Blockchained Spreadsheets

Abstract

Tabellen werden in vielen Firmen verwendet. Insbesondere im Rechnungswesen haben sie eine große Bedeutung und sind häufig Entscheidungshilfe zur zukünftigen Firmenausrichtung. Die Fehlerfreiheit zu garantieren ist schwierig, da neben den normalen Nutzungsfehlern, auch häufig mehrere Mitarbeiter Zugriff auf dasselbe Dokument haben, woraus unterschiedliche Versionen entstehen können. Um diesen Fehlerquellen entgegenzuwirken, können Änderungsprotokolle angefertigt werden. Diese erlauben die Durchführung von Audit Trails, eine Evaluierung in Tabellen gehaltenen Informationen auf ihre Korrektheit. Allerdings schützt dies Firmen nicht vor gezielter Manipulation, da Änderungsprotokolle sowohl während der Erstellung, als auch nachträglich verfälscht werden können. Die Blockchain, mit einigen der ihr zugrunde liegenden Eigenschaften wie Unveränderbarkeit, Konsistenz und Manipulationsresistenz, könnte eine permanente Speichermöglichkeit für diese Änderungsprotokolle darstellen. Smart Contracts erlauben eine Ausführung von selbst entwickelten Programmen unter Nutzung der Blockchain-Technologie. Dadurch können für dieses Programm die gleichen Eigenschaften wie für die Blockchain selbst garantiert werden. Das Speichern von Datensätzen zählt jedoch zu den teureren Operationen in Smart Contracts. In diesem Kontext mögliche Umsetzungen von manipulationsresistenten Tabellenänderungsprotokollen und deren verbundene Kosten untersucht. Zu diesem Zweck werden mehrere Speicherstrukturen für Tabellenänderungsprotokolle als Smart Contracts umgesetzt. Eine zusätzliche Webkomponente, um vergangener Änderungen des vermutlich kosteneffizientesten Ansatzes zu visualisieren, wird entwickelt. Darauf wird bestehende Tabellensoftware auf ihre Umsetzungskompatibilität bewertet und die zuvor entwickelten Smart Contracts in den Arbeitsfluss des ausgewählten LibreOffice Calcs integriert. Alle Änderungen werden zwischengespeichert bis der Nutzer eine Externalisierung anstößt. Die durchgeführten Änderungen werden darauf auf eine Ethereum-Blockchain geschrieben. Die durchgeführte Kostenabschätzung hat die vorhergesagten Kostenverteilungen ungefähr bestätigt. Das Spiegeln des Ist-Zustands der kompletten Tabelle ist am teuersten und wird eine geringe Etablierungchance in der Realität zugeschrieben. Das Speichern der letzten Änderungen in den Ethereum-Event-Logs, encodiert in einem etablierten Serialisierungsformat, kann Kosten dieses Konzepts signifikant verringern. Jeder fortlaufende Monat des Vergleichssystems erlaubt die Speicherung von 15 Änderungen mit den Blockchain-Eigenschaften ohne Mehrkosten. Damit könnte dieser Ansatz für ausgewählte Tabellen mit hoher Entscheidungsrelevanz in Betracht gezogen werden. Abschließend wurde dieser Ansatz um Methoden zur Beschränkung der Änderungserlaubnis erweitert.

Spreadsheets are used in many businesses amongst others for financial record keeping. Maintaining correctness is difficult, given that besides normal user errors, multiple employees can have access to the same document, resulting in multiple versions. Creating change logs and often performing audit trails, i.e. reevaluating spreadsheets, can counteract some error sources. Faults emerging from malicious or fraudulent behavior, either during log creation or after the fact, unfortunately can hardly be detected by this method. The blockchain could be used to permanently store these change logs, given some of its underlying properties are immutability, consistency, and tamper resistance. Everyone can develop programs, which can be executed using the blockchain technology and thus sharing the underlying properties. These programs are called smart contracts. Unfortunately, storing data on the blockchain is considered one of the more costly use cases. In this context we research the possibility of storing tamper resistant spreadsheet change logs. This work aims to develop multiple realizations of spreadsheet change logs on the Ethereum blockchain and explore its associated costs. The presumed cheapest implementation supports a web application to visualize recorded modifications. Existing spreadsheet applications are analyzed to find the best possible fit to integrate these developed smart contracts. Changes performed in LibreOffice Calc are buffered until a user starts an exporting operation. These are then stored on-chain. The hypothesized cost distribution of developed smart contracts were found to be roughly accurate. Maintaining the current table state was found to be the most expensive approach and its chances of success in the real world are considered slim. Only storing the most recent changes, serialized in a well-established format, in the Ethereum event log was found to significant reduce costs of this concept. Each month the data would be stored in a traditional system, is equivalent to 15 changes with our endorsed solution. This limits possible real world application to a select few key files, holding decision power in businesses. Lastly we extended this implementation with methods restricting editing rights.