In dieser Vorlesung werden die Grundlagen von dezentralen Systemen sowie in diesem Kontext relevanter Kryptographie behandelt. Ein Schwerpunkt der Vorlesung liegt auf Blockchains und Kryptowährungen, insbesondere auf deren Grundlagen und Funktionsweise. Hier werden Mechanismen wie Proof-of-Work, Proof-of-Stake sowie Proof-of Space, Transaktionen sowie notwendige kryptographische Mechanismen (z.B. Merkle Trees) und deren Abstraktionen und Varianten behandelt. Es wird auch die Unveränderlichkeit von Blockchains kritisch hinterfragt und Konzepte zur „Aufweichung“ dieser Eigenschaft werden präsentiert. Als wichtiges kryptographisches Konzept wird die so genannte Threshold-Kryptographie eingeführt, die es ermöglicht kryptographische Funktionalität (z.B. das Erstellen einer Signatur) auf mehrere Parteien zu verteilen. Als verwandtes Thema wird auch die verteilte und verifizierbare Erzeugung von Zufallszahlen behandelt. Bei all diesen kryptographischen Konzepten wird immer der Bezug zu Anwendungen im Blockchain-Kontext veranschaulicht. Als ein weiteres wichtiges Konzept wird so genanntes Verifiable Computing und so genannte Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge (zk-SNARKs) behandelt. Diese Techniken ermöglichen das Lösen von Skalierbarkeits- und Privatheitsproblemen in Blockchains. In den Übungen werden die Kenntnisse aus der Vorlesung vertieft sowie konkrete Beispiele betrachtet.

Teilnahme: Pflicht

TWS: 4