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"content": "Wissenschaftliche Dienste Ausarbeitung Seite 2 WD 5 - 3000 - 032/22 Einsatz der Blockchain-Technologie (Schwerpunkt öffentliche Verwaltung) Anwendungsfälle, bisherige Erfahrungen und Förderprojekte Aktenzeichen: WD 5 - 3000 - 032/22 Abschluss der Arbeit: 16.03.2022 Fachbereich: WD 5: Wirtschaft und Verkehr, Ernährung und Landwirtschaft Disclaimer: Die Wissenschaftlichen Die Wissenschaftlichen Dienste des Dienste DeutschendesBundestages Deutschen Bundestages unterstützenunterstützen diedes die Mitglieder Mitglieder desBundestages Deutschen Deutschen bei ihrer mandatsbezogenen Bundestages Tätigkeit. IhreTätigkeit. bei ihrer mandatsbezogenen ArbeitenIhre geben nicht die Arbeiten Auffassung geben nicht diedes Deutschen Auffassung desBundestages, eines sei Deutschen Bundes ner Organe oder der Bundestagsverwaltung wieder. Vielmehr liegen sie in der fachlichen Verantwortung tages, eines seiner Organe oder der Bundestagsverwaltung wieder. Vielmehr liegen sie in der fachlichen Verantworder Verfasse rinnen und Verfasser sowie der Fachbereichsleitung. Arbeiten der Wissenschaftlichen Dienste geben nur den zum Zeit tung der Verfasserinnen und Verfasser sowie der Fachbereichsleitung. Arbeiten der Wissenschaftlichen Dienste punkt der Erstellung des Textes aktuellen Stand wieder und stellen eine individuelle Auftragsarbeit für einen Abge geben nur den zum ordneten des Zeitpunkt Bundestagesderdar. Erstellung des Textes Die Arbeiten könnenaktuellen Stand wieder und stellen der Geheimschutzordnung eine individuelle des Bundestages Auftragsarbeit unterliegende, ge schützte für einenoder andere nicht Abgeordneten deszur Veröffentlichung Bundestages dar. Diegeeignete ArbeitenInformationen enthalten. Eine beabsichtigte können der Geheimschutzordnung Weitergabe des Bundestages oder unter Veröffentlichung ist vorab liegende, geschützte dem jeweiligen oder andere nicht zur Fachbereich anzuzeigen Veröffentlichung undInformationen geeignete nur mit Angabe der Quelle enthalten. zulässig. Eine Der Fach beabsichtigte bereich berät über die dabei zu berücksichtigenden Fragen. Weitergabe oder Veröffentlichung ist vorab dem jeweiligen Fachbereich anzuzeigen und nur mit Angabe der Quelle zulässig. Der Fachbereich berät über die dabei zu berücksichtigenden Fragen.",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Ausarbeitung Seite 3 WD 5 - 3000 - 032/22 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung 4 2. Stand Umsetzung der Blockchain-Strategie 4 3. Blockchain-Technologie und deren Anwendungsfälle 6 3.1. Blockchain-Grundlagen 6 3.2. Generelle Anwendungsfälle 9 3.3. Anwendungsfälle in der öffentlichen Verwaltung 14 4. Bisherige Erfahrungen zu Blockchain-basierten Projekten in der öffentlichen Verwaltung 15 4.1. Gesammelte Erfahrungen in Blockchain-Projekten 15 4.2. Sicherheitsaspekte der Blockchain-Technologie 18 5. Förderprojekte und Förderprogramme mit Blockchain- Bezug 20",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Ausarbeitung Seite 4 WD 5 - 3000 - 032/22 1. Einleitung Dieser Sachstand analysiert den aktuellen Stand der Blockchain-Technologie hinsichtlich des derzeitigen Umfangs möglicher Anwendungsfälle (mit einem besonderen Augenmerk auf die öf fentliche Verwaltung) sowie die bisherigen Erfahrungen, die aus Blockchain-basierten Projekten gewonnen wurden. In diesem Rahmen wird gesondert auf die Sicherheit von Blockchain-Anwen dungen eingegangen, wozu eine Kurzinformation des Fachbereichs Verfassung und Verwaltung 1 der Wissenschaftlichen Dienste berücksichtigt wurde . 2. Stand Umsetzung der Blockchain-Strategie Mit der Blockchain-Strategie hatte es sich die Bundesregierung 2019 zur Aufgabe gemacht, „die 2 Chancen der Blockchain-Technologie zu nutzen und ihre Potenziale zu mobilisieren“. Hierzu ge 3 hörte unter anderem auch die Einführung von digitalen Verwaltungsdienstleistungen. Die Umset zung der Strategie sollte unter Berücksichtigung der hohen Anforderungen an die IT-Sicherheit 4 und den Datenschutz erfolgen. Insgesamt wurden 44 Maßnahmen im Verantwortungsbereich von 10 Bundesministerien festge legt. Bis Ende 2021 sollten diese Maßnahmen ergriffen werden, „um die Chancen der Blockchain- 5 Technologie zu nutzen und ihre Potenziale zu mobilisieren.“ Es wurden fünf Teilbereiche defi niert, in denen Maßnahmen umgesetzt werden sollten: – Stabilität sichern und Innovationen stimulieren: Blockchain im Finanzsektor – Innovationen ausreifen: Förderung von Projekten und Reallaboren – Investitionen ermöglichen: Klare, verlässliche Rahmenbedingungen – Technologie anwenden: Digitale Verwaltungsdienstleistungen – Informationen verbreiten: Wissen, Vernetzung und Zusammenarbeit Dabei muss zwischen Projekten und Anwendungsfeldern für Unternehmen und Industrie einer seits sowie Anwendungsfeldern für die öffentliche Verwaltung andererseits unterschieden wer den. Im ersten Fall geht es um die Schaffung von Rahmenbedingungen und Rechtssicherheiten, sowie um Pilotprojekte unter Industriebeteiligung für bestimmte Branchen. Im zweiten Fall geht 1 Deutscher Bundestag, Wissenschaftliche Dienste, Zur Verwendung der Blockchain-Technologie in der Bundes verwaltung, WD 3 – 025/22. 2 Blockchain-Strategie der Bundesregierung, https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Publikationen/Digitale- Welt/blockchain-strategie.pdf, S. 5. 3 Vgl. Blockchain-Strategie der Bundesregierung, S. 6. 4 Vgl. Blockchain-Strategie der Bundesregierung, S. 5. 5 Vgl. Blockchain-Strategie der Bundesregierung, S. 5.",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Ausarbeitung Seite 5 WD 5 - 3000 - 032/22 es um konkrete Anwendungsfälle in Behörden und Ministerien, die mit der Digitalisierung der Verwaltung einhergehen. Im Mai 2021 wurde ein Zwischenbericht zur Blockchain-Strategie veröffentlicht, der den Stand 6 der 44 Maßnahmen darstellt, aber nur sehr oberflächlich auf die einzelnen Maßnahmen eingeht. Dort wird der Umsetzungsstand der Maßnahmen in den o.g. übergreifenden Teilbereichen als Ganzes mittels eines Tortendiagramms angeben (siehe Abbildung 1). Abbildung 1: Prozentualer Anteil der Umsetzung der Maßnahmen der Blockchain-Strategie7 Der im Juni 2021 aktualisierte Bericht der Bundesregierung „Digitalisierung gestalten - Umset zungsstrategie der Bundesregierung“ platziert die Blockchain-Technologie als eine von mehreren Digitaltechnologien (wie z.B. auch das Thema Künstliche Intelligenz (KI) oder Internet of Things (IoT)), die sich durch mehrere Projekte und Programme ziehen. Auch hier finden sich u.a. die Maßnahmen aus der Blockchain-Strategie, jedoch wird nicht explizit die Technologie in den Vor dergrund gestellt, sondern das Anwendungsfeld bzw. der Anwendungssektor. 6 BMWi (2021), Die deutsche Blockchain-Strategie - Stand der Umsetzung und Ausblick, https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Downloads/B/bekanntmachung-umsetzung-blockchain-strate gie.pdf?__blob=publicationFile&v=4. 7 https://www.digital-made-in.de/dmide/massnahmen-der-blockchain-strategie-1793664",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Ausarbeitung Seite 6 WD 5 - 3000 - 032/22 Die gezeigte Entwicklung deutet darauf hin, dass sich das Thema Blockchain von 2019 bis heute stetig fortentwickelt hat: Von einer dezidierten Technologie und deren potenziellen Möglichkei ten hin zu einer anwendungsfallbezogenen Betrachtung, bei der es darum geht, vom Anwen 8 dungsfall ausgehend das beste Werkzeug oder Mittel zu identifizieren. Dies spiegelt sich in einer Reihe von OECD-Akteuren und Studien wieder, die die Blockchain- 9 Entwicklung in den letzten Jahren eng begleiten. Lindman et al. (2020) zeigten sich zurückhal tend aufgrund der bisher fehlenden großen Durchbrüche beim Blockchain-Einsatz im öffentli chen Sektor. Dennoch sei das Potenzial weiter vorhanden: „In addition to the private sector, where blockchain has demonstrated disruptive potential through a series of proven use cases in areas such as fintech and asset management, interest for public sector applications of blockchain technology remain high. Governments continue to show strong demand for investments in blockchain efforts for identity, records and supply 10 chain management, financial services, land titles, and other applications.“ 3. Blockchain-Technologie und deren Anwendungsfälle 3.1. Blockchain-Grundlagen „Die Blockchain-Technologie gilt als eine potenzielle neue Basistechnologie der Digitalisie rung, für die ein breites, sektorübergreifendes Feld an Anwendungsmöglichkeiten vorstellbar ist. Blockchains sind dezentrale, digitale Register, die durch kryptografische Verfahren und dezentrale Speicherung ein hohes Maß an Datenintegrität und Vertrauenswürdigkeit bieten können. So werden manipulationssichere und nachprüfbare Transaktionen ermöglicht. Blockchains stellen damit eine technologische Lösung für bestimmte Vertrauensprobleme dar, die sich an ganz unterschiedlichen Stellen des Wirtschaftslebens und der Verwaltung er geben. Damit hat die Blockchain-Technologie das Potenzial, bisher notwendige vertrauens schaffende Intermediäre in bestimmten Bereichen zu ersetzen. Die Technologie könnte dar über hinaus zur Modernisierung von Registern und zur Digitalisierung von Dokumentations prozessen beitragen und die Automatisierung von Prozessen vorantreiben. Zudem könnte der Handel von bislang schwer handelbaren Gütern vereinfacht werden, weil mittels Blockchain- 8 Siehe u.a. Lindman, J., et al. (2020), \"The uncertain promise of blockchain for government\", OECD Working Pa pers on Public Governance, No. 43, OECD Publishing, Paris, https://doi.org/10.1787/d031cd67-en, sowie Reetz, F. (2019), Herausforderungen und Förderstrategien für die Blockchain-Technologie, Studien zum deutschen Innovationssystem, No. 10-2019, Expertenkommission Forschung und Innovation (EFI), Berlin, https://www.e- fi.de/fileadmin/Assets/Studien/2019/StuDIS_10_2019.pdf. 9 U.a. Blockchains Unchained: Blockchain - Technology and its Use in the Public Sector (https://doi.org/10.1787/3c32c429-en) State of the Art in the Use of Emerging Technologies in the Public Sector (https://doi.org/10.1787/932780bc-en) 10 Lindman, J., et al. (2020), \"The uncertain promise of blockchain for government\", OECD Working Papers on Pub lic Governance, No. 43, OECD Publishing, Paris, https://doi.org/10.1787/d031cd67-en, S. 2.",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Ausarbeitung Seite 7 WD 5 - 3000 - 032/22 Technologie alle erdenklichen Werte, Rechte und Schuldverhältnisse an materiellen und im materiellen Gütern durch Token repräsentiert werden können. Blockchains sind ein Spezial 11 12 fall der Distributed-Ledger-Technologien .“ Technisch betrachtet ist der Kern einer jeden Blockchain-Anwendung der Konsens-Algorithmus, der um Smart Contracts zu sogenannten dApps erweitert werden kann. „Dieser [Konsens-]Algorithmus implementiert einen transparenten und verlässlichen Mecha nismus für die Einigung der Nutzer über die Validität und Reihenfolge der auf der Blockchain durchzuführenden Transaktionen. Dies ermöglicht eine dezentrale Speicherung eines jeder zeit identischen Informationsstandes auf den Systemen der jeweiligen Nutzer und bietet ihnen eine sichere Grundlage für die Überprüfung der Quelle und Unversehrtheit (d.h. Au 13 thentizität und Integrität) der abgelegten Informationen.“ Bei den Konsens-Mechanismen wird in der Funktionalität zwischen Proof of Work (PoW), Proof of Stake oder Proof of Authority unterschieden, die sich u.a. darin abgrenzen, wie Teilnehmer zur Berechnung der Validierung ausgewählt werden bzw. wie eine ökonomische Hürde aufgebaut wird, um Daten zu manipulieren (z.B. bei PoW durch hohen Energieverbrauch beim Lösen eines 14 kryptografischen Zufallsrätsels). Anwendungen, die auf Blockchains aufsetzen, sind sogenannte dApps. „Unter einer Blockchain-Anwendung verstehen wir Angebote, die auf der Grundlage einer Basistechnologie (oder ggf. einer digitalen Währung) eine zusätzliche Dienstleistung anbieten. 15 Blockchain-Anwendungen werden in der Regel als Smart Contract realisiert, können aber 11 Abk. DLT (Anm. d. Verf.) 12 BMWi (2021), Die deutsche Blockchain-Strategie - Stand der Umsetzung und Ausblick, https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Downloads/B/bekanntmachung-umsetzung-blockchain-strate gie.pdf?__blob=publicationFile&v=4, S. 1. 13 NExT e.V. in Zusammenarbeit mit der Initiative \"Blockchain in der Verwaltung Deutschland\" (BiVD) und der Community of Practice Blockchain des NExT-Expertennetzwerks (2019), Blockchain in der Verwaltung – An wendungsbereiche und Herausforderungen, https://assets.website-fi les.com/5ea4da2d27484ba34faa7528/5f4433270ef00855b0116f4a_Blockchain_in_der_Verwaltung_Teil_1_2019- 09-06.pdf, S. 4. 14 Reetz, F. (2019), Herausforderungen und Förderstrategien für die Blockchain-Technologie, Studien zum deut schen Innovationssystem, No. 10-2019, Expertenkommission Forschung und Innovation (EFI), Berlin, https://www.e-fi.de/fileadmin/Assets/Studien/2019/StuDIS_10_2019.pdf, S. 11 f. 15 Anm. d. Verf.: „Moderne Blockchain-Technologien können zudem Prozesslogiken in sogenannten Smart Contracts hinterlegen. Diese vordefinierten und für jeden einsehbaren Programmcode-Abschnitte werden bei Eintritt bestimmter Bedingungen automatisch ausgeführt und können dadurch die Effizienz, Transparenz und Manipulationsresistenz insbesondere organisationsübergreifender Prozesse steigern.“ (NExT e.V. in Zusammen arbeit mit der Initiative \"Blockchain in der Verwaltung Deutschland\" (BiVD) und der Community of Practice Blockchain des NExT-Expertennetzwerks (2019)), S. 4.",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Ausarbeitung Seite 8 WD 5 - 3000 - 032/22 auch eine bereits bestehende Blockchain als Datenspeicher nutzen oder in anderer Form da mit interagieren. Bekannte Beispiele für Blockchain-Anwendungen sind die sogenannten „dApps“ – Anwendungen, die auf Basis der Ethereum-Blockchain entwickelt werden. Von Blockchain-Anwendungen angebotene Dienstleistungen werden häufig übersogenannte „To ken“ bezahlt. Token sind eine in der Regel über einen Smart Contract realisierte Form von Di gitaler Währung, die – unabhängig von der zugrundeliegenden Basistechnologie – für eine einzelne Anwendung genutzt werden kann. Token werden in der Regel genauso gegen Echt 16 geld gehandelt, wie die „Coins“ einer Digitalen Währung.“ Das NExT-Expertennetzwerk weist explizit darauf hin, dass „Blockchain zwar die meist bekannte aber nur eine mögliche Form einer Distributed Ledger Technology (DLT) ist und modernere, al ternative DLT vergleichsweise deutlich bessere Eigenschaften bzgl. Skalierbarkeit, Sicherheit und 17 Gesetzeskonformität aufweisen können.“ Weitere DLT-Formen sind der Tangle und der Hash graph (siehe Abbildung 2). 16 BSI (2019), Abschlussbericht Projekt 374 - Sicherheitsuntersuchung ausgewählter Blockchain-Anwendungen, https://www.bsi.bund.de/SharedDocs/Downloads/DE/BSI/Krypto/Blockchain_Studie-374.html, S. 9 f. 17 NExT e.V. in Zusammenarbeit mit der Initiative \"Blockchain in der Verwaltung Deutschland\" (BiVD) und der Community of Practice Blockchain des NExT-Expertennetzwerks (2019), Blockchain in der Verwaltung – An wendungsbereiche und Herausforderungen, https://assets.website-fi les.com/5ea4da2d27484ba34faa7528/5f4433270ef00855b0116f4a_Blockchain_in_der_Verwaltung_Teil_1_2019- 09-06.pdf, S. 12.",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Ausarbeitung Seite 9 WD 5 - 3000 - 032/22 Abbildung 2: Schematische Darstellung der Datenstrukturen einiger unterschiedlicher Ledger-Arten ohne Anspruch auf Vollständigkeit18 3.2. Generelle Anwendungsfälle Die Blockchain- bzw. DLT-Technologie sind für die Organisation digitaler Interaktionen univer sell einsetzbar. In sämtlichen gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Konstellationen lassen sich daher Anwendungsfälle identifizieren. Diverse Studien skizzieren hier die Einsatzfähigkeit und den potenziellen Nutzen. Die Liste an illustrativen Projekten ist vielfältig: Die Europäische Investitionsbank identifiziert sieben Anwendungsdomänen, wie die Blockchain- Technologien genutzt werden können (siehe Abbildung 3). Vorrangig im Bereich „Bezahlung und Transaktionen“ (Payments and international transactions) ist die Technologie weit verbreitet, was die ursprüngliche Herkunft der Entwicklung im Bereich der Crypto-Währungen widerspie gelt. Die Anwendungen lassen sich in verschiedenen Branchen zu neuen Services ausbauen (siehe Abbildung 4). 18 NExT e.V. in Zusammenarbeit mit der Initiative \"Blockchain in der Verwaltung Deutschland\" (BiVD) und der Community of Practice Blockchain des NExT-Expertennetzwerks (2019), Blockchain in der Verwaltung – An wendungsbereiche und Herausforderungen, https://assets.website-fi les.com/5ea4da2d27484ba34faa7528/5f4433270ef00855b0116f4a_Blockchain_in_der_Verwaltung_Teil_1_2019- 09-06.pdf, S. 14.",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Ausarbeitung Seite 10 WD 5 - 3000 - 032/22 Abbildung 3: Blockchain Domänen19 19 European Investment Bank, Verbeek, A., Lundqvist, M. (2021), Artificial intelligence, blockchain and the future of Europe : how disruptive technologies create opportunities for a green and digital economy : main report, https://data.europa.eu/doi/10.2867/126279, S. 33 ff.",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Ausarbeitung Seite 12 WD 5 - 3000 - 032/22 Abbildung 4: KI- und Blockchain-Anwendungen in unterschiedlichen Sektoren 20 Die Studie des Wuppertal Instituts zu nachhaltigen Blockchains listet fünf breite Anwendungs felder auf (siehe Abbildung 5). Pro Anwendungsfeld werden jeweils drei Praxisbeispiele exemp larisch aufgeführt, auf die an dieser Stelle nicht weiter eingegangen werden kann. 20 European Investment Bank, Verbeek, A., Lundqvist, M.,(2021), Artificial intelligence, blockchain and the future of Europe : how disruptive technologies create opportunities for a green and digital economy : main report, https://data.europa.eu/doi/10.2867/126279, S. 109 ff.",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Ausarbeitung Seite 13 WD 5 - 3000 - 032/22 Abbildung 5: Anwendungsfälle nach Ramesohl et al. (2021)21 Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) hat in einer Sicherheitsstudie zu Blockchain-Anwendungen 303 Angebote im Rahmen einer Marktanalyse untersucht. Die Anwen dungen, Basistechnologien und Digitale Währungen wurden hinsichtlich ihrer Art den folgenden 22 Anwendungsfeldern zugeordnet : – Finanzsektor – Rechtemanagement – Verwaltung – IoT / Industrie 4.0 – Supply-Chain-Management 21 Ramesohl, S., Lauten-Weiss, J., & Kobiela, G. (2021). Blockchains nachhaltig gestalten - Vorschlag von nachhal tigkeitsorientierten Entscheidungskriterien und eines Verfahrenskonzepts für die Umsetzung staatlich geförder ter oder initiierter Projekte im Bereich Blockchain (Wuppertal Report Nr. 21). Wuppertal Institut. https://e pub.wupperinst.org/frontdoor/deliver/index/docId/7815/file/WR21.pdf, S. 21 ff. 22 BSI (2019), Abschlussbericht Projekt 374 - Sicherheitsuntersuchung ausgewählter Blockchain-Anwendungen, https://www.bsi.bund.de/SharedDocs/Downloads/DE/BSI/Krypto/Blockchain_Studie-374.html, S. 11.",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Ausarbeitung Seite 14 WD 5 - 3000 - 032/22 – Identitätsmanagement – Energie – Datenspeicher – Gesundheit – Spiel – Plattformökonomie – Mobilität Einen Leitfaden zur Evaluierung und Implementierung von eigenen Blockchain-Anwendungsfäl len sowie mit einem Beispiel zur Lieferkettennachverfolgung bietet der Branchenverband BIT 23 KOM an. 3.3. Anwendungsfälle in der öffentlichen Verwaltung Der Einsatz von Blockchain in der öffentlichen Verwaltung nimmt einen gesonderten Teil in der 24 Blockchain-Strategie des Bundes ein . Der aktuelle Stand der Umsetzung wird dazu wie folgt be schrieben: „Technologie anwenden: Digitale Verwaltungsdienstleistungen Wichtiger Bestandteil dieses Handlungsfelds ist die Bereitstellung und Weiterentwicklung von digitalen Identitäten auch auf Basis der Blockchain-Technologie. Dies geschieht u.a. durch den Innovationswettbewerb „Schaufenster Sichere Digitale Identitäten“ der Bundesre gierung. Im Rahmen dieses Wettbewerbs werden in vier Projekten mit Städten und Regionen aus sieben Bundesländern Self-Sovereign-Identities (SSI) mit Anwendungen in 14 Sektoren und mit über 100 Partnern erprobt. Darüber hinaus prüft die Bundesregierung laufend, ob Blockchain-basierte digitalen [sic!] Identitäten einen klaren Mehrwert gegenüber bestehenden Lösungen versprechen und ob abgeleitete digitale Identitäten der Privatwirtschaft für Verwal tungsverfahren bzw. bestimmte Rechtsgeschäfte anerkannt werden können. Die Bundesregie rung beteiligt sich über die Europäische Blockchain Partnerschaft aktiv am Aufbau der Euro päischen Blockchain Services Infrastruktur (EBSI), mit der EU-weite Verwaltungsdienstleis tungen zur Verfügung gestellt werden sollen. Erste Anwendungsfälle werden in Kürze in Be trieb gehen. Auf nationaler Ebene wird im Rahmen der Govdigital an einer nationalen Block chain Infrastruktur für den öffentlichen Sektor gearbeitet. Einige Verwaltungslösungen auf 23 BITKOM (2019), Evaluierung und Implementierung von Blockchain Use Cases, Leitfaden, https://www.bit kom.org/sites/default/files/2019-09/leitfaden_evaluierungundimplementierungvonblockchainuse cases_190917.pdf. 24 Blockchain-Strategie der Bundesregierung, https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Publikationen/Digitale- Welt/blockchain-strategie.pdf, S. 17 ff.",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Ausarbeitung Seite 15 WD 5 - 3000 - 032/22 Basis der Blockchain-Technologie wurden pilotiert, u.a. zur Unterstützung der behördenüber greifenden Kommunikation und Zusammenarbeit im Asylprozess oder zur transparenten und sicheren Umsetzung öffentlicher Investitionen in Entwicklungsländern. An anderen Lösun gen wird aktuell noch gearbeitet, so z. B. an einer elektronischen Fahrzeugakte (eFA), an effi zienteren Zollwertbestimmungen von e-Commerce- Transaktionen mit Drittländern oder an 25 digital verifizierten Kompetenzzertifikaten und Arbeitszeugnissen.“ 26 Speziell für den öffentlichen Sektor werden v.a. vier definierte Anwendungsbereiche gesehen : – Blockchain-basierte Identitätslösungen – Koordination behördenübergreifender Verwaltungsvorgänge – Digitale Verwaltung von Dokumenten – Modernisierung der Registerlandschaft – Weitere Anwendungsmöglichkeiten 4. Bisherige Erfahrungen zu Blockchain-basierten Projekten in der öffentlichen Verwaltung 4.1. Gesammelte Erfahrungen in Blockchain-Projekten Viele Blockchain-Projekte der öffentlichen Verwaltung befinden sich aktuell noch in der Testphase, z. B. das Projekt „TruBudget“ für die transparente Verfolgung der Mittelverwendung in der Ent 27 wicklungszusammenarbeit oder das Projekt „AnkER“ für die Bearbeitung von Asylanträgen. Durch das Experimentieren mit der Blockchain und das Aufsetzen unterschiedlichster Projekte wurden wertvolle Erfahrungen gesammelt. Lindman et al. grenzen nachvollziehbare Erwartungen von Mythen ab (siehe Tabelle 1). 25 BMWi (2021), Die deutsche Blockchain-Strategie - Stand der Umsetzung und Ausblick, https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Downloads/B/bekanntmachung-umsetzung-blockchain-strate gie.pdf?__blob=publicationFile&v=4, S. 3. 26 NExT e.V. in Zusammenarbeit mit der Initiative \"Blockchain in der Verwaltung Deutschland\" (BiVD) und der Community of Practice Blockchain des NExT-Expertennetzwerks (2019), Blockchain in der Verwaltung – An wendungsbereiche und Herausforderungen, https://assets.website-fi les.com/5ea4da2d27484ba34faa7528/5f4433270ef00855b0116f4a_Blockchain_in_der_Verwaltung_Teil_1_2019- 09-06.pdf, S. 5-9. 27 So Deutscher Bundestag, Wissenschaftliche Dienste, Fachbereich Verfassung und Verwaltung, mit Verweis auf Kompetenzzentrum Öffentliche IT, Blockchain in der Verwaltung: Vom Hype zum echten Nutzen, https://www.oeffentliche-it.de/-/blockchain-in-der-verwaltung-vom-hype-zum-echten-nutzen.",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Ausarbeitung Seite 16 WD 5 - 3000 - 032/22 Tabelle 1: Mythen und Klarstellung beim Einsatz der Blockchain-Technologie in der öffentlichen Verwaltung28 Myth Response (Public) blockchains are disrupting the public So far, blockchain-related public services that sector all around the world. have actual users are very rare. It is impossible to build successful blockchain There is no obvious reason the public sector applications for the public sector. could not develop, implement, and use block chain solutions. There is one obvious way to apply blockchain Blockchain could bring benefits to a number of technology in the public sector. areas. If you build it, users will come. Users need to be presented with the benefits of the services. If it is blockchain, it needs to be big and dis Small, pragmatic, and evolutive blockchain im ruptive. plementations are just as valuable. Nobody knows how blockchains are imple Technology and corresponding skills have de mented. veloped in both the public and private sectors in recent years, and there is greater access to external skills (e.g., through partnerships or procurement) Blockchain is a generic technological solution, Uses for blockchain technology are much more similar to AI. limited in their scope. We are not tech people and should not care Decoupling design from the implementation about detailed design decisions, such as block does not seem warranted. chain. Results of blockchain projects contribute to Experimentation is important, but those les blockchain knowledge. sons and takeaways should be shared. They of ten are not. Users care that services are based on block All other things being equal (e.g., equitable de chain. cisions, privacy of personal information, etc.), service end users do not generally care which technological infrastructure provides them with a service. Darüber hinaus können nun eindeutige Erfolgs- und Misserfolgsfaktoren bei Projekten in öffent licher Verwaltung identifiziert werden: 28 Lindman, J., et al. (2020), \"The uncertain promise of blockchain for government\", OECD Working Papers on Pub lic Governance, No. 43, OECD Publishing, Paris, https://doi.org/10.1787/d031cd67-en , S. 23 f.",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Ausarbeitung Seite 17 WD 5 - 3000 - 032/22 Als Kern und grundlegende Voraussetzung dafür wird der digitale Reifegrad der Verwaltung und bei den Beteiligten gesehen und die Frage, wie generell die Digitalisierung in der Verwaltung vo rangetrieben wird. Ein hoher digitaler Reifegrad sei Voraussetzung, um die Blockchain-Technolo gie für verwaltungstechnische Vorgänge und Anwendungen auszutesten und zu implementie 29 ren. Allerdings sind Pilotprojekte zugleich Mittel, um den digitalen Reifegrad zu erhöhen. Auf Projekt- und Anwendungsebene gibt es wichtige Faktoren, die über den Erfolg von Block 30 chain-Anwendungen in der öffentlichen Verwaltung bestimmen . Wie Tabelle 2 zeigt, sind die Probleme in Blockchain-Projekten nicht vorrangig in der Technologie an sich zu finden; tenden ziell liegt es am fehlenden Anwendungsbezug und Nutzerfokus, was jedoch ein generelles Prob lem der Software-Entwicklung darstellt. Tabelle 2: Faktoren, die zum Erfolg oder Misserfolg von Blockchain-Projekten führen31 Factor Contributes to: Description Clear value proposal Success The project must address a clear, specific busi ness goal. Appropriate techno Success The project must use appropriate (fit-for-purpose) logy technology. Stakeholder manage Success The project must identify and manage relevant ment stakeholders. User focus Success The project must engage end users with the ser vice’s design. Experimentation Success The project must address problems encountered during implementation and pursue unforeseen opportunities. Disruptiveness Non-success/failure Disruptive projects are generally more complex and difficult to implement Limited scalability Non-success/failure The deployment of projects with limited scalabil ity may be impossible or not worth the effort; however, they may provide learning opportuni ties. Legal uncertainty Non-success/failure Lack of clarity regarding the legal or regulative side hinders service deployment. 29 Lindman, J., et al. (2020), \"The uncertain promise of blockchain for government\", OECD Working Papers on Pub lic Governance, No. 43, OECD Publishing, Paris, https://doi.org/10.1787/d031cd67-en, S. 35 ff. 30 Ebd. 31 Lindman, J., et al. (2020), \"The uncertain promise of blockchain for government\", OECD Working Papers on Pub lic Governance, No. 43, OECD Publishing, Paris, https://doi.org/10.1787/d031cd67-en, S. 29 ff.",
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"number": 18,
"content": "Wissenschaftliche Dienste Ausarbeitung Seite 18 WD 5 - 3000 - 032/22 Detaillierte Erfahrungsberichte zu Blockchain-Projekten in der öffentlichen Verwaltung finden sich an vielen Stellen. Aufgrund des begrenzten Rahmens dieser Ausarbeitung sei nur exempla risch auf die Quellen diverser Fallstudien verwiesen: Das OECD-Büro Observatory of Public Sector Innovation (OPSI) sammelt Fallstudien von unter schiedlichen Innovationsprojekten der Mitgliedsstaaten. Von den 520 abgelegten Fallstudien the 32 matisieren 26 die Blockchain. Acht detaillierte Fallstudien eines Blockchain-Einsatzes werden von Lindman et al. (2020) an 33 hand eines einheitlichen Rasters untersucht. 4.2. Sicherheitsaspekte der Blockchain-Technologie Mit der Einführung der Blockchain-Technologie sind rechtliche, technische und organisatorische 34 Herausforderungen verbunden: – die Einhaltung von Datenschutzanforderungen, – die Erhöhung der Transaktionsgeschwindigkeit, – die Schaffung von Interoperabilität sowohl zwischen einzelnen Blockchains als auch zwi schen Blockchains und bestehenden Prozessen, – die sichere Einbindung externer Daten in Blockchains sowie – die dauerhafte Gewährleistung der IT-Sicherheit von Blockchain-Anwendungen. Vor allem die letzte Herausforderung, die Sicherheit der Blockchain-Anwendungen, wird oftmals als Hauptmerkmal der Blockchain-Technologie aufgeführt. Der Next BiVD mahnt, dass Blockchain nicht per se sicher sei, wie oftmals tituliert werde. Manipulationen seien möglich, seien jedoch vom ökonomischen Aufwand abhängig, den ein möglicher Manipulator tragen müsste. Zum Thema Sicherheit bei Blockchain sei eine differenzierte Betrachtung nötig: „Das Versprechen der Blockchain-Technologien bzgl. deren Manipulationsresistenz und Schutz gegen unterschiedliche Angriffsszenarien wird in der Regel wenig differenziert be trachtet. Konkret wird Manipulationsschutz oft als Blockchain-inhärente Eigenschaft unkri tisch und pauschal postuliert, obgleich verschiedenen Konsens-Algorithmen ganz unter schiedliche Schutzniveaus gegenüber verschiedenen Angriffsszenarien erreichen können. Die 32 https://oecd-opsi.org/case_type/opsi/?_search=blockchain 33 Lindman, J., et al. (2020), \"The uncertain promise of blockchain for government\", OECD Working Papers on Pub lic Governance, No. 43, OECD Publishing, Paris, https://doi.org/10.1787/d031cd67-en, S. 48 ff. 34 https://www.bundesnetzagentur.de/DE/Fachthemen/Digitalisierung/Blockchain/start.html",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Ausarbeitung Seite 19 WD 5 - 3000 - 032/22 unterschiedlichen Services eines Ledgers, welche auf Basis eines Konsens-Algorithmus reali siert werden (z.B. Smart Contract Ausführung, Geldtransfer, usw.), können zudem je nach Im plementierung auch sehr unterschiedliche Qualitäten aufweisen. Für sicherheitskritische An wendungsfälle sollten daher auf alle Fälle die versprochenen Performance- und Sicherheitsei genschaften sowie die Erfüllung bestimmter gesetzlichen Normen (z.B. DSGVO- und eIDAS 35 Konformität) durch anerkannte Akteure zertifiziert werden.“ Der Fachbereich Verfassung und Verwaltung der Wissenschaftlichen Dienste hat auf folgendes hingewiesen: „In einigen Anwendungsbereichen innerhalb der Bundesverwaltung zeigten sich Probleme bei der Erfüllung der Anforderungen an die IT-Sicherheit bei der Umsetzung der Block chain-Strategie. So musste das Projekt „Digitales Schulzeugnis“ der Bundesdruckerei nach Hinwei sen zu Sicherheitslücken gestoppt werden, da es „Unbefugten […] möglich gewesen sein [soll], 36 (fiktive, nicht-signierte) Zeugnisse auszustellen.“ Auch die Einführung der App „ID Wallet“ für den digitalen Führerschein und den digitalen Personalausweis durch das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur musste Ende September 2021 nach Bekanntwerden von Proble 37 men bei der technischen Umsetzung und IT-Sicherheit ausgesetzt werden. “ Eine umfängliche Sicherheitsuntersuchung ausgewählter Blockchain-Anwendungen des For schungszentrums Informatik (FZI) für das BSI wurde 2018 bis 2019 durchgeführt. 303 Block chain-basierte Anwendungen wurden in einer Marktanalyse identifiziert, wovon neun aus Deutschland kamen. Acht Blockchain-Angebote wurden ausgewählt und einer umfassenden und detaillierten Sicherheitsanalyse unterzogen. Einige Ergebnisse der Studie sind: „Es existieren so gut wie keine Angebote mit formalen Sicherheitsnachweisen, die wesentli che Teile des Angebots betreffen. Formale Sicherheitsnachweise existieren zwar für die ein gesetzten kryptographischen Bausteine wie Verschlüsselungsverfahren oder Signaturfunktio nen, viele Blockchain-Angebote versprechen jedoch weit darüber hinausgehende Sicherheits eigenschaften. Für diese Aussagen existieren in der Regel keine formalen Nachweise oder wissenschaftlichen Untersuchungen. Existierende Angebote wurden bisher kaum öffentlichen Sicherheitsanalysen oder Penetrati ontests unterzogen. Obwohl das Hauptverkaufsargument der meisten Blockchain-Angebote die Sicherheit ist, wurden nur in wenigen Einzelfällen vom Hersteller der Produkte unabhän gige Sicherheitsuntersuchungen in Auftrag gegeben und deren Ergebnis veröffentlicht. In ei nigen wenigen weiteren Fällen wurden Sicherheitslücken von unabhängigen Forschern ent 35 NExT e.V. in Zusammenarbeit mit der Initiative \"Blockchain in der Verwaltung Deutschland\" (BiVD) und der Community of Practice Blockchain des NExT-Expertennetzwerks (2019), Blockchain in der Verwaltung – An wendungsbereiche und Herausforderungen, https://assets.website-fi les.com/5ea4da2d27484ba34faa7528/5f4433270ef00855b0116f4a_Blockchain_in_der_Verwaltung_Teil_1_2019- 09-06.pdf, S. 15. 36 Pressemitteilung der Bundesdruckerei vom 10. Februar 2022, https://www.bundesdruckerei.de/de/news room/pressemitteilungen/statement-digitale-schulzeugnisse. 37 Siehe Information der mit dem Projekt beauftragten Entwicklerfirma Digital Enabling GmbH, https://digital- enabling.eu/; Digitaler Führerschein: Nutzlos, unsicher und schon wieder kaputt, Süddeutsche Zeitung vom 29. September 2021, https://www.sueddeutsche.de/wirtschaft/fuehrerschein-digital-id-wallet-1.5425432.",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Ausarbeitung Seite 20 WD 5 - 3000 - 032/22 deckt. Diese wurden in fast allen Fällen schnell behoben. Eine Ausnahme bilden hier Hard ware-Wallets und Blockchain-Clients, die überdurchschnittlich gut untersucht sind, jedoch zusammen weniger als 10 Prozent der Gesamtanzahl der untersuchten Angebote ausmachen. Zahlungsverkehr und Spiele sind die Hauptanwendungsfelder von existierenden Blockchain- Anwendungen. Ein wesentlicher Teil der untersuchten Blockchain-Anwendungen (ca. 20 Prozent) ist für den Einsatz im Finanzsektor gedacht, bei dem zweitgrößten Teil handelt es sich um Spiele, die ihre Spieldaten in der Blockchain verwalten. Insbesondere die Anwen dungsfelder Verwaltung, Internet of Things, Identitätsmanagement, Gesundheit und Energie, die häufig als Hauptverkaufsargument für Blockchain-Technologie genannt werden, sind bis her kaum von existierenden Blockchain-Anwendungen besetzt. Ein signifikanter Teil der An wendungen (ca. 22 Prozent) ist überhaupt nicht in die klassischen Anwendungsfelder einzu ordnen. (…) Grundsätzliche Probleme, die im Rahmen der Studie aufgedeckt wurden, sind • der hohe Grad an gemeinsam verwendeten Code-Bausteinen zwischen den untersuchten Angeboten, insbesondere was kryptographische Verfahren angeht, • die ungewöhnliche Wahl der kryptographischen Basisprimitiven, sowie • die hohe Anzahl an Abhängigkeiten zu externen Programmbibliotheken, die in veralteten 38 Versionen (teilweise mit bekannten Sicherheitslücken) eingesetzt werden.“ 5. Förderprojekte und Förderprogramme mit Blockchain-Bezug Die Förderung des Einsatzes von Blockchain sowohl in der Privatwirtschaft als auch in der öf 39 fentlichen Verwaltung werden gesondert in der Blockchain-Strategie des Bundes aufgeführt . Der aktuelle Stand der Umsetzung wird dazu wie folgt beschrieben: „Innovationen ausreifen: Förderung von Projekten und Reallaboren Die Chancen der Blockchain-Technologie in Bereichen abseits des Finanzsektors werden der zeit in vielfältigen Projekten der Bundesregierung untersucht; alle in diesem Handlungsfeld vorgesehenen Maßnahmen wurden begonnen. Eine Vielzahl von Projekten ist im Energiesek 38 Lochter, M. (2020), Wie sicher ist die Blockchain? BSI Studie zu Blockchain-Anwendungen, BSI-Magazin 2020/01, S. 46-49. Zur vollständigen BSI-Studie und den ausführlichen Empfehlungen siehe BSI (2019), Block chain sicher gestalten Konzepte, Anforderungen, Bewertungen, https://www.bsi.bund.de/SharedDocs/Down loads/DE/BSI/Krypto/Blockchain_Analyse.pdf?__blob=publicationFile&v=3. 39 Blockchain-Strategie der Bundesregierung, https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Publikationen/Digitale- Welt/blockchain-strategie.pdf, S. 17 ff.",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Ausarbeitung Seite 21 WD 5 - 3000 - 032/22 tor angesiedelt, denn hier ergeben sich von Preisgestaltung über Anbieterwechsel bis zur Aus gestaltung von Prosumer- Rollen vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. Im Auftrag der Bun desregierung wurde von der Deutschen Energieagentur (dena) ein technologieübergreifendes Pilotierungslabor, das Future Energy Lab (FEL), ins Leben gerufen. Unter dem Dach des Fu ture Energy Labs werden Energieprojekte aus der Blockchain-Strategie umgesetzt wie bei spielsweise Blockchain-basierte Energieanlagenanbindung via Smart-Meter-Gateway an eine öffentliche Datenbank. Ziel ist es, systemische Effizienzgewinne und -kosten zu untersuchen, Technikfolgen abzuschätzen und so ganzheitliche Bewertungen vornehmen zu können. Sy nergien mit anderen, neuen Technologien, wie beispielsweise Künstlicher Intelligenz oder Big Data werden ebenfalls in den Blick genommen werden. Wichtige weitere Anwendungsge biete sind z.B. Industrie 4.0, wo das Projekt \"Recht- Testbed Industrie 4.0\" Demonstratoren zum Testen neuer automatisierter Geschäftsprozesse basierend auf Blockchain-Technologie aufbaut, und Entwicklungsprojekte im Rahmen des von der Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit GmbH im Auftrag der Bundesregierung gegründeten Blockchain-Labs. Ebenso zählen dazu Logistikprojekte im Projekt „Silicon Economy“ des Fraunhofer IML Dort mund und der Innovationsinitiative mFUND, Verbundprojekte zu Industrie 4.0 und Produkti onstechnologien, oder Projekte zur Transparenz von Liefer- und Wertschöpfungsketten u.a. im Lebensmittelbereich. Zur Berücksichtigung von Nachhaltigkeitsaspekten wurde vom Wup 40 pertal Institut für Klima, Umwelt und Energie eine Kurzstudie erstellt.“ Eine eigene Recherche (siehe Tabelle 3) in der Förderdatenbank des Bundes (www.foerderdaten bank.de, Stand 10.3.2022, Stichwort „Blockchain“) zeigte, dass aktuell sieben Programme (darun ter ein Programm mit vier Modulen) explizit auf den Einsatz von Blockchain als möglichen För dergegenstand hinweisen. Die Programme an sich sind breit gefächert und adressieren unter schiedlichste Unternehmensgrößen und Anwendungsbereiche. Tabelle 3: Aktuelle Förderprogramme (www.foerderdatenbank.de, Stand 10.3.2022) Förderpro Ministe Förderbe Förderhöhe Webseite gramm (Name) rium rechtigte DeepTech Fu BMWK Existenzgrün Die Förderung erfolgt als Beteili https://www.fo ture Fonds der/in, Unter gung. erderdaten (DTFF) nehmen bank.de/FDB/Co Der Fonds investiert als Co-Inves ntent/DE/Foer tor nur gemeinsam mit privaten derpro kooperierenden Beteiligungsge gramm/Bund/B bern. Das private Investment wird MWi/deeptech- durch den DTFF im Verhältnis future- von mindestens 30% (privat) zu fonds.html bis zu 70% (öffentlich) gespiegelt. Der Betrag pro Unternehmen ist über alle Finanzierungsrunden auf 40 BMWi (2021), Die deutsche Blockchain-Strategie - Stand der Umsetzung und Ausblick, https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Downloads/B/bekanntmachung-umsetzung-blockchain-strate gie.pdf?__blob=publicationFile&v=4, S. 2f.",
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"content": "Wissenschaftliche Dienste Ausarbeitung Seite 22 WD 5 - 3000 - 032/22 Förderpro Ministe Förderbe Förderhöhe Webseite gramm (Name) rium rechtigte 30 Mio. EUR begrenzt. In der ers ten Finanzierungsrunde investiert der DTFF mindestens 1,0 Mio. EUR. Zukunftsinves BMWK Forschungs Je nach Kategorie ist die Höhe der https://www.fo titionen Fahr einrichtung, Förderung festgelegt: erderdaten zeughersteller Hochschule, bank.de/FDB/Co und Zulieferin Öffentliche industrielle Forschung, maxi ntent/DE/Foer dustrie – Mo Einrichtung, mal EUR 20 Millionen, derpro dul A2: Digita Unternehmen gramm/Bund/B lisierung der experimentelle Entwicklung, MWi/digitalisie Fahrzeugher maximal EUR 15 Millionen, rung-fahrzeug steller und Zu hersteller.html lieferindustrie Durchführbarkeitsstudien, maxi mal EUR 7,5 Millionen. Neue Fahr BMWK Hochschule, Beantragende erhalten die Förde https://www.fo zeug- und Sys Forschungs rung als Zuschuss für einen Zeit erderdaten temtechnolo einrichtung, raum von maximal 3 Jahren. bank.de/FDB/Co gien – Förde Unterneh • Als Unternehmen der ge ntent/DE/Foer rung von For men, Kom werblichen Wirtschaft und derpro schungs- und mune, Bil als Forschungseinrichtung gramm/Bund/B Entwicklungs dungseinrich mit einem wirtschaftlichen MWi/neue-fahr projekten tung, Öffent Vorhaben erhalten Sie zeug-u-system liche Einrich meistens 50 Prozent Ihrer technologien- tung, Ver förderfähigen Kosten als fue-pro band/Vereini Zuschuss. jekte.html gung • Als kleines oder mittleres Unternehmen (KMU) kön nen Sie unter bestimmten Voraussetzungen einen Bo nus erhalten. Hierfür müs sen Sie die Kriterien der EU für KMU erfüllen. • Als Hochschule oder außer universitäre Einrichtung können Sie bis zu 100 Pro zent der zuwendungsfähi gen Ausgaben erhalten. Modernitäts BMVI Öffentliche Sie erhalten den Zuschuss aus https://www.fo fonds Einrichtung, dem Modernitätsfonds (mFUND) erderdaten (mFUND) Privatperson, für Einzel- und Verbundprojekte bank.de/FDB/Co Unterneh der industriellen Forschung, der ntent/DE/Foer experimentellen Entwicklung und",
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