzungen erfüllen.
  • Der erfindungsgemäße Ansatz überwindet somit das Erfordernis, dass alle Teilnehmer entweder online sind oder aufwändige Techniken nutzen, um insbesondere Transaktionskanalnetze für komplexe dApps in Bereitschaft zu halten und zu verhindern, dass sie und das sie verbindende Netz von Kanälen zwangsweise an die Kette gefügt werden. Hierzu wird den Teilnehmern eine Möglichkeit eingeräumt, auf fälschungssichere und nachvollziehbare Weise ihren Willen zum Ausdruck zu bringen, automatisch gegengezeichnete dApp-Zustandsübergänge für bestimmte Übergänge oder Arten von Übergängen in der komplexen dApp-Logik zu erwirken.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Grundgedankens möglich.
  • Figurenliste
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
    • 1 das Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform.
    • 2 schematisch ein Steuergerät gemäß einer zweiten Ausführungsform.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 illustriert den grundlegenden Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens (10), welches nunmehr anhand des folgenden Anwendungsbeispiels erläutert sei: Gegeben sei eine zwischen fünf Systemen A-E verteilte komplexe dApp, in deren Rahmen sich eine Folge von Spielzügen, Währungstransaktionen oder anderweitigen Zustandsübergangen entwickelt, welche nur die Systeme A und B betreffen. Ferner sei angenommen, dass die Systeme C, D und E - in einer zuvor zwischen sämtlichen Systemen vereinbarten Form - in alle sie nicht betreffenden Zustandsübergänge der Anwendung eingewilligt hätten (Prozess 11).
  • In diesem Ausgangsszenario leiten nun beispielsweise A und B über den gemeinsamen Transaktionskanal einen Übergang der dApp ein (Prozess 12), der sich lediglich auf ihren jeweils eigenen Zustand, nicht aber auf jenen der Systeme C-E bezieht. In diesem Fall stellt der vollzogene und lediglich durch A und B gegengezeichnete Übergang einen validen Übergang dar, welcher auch in der Blockkette (on-chain) zweifelsfrei nachgewiesen werden kann, da die Voraussetzung im vorliegenden Fall erfüllt wäre.
  • Dieses Verfahren (10) kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät (20) implementiert sein, wie die schematische Darstellung der 2 verdeutlicht.
  • 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
    • DE 102018210224 A1 [0004]
    • DE 102017214902 A1 [0005]

Claims (9)

  1. Verfahren (10) zum Betreiben einer zwischen einem ersten System, einem zweiten System und einem dritten System verteilten Anwendung auf einem den Systemen gemeinsamen Transaktionskanal, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - das dritte System willigt unter bestimmten Voraussetzungen in einen Zustandsübergang der Anwendung ein (11), - das erste System und das zweite System leiten über den Transaktionskanal einvernehmlich den Zustandsübergang ein (12) und - die Anwendung vollzieht den Zustandsübergang selbsttätig (13), falls die Voraussetzungen vorliegen.
  2. Verfahren (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - der Transaktionskanal ist in einer Blockkette verankert.
  3. Verfahren (10) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - das erste System, das zweite System und das dritte System verwenden eine gemeinsame Skriptsprache und - das Vorliegen der Voraussetzungen wird in der Skriptsprache geprüft.
  4. Verfahren (10) nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - die Voraussetzungen beziehen sich auf ein gemeinsames Orakel und - das Prüfen umfasst einen Aufruf des Orakels.
  5. Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - der Zustandsübergang markiert eine finanzielle Transaktion in einer gemeinsamen Kryptowährung und - die Blockkette dient den Systemen als verteiltes Hauptbuch der Kryptowährung.
  6. Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch mindestens eines der folgenden Merkmale: - das erste System und das zweite System sind identisch, - das erste System und das dritte System sind identisch oder - das zweite System und das dritte System sind identisch.
  7. Computerprogramm, welches eingerichtet ist, das Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen.
  8. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 7 gespeichert ist.
  9. Vorrichtung (20), die eingerichtet ist, das Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen.
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