Die Geschichte

Die Anfänge liegen in einem Forschungsprojekt der Universität Berkeley. Mit der Zeit fand die Software dank ihrer Robustheit und Skalierbarkeit große Anerkennung in der Entwicklergemeinschaft. 1996 erfolgte die Umbenennung in PostgreSQL, um die SQL-Unterstützung des Systems hervorzuheben. Seitdem haben zahlreiche Freiwillige und Organisationen dazu beigetragen, es zu einem der fortschrittlichsten Datenbanksysteme zu machen.

Erste Schritte

Für den Einstieg empfiehlt es sich, es von der offiziellen Webseite herunterzuladen und zu installieren. Dank einer aktiven Gemeinschaft stehen viele Tutorials und Dokumentationen zur Verfügung, um Anfängern den Einstieg zu erleichtern. Mit dem Befehlszeilen-Tool psql kann man direkt mit der Datenbank interagieren und SQL-Befehle ausführen.

Beispiele für den Einsatz

Es zeigt seine Stärken in verschiedenen Einsatzgebieten:

1. Webanwendungen: Viele moderne Web-Plattformen, wie zum Beispiel Content-Management-Systeme oder E-Commerce-Websites, nutzen es als Backend-Datenbanksystem.
2. Geografische Informationssysteme (GIS): Mit der Erweiterung PostGIS erweitert es seine Fähigkeiten um geospatiale Datenverarbeitung.
3. Analytische Anwendungen: Es unterstützt große Datensätze und komplexe Abfragen, wodurch es sich hervorragend für Business Intelligence und Data Warehousing eignet.
4. Embedded Systeme: Aufgrund seiner Flexibilität und Skalierbarkeit lässt es sich auch in kleineren, eingebetteten Systemen verwenden.

Hier ein kurzes Beispiel, wie man eine Tabelle erstellt und Daten hinzufügt:

CREATE TABLE mitarbeiter (
    id SERIAL PRIMARY KEY,
    vorname VARCHAR(100),
    nachname VARCHAR(100),
    geburtsdatum DATE
);

INSERT INTO mitarbeiter (vorname, nachname, geburtsdatum)
VALUES ('Anja', 'Maier', '1990-12-15'), ('Max', 'Mustermann', '1985-06-23');

Vorteile von PostgreSQL:

1. Open Source: Es ist kostenlos und bietet gleichzeitig eine robuste Funktionsvielfalt.
2. Erweiterbarkeit: Nutzer können eigene Datentypen, Funktionen und mehr erstellen.
3. Kompatibilität: Es unterstützt viele Programmiersprachen und Betriebssysteme.
4. Concurrency: Durch MVCC können viele Nutzer gleichzeitig auf die Datenbank zugreifen, ohne Konflikte zu verursachen.
5. PostGIS: Diese Erweiterung macht es zu einer der besten Datenbanken für geospatiale Daten.
6. ACID-Compliance: Garantiert zuverlässige Transaktionen und Datenintegrität.

Nachteile von PostgreSQL:

1. Performance: In einigen Fällen kann es langsamer sein als kommerzielle Datenbanken wie Oracle oder proprietäre Systeme wie Microsoft SQL Server.
2. Verwaltung: Kann komplexer sein als andere Systeme, insbesondere für Anfänger.
3. Replikation: Frühere Versionen hatten Einschränkungen bei der Replikation, obwohl moderne Versionen diese Probleme größtenteils behoben haben.

Vergleich mit anderen Datenbanksystemen:

• MySQL:
  • Lizenzierung: Beide sind Open Source, aber MySQL wird von Oracle kontrolliert, während PostgreSQL eine echte Gemeinschaftsentwicklung ist.
  • Erweiterbarkeit: PostgreSQL ist in Bezug auf Funktionen und erweiterbare Datenbankobjekte flexibler.
  • Performance: MySQL könnte in einigen Fällen schneller sein, besonders wenn es um Read-Heavy-Operationen geht.
• Microsoft SQL Server:
  • Lizenzierung: SQL Server ist proprietär und kostenpflichtig, während PostgreSQL Open Source ist.
  • Betriebssystem: PostgreSQL ist plattformunabhängig, während SQL Server hauptsächlich auf Windows läuft (obwohl es eine Linux-Version gibt).
  • Tooling: SQL Server bietet integrierte BI-Tools, während PostgreSQL sich auf Drittanbieter-Tools verlässt.
• Oracle:
  • Kosten: Oracle kann sehr teuer sein, während PostgreSQL kostenlos ist.
  • Funktionsumfang: Beide Systeme bieten einen reichen Funktionsumfang, aber Oracle hat einige fortschrittliche Features, die in PostgreSQL nicht nativ vorhanden sind.
  • Community: PostgreSQL profitiert von einer aktiven Open-Source-Community, während Oracle-Updates und -Patches von der Firma Oracle kommen.

Fazit

PostgreSQL hat sich als eines der zuverlässigsten und flexibelsten Datenbanksysteme etabliert. Egal, ob für kleine Projekte oder komplexe Unternehmensanwendungen, es bietet leistungsstarke Funktionen, die den Anforderungen moderner Anwendungen gerecht werden.

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Funktionsweise

Um eine Blockchain-Transaktion zu verifizieren, muss sie an die Blockchain angehängt werden. In der Proof of Stake-Blockchain sind die anhängenden Entitäten als Validierer bezeichnet (in den Proof of-Work-Blockchains wird diese Aufgabe von den Minern übernommen). In den meisten Protokollen erhalten die Validierer als auch Miner für die Validierung eine Belohnung in Form der Kryptowährung auf dessen Blockchain sie die Verifizierung übernehmen.

Man spricht in der Regel von einem Konsens

Proof-of-Stake dient dazu, um einen Konsens auf der Blockchain zu schaffen. Um so die Blockchain sicher und aufrecht zu erhalten. Da es sich bei der Blockchain (Stichwort – Distributed-Ledger) um ein dezentrales Netzwerk, ohne zentralisierte Autorität und Verwaltung handelt, müssen die Teilnehmer des Netzwerks durch die Validierung die Richtigkeit der Daten auf der Blockchain sicherstellen.

Kurz gesagt, spricht man von einem Konsens, wenn sich die Teilnehmer des Netzwerks darüber einig sind, welche Werte, welchem Teilnehmer, zu welchem Zeitpunkt zuzuordnen sind.

Ablauf beim Proof of Stake

Im Grunde genommen kommen die Daten über Transaktionen, für die eine Legitimation bzw. Validierung erforderlich ist. Dieser Prozess wird von den sogenannten Nodes im Netzwerk übernommen. Die validierten Transaktionen werden in Blöcke zusammengefasst und an die Blockchain angefügt. Folglich dient als Grundlage für die Validierung das Halten gewisser Anteile der Kryptowährung.

Frühe PoS-Implementierungen litten unter einer Reihe von Angriffen. Nachdem die Angriffe relativ ähnlich verliefen und sich auf bestimmte Schwachstellen der PoS-Protokolle konzentrieren, haben sich zwei funktionsfähige und vorherrschende Konzepte herauskristallisiert. Der sogenannte Byzantine Fault Tolerance Ansatz und der Chain basierte Ansatz. Letzteres wählt während des Zeitfensters eines Wechsels, zufällig einen Validator aus und weist diesem die Rechte zu, einen neuen Block erstellen zu dürfen. Bei dem Byzantine Fault Tolerance Ansatz erfolgt die Auswahl zwar ebenfalls zufällig, doch beschränken sich die Rechte lediglich auf Vorschläge, welcher Block als korrekt einzustufen ist. Die Validierung selbst erfolgt durch einen mehrstufigen Prozess, bei dem jeder Validator eine Art Abstimmung für einen bestimmten Block sendet. Wobei am Ende des gesamten Prozesses nochmals von allen Validatoren eine Abstimmung über die Zugehörigkeit an der Blockchain erfolgt.

Wieso als Validator nicht dem Proof of Stake System schaden?

Der Anreiz erfolgt nicht nur durch das Belohnungssystem. Auch die Zuverlässigkeit wie die Blöcke geforged werden, sind in das System eingebunden.

Die unrechtmäßige Validierung von Transaktionen resultiert in einem Wert- oder Totalverlust der Anteile, da die Anteile als eine Art Pfand hinterlegt sind. Und nachdem eine Fehlvalidierung dem gesamten System schadet, verfolgt kein Validator das Ziel, der Sicherheit der Blockchain zu schaden. Böse Zungen könnten jetzt natürlich eine Verschwörung formulieren. Doch durch die Tatsache, dass die Zuteilung der zu validierenden Blöcke nicht nur von der Höhe der Anteile, sondern zusätzlich vom Zufalls-Algorithmus abhängt, schließt dies aus. Es kann folglich nicht vorhergesagt werden, wer zu welchem Zeitpunkt eine Validierung erhält. Diese Tatsache stellt zugleich den Nachteil des PoS-Ansatzes dar, da mit diesem System der Eindruck von einer Lotterie entsteht. Eine Zuteilung kann nur erfolgen, wenn signifikante Anteile an der Kryptowährung zur Verfügung stehen. Folglich besteht die Gefahr der Bildung eines Monopols oder von Oligopolen.

Bekannte Proof of Stake Lösungen

Zu den bekanntesten PoS Lösungen zählen der Binance Coin (BNB), Solana (SOL), Cardano (ADA), Polkadot (DOT), Avalanche (AVAX) und mittlerweile gehört auch Ethereum dazu.

Fazit

Proof of Stake ist durchaus eine energieeffiziente Alternative zu Proof of Work. Dies steht außer Frage. Die Wahrscheinlichkeit des Forgings eines Blocks wird nach dem Anteil an der Gesamtmenge der Kryptowährung innerhalb des Netzwerks bestimmt, statt durch die Rechenleistung. Dennoch gefällt mir der Gedanke nicht, dass sich innerhalb dieses Systems Monopole oder Oligopole bilden können. Denn diese Tatsache bedroht den Grundgedanken der Dezentralisierung grundlegend.

P.S. Heute wirklich sehr spät dran. Aber das Jahresende rückt näher und ich musste die Steuer für meine Unternehmungen machen. Und nachdem ich sehr viel Wert darauflege, dass dies richtig gemacht wird, dauert es auch dementsprechend etwas länger. Auch die Kryptosteuer wird heuer für Anleger fällig. Dies wird nicht nur für uns schwierig, sondern auch für all die Steuerberater und Steuerkanzleien, die noch keinen Plan davon haben was uns erwartet 😀

Aber auch dafür wird es einen Beitrag geben. Denn man kann Profis zu Rate ziehen, die schon etwas länger dabei sind und auch bei der Ermittlung der Gewinne und Verluste gibt es viele Wege der Automatisierung. Doch dazu in den kommenden Tagen mehr. Mein Körper braucht jetzt Schlaf 😀

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Blockchains werden in der Regel von einem Peer-to-Peer-Computernetzwerk (P2P) als öffentliches verteiltes Buch verwaltet, in dem die Knoten gemeinsam ein Konsensalgorithmusprotokoll befolgen, um neue Transaktionsblöcke hinzuzufügen und zu validieren. Obwohl Blockchain-Datensätze nicht unveränderlich sind, da Blockchain-Forks möglich sind, können Blockchains an sich als sicher angesehen werden und stellen ein Beispiel für ein verteiltes Computersystem mit hoher byzantinischer Fehlertoleranz dar.

Was hat es mit dem byzantinischen Fehler auf sich?

Als byzantinischen Fehler bezeichnet man in der Informationstechnik Fehler, bei denen sich ein System beliebig falsch verhält. Beispielsweise schickt ein Server gelegentlich falsche Antworten und erreicht gelegentlich falsche Systemzustände. Ein byzantinischer Fehler beschreibt im Allgemeinen ein schwer zu erfassendes Fehlermodell. In Mehrprozessor-Systemen bezeichnet der byzantinische Fehler eine Fehlerklasse. Falls eine Komponente an verschiedene Prozessoren unterschiedliche (protokollkonforme) Ergebnisse liefert, spricht man von einem byzantinischen Fehler.

Wer hat es erfunden und wofür?

Die erste Blockchain wurde von einer Person, oder einer Gruppe von Personen, unter dem Namen bzw. dem Pseudonym Satoshi Nakamoto im Jahr 2008 geschaffen. Dieser sollte als öffentliches verteiltes Hauptbuch für Bitcoin-Kryptowährungstransaktionen dienen. Dieser Arbeit basiert auf früheren Arbeiten von Stuart Haber, W. Scott Stornetta und Dave Bayer. Der Source Code ist Open Source und kann auf GitHub unter https://github.com/bitcoin/bitcoin eingesehen. Die Implementierung der Blockchain in Bitcoin, machte es zur ersten digitalen Währung, die das Problem der doppelten Ausgaben ohne die Notwendigkeit einer vertrauenswürdigen Behörde bzw. Institution oder eines zentralen Servers löste. Das Bitcoin-Design hat andere Anwendungen und Blockchains inspiriert, die für die Öffentlichkeit zugänglich sind und von Kryptowährungen bzw. NFT Projekten in großem Umfang genutzt werden. Die Blockchain kann als eine Art Zahlungsschiene betrachtet werden.

Zentrale Einheiten einer Blockchain

Distributed-Ledger-Technologie (DLT)

Alle Netzwerkteilnehmenden haben Zugriff auf ein verteiltes „Kontobuch“ (distributed Ledger) mit nicht manipulierbaren Datensätzen der Transaktionen. In diesem gemeinsam genutzten Kontobuch werden Transaktionen nur ein einziges Mal aufgezeichnet, wodurch die für traditionelle Unternehmensnetzwerke typische Doppelarbeit entfällt.

Nicht manipulierbare Datensätze

Keiner der Teilnehmenden kann eine Transaktion verändern oder manipulieren, nachdem diese im gemeinsam genutzten Kontobuch aufgezeichnet wurde. Falls ein Transaktionsdatensatz einen Fehler enthalten sollte, muss eine neue Transaktion hinzugefügt werden, die diesen Fehler korrigiert, und beide Transaktionen sind in der Folge sichtbar.

Smart Contracts

Um Transaktionen zu beschleunigen, wird ein Regelwerk – Smart Contract genannt – in der Blockchain gespeichert und automatisch ausgeführt. Ein Smart Contract kann beispielsweise Bedingungen für die Übertragung von Unternehmensanleihen, Bedingungen für eine zu zahlende Reiseversicherung und vieles mehr definieren. In dem Beitrag von gestern gehe ich Explizit auf dieses Thema ein.

Fazit

Bei einer Blockchain hat man als Mitglied eines nur auf Mitglieder begrenzten Netzwerks die Sicherheit, dass man präzise und termingerechte Daten erhält und das die vertraulichen Blockchain-Datensätze nur mit den anderen Netzmitgliedern geteilt werden, denen man ausdrücklich den Zugriff gewährt hat. Von allen Netzmitgliedern wird Konsens zur Korrektheit der Daten verlangt und sämtliche validierten Transaktionen sind nicht manipulierbar, weil sie permanent aufgezeichnet werden. Niemand kann eine Transaktion löschen oder ändern. Dies stellt eine immense Sicherheit dar.

Bei einem verteilten Kontobuch, dass von Mitgliedern eines Netzwerks gemeinsam genutzt wird, entfällt der Bedarf nach einem zeitaufwendigen Abgleichen von Datensätzen. Und zur Beschleunigung von Transaktionen lässt sich ein Regelwerk – Smart Contract genannt – in der Blockchain speichern und automatisch ausführen. Dies wiederum steigert die Effizienz ungemein. Häufig vergeudet man wertvolle Arbeitszeit mit der Pflege von Duplikaten, Datensätzen und mit Validierungen anderer Anbieter. Traditionelle Aufzeichnungssysteme können anfällig für Betrugsversuche und Cyberangriffe sein. Eingeschränkte Transparenz kann die Verifizierung von Daten behindern. Und durch das IoT (Internet of Things = Internet der Dinge) sind das Volumen von Transaktionsdaten explosionsartig gestiegen. All dies verlangsamt die Prozesse bzw. das Geschäft, belastet das Ergebnis – und bedeutet, dass wir bessere Methoden benötigen. Hier kann die Blockchain Abhilfe schaffen.

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Zunächst muss vielleicht noch der Begriff Token näher erläutert werden. Ethereum basiert auf der Nutzung von Tokens, die Anwender kaufen, verkaufen oder handeln können. Diese dürfen nicht verwechselt werden mit Ether, welches die natürliche Währung der Ethereum Blockchain ist. Tokens sind digitale Assets oder Dienstprogramme, die auf der Blockchain basieren. Ihnen kann ein bestimmter Wert zugeschrieben werden. Diese Werte können ganz unterschiedlich sein, wie zum Beispiel Schuldscheine, Services oder reale Objekte. Damit sind sie also genauer betrachtet keine Kryptowährung. Token sind Smart Contracts, die im Fall von ERC-20, auf der Ethereum-Blockchain ausgeführt werden.

Der am weitesten verbreitete Token-Standard ist der ERC-20. Ethereum gab 2015 erstmals technische Spezifikationen für einen Token auf ihrer Blockchain aus. Dabei steht ERC für „Ethereum Request for Comments“. Die Zahl 20 steht für die eindeutige Identifikationsnummer, die diesem Standard einmal erteilt wurde, um ihn von anderen zu unterscheiden. ERC-20 ist also ein Standardprotokoll, der die Regeln und die Funktionsweise eines Tokens auf der Ethereum Blockchain vorgibt.

Funktionen des ERC-20 Tokens

ERC-20 definiert eine Liste von Regeln für alle auf diesem Standard beruhenden Token. Dadurch können Entwickler leichter neue Token erstellen, ohne jedes mal von vorne anfangen zu müssen. Die vom Ethereum-Team festgelegten Regeln bieten dabei genug Freiraum, um Entwicklern die nötige Flexibilität in der Gestaltung des Tokens zu ermöglichen.

Der Token-Standard besteht aus insgesamt 6 Funktionen und 2 Ereignissen. Er wurde geschaffen, um die Interoperabilität zwischen Anwendungen, Austauschknoten und Schnittstellen zu ermöglichen. Die Funktionen beschreiben, wie Token übertragen und wie auf tokenbezogene Daten zugegriffen werden kann und soll. Die Ereignisse hingegen enthalten Formatierungsrichtlinien für Transaktionen und Genehmigungen. Die Smart Contracts von Ethereum, einschließlich aller Token-Verträge, sind in der Programmiersprache Solidity geschrieben.

Vorteile des ERC-20 Tokens

• Einheitliche und schnelle Transaktionen
• Effizientere Transaktionsbestätigungen
• Reduziert das Risiko des Vertragsbruchs durch ein Smart Contract
• Die in ERC-20 implementierte Funktion hilft dem Web-Client, effizienter und schneller mit anderen Token und der Blockchain zu interagieren

Wer verwendet den ERC-20 Standard?

Etherscan dokumentiert die Anzahl der Ethereum Tokens, die auf dem ERC-20 Standard basieren. Demzufolge gibt es zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Artikels insgesamt 683501 ERC-20 Token Contracts. Diese Zahl ist stetig am wachsen, zumal immer wieder neue Token erstellt werden. Der Token-Standard wurde aufgrund des gestiegenen Interesses an ICO’s eingeführt. Denn der größte Vorteil, liegt in der Interoperabilität mit anderen konformen Token und dezentralen Anwendungen auf Ethereum. Dadurch können sie auf allen Plattformen gehandelt werden, die Ethereum-Standards unterstützen.

Wohin mit den Token?

Token werden in der Regel in Wallets und / oder diversen Handelsplattformen gespeichert. Einige davon sind folgende:

• Ledger – Eine persönliche Empfehlung als gute Hardware Wallet
  (Beim Kauf über diesen Empfehlungslink gibt es einen Rabatt in Höhe von 20%)
• Trezor – Eine persönliche Empfehlung als gute Hardware Wallet
• Trust – Eine Wallet App für Android und iOS
• Parity – Ein Desktop Client für Mac OS, Windows und Linux
• Mist – Eine Standardwallet von Ethereum
• Metamask – Sehr gute Web-Lösung für Ethereum und ERC-20 Token die auch mit Hardware Wallets wie Trezor oder Ledger gesichert werden kann

Gibt es andere ERC-Token-Standards?

Der ERC-20 hat auch die ein oder andere Schwachstelle. Wenn beispielsweise ein Token verwendet wird, um Ether an einen anderen Smart Contract zu senden, der nicht kompatibel ist, wird die Transaktion nicht abgelehnt, da die eingehende Transaktion nicht erkannt wird. Die versendeten Ether liegen in der Schwebe und sind für den Benutzer im Grunde verloren. Laut dem letzten dokumentierten Stand vom 31.12.2017 gingen auf diese Weise Token im Wert von etwa 3,33 Millionen USD flöten.

Aus diesem Grund wurden neue Standards ausgearbeitet. Einer davon ist der ERC223 Token-Standard. Dieser löst das Problem, indem es nicht-kompatible Transaktionen ablehnt. Ein weiterer Standard ist der ERC721. Er unterscheidet sich vom ERC-20, weil er nicht fungibel ist. Ein so genannter Non Fungible Token bzw. NFT. Es ermöglicht Token oder Assets zu erzeugen, die einzigartig und nicht beliebig austauschbar sind. Dies ist zum Beispiel bei In-Game-Assets oder für Plattformen wie Cryptokitties (Ich liebe die kleinen Kätzchen 🐱) wichtig.

Der Beitrag ERC-20 Token – Universeller Standard für die Erstellung von dezentralen Finanzanwendungen erschien zuerst auf CEOsBay.