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IOTA TANGLE

Next Generation DLT

Schon heute produzieren wir mit unseren Smartphones und anderen smart Devices Unmengen an Daten. Durch Industrie 4.0, Smart Homes, Cities und Cars wird dieser Datenstrom weiter anwachsen, wodurch neue Herausforderungen an die digitale Infrastruktur gestellt werden. Auch der Ausbau des Internet of Things (IoT) basiert auf dem stetigen Transfer und der Speicherung von Daten sowie der Kommunikation von Geräten untereinander. Das kann aber schon heute aufgrund einer unzureichenden Infrastruktur nicht immer gewährleistet werden.

Die Blockchain-Technologie wird häufig als dezentraler Lösungsansatz dieses Problems gesehen. Mit steigender Beliebtheit und Implementierung allerdings, zeigten sich auch Schwächen. Durch eine ineffiziente Skalierbarkeit sowie hohe Transaktionsraten und -kosten können Bitcoin und Co. aktuell nicht mit den dominanten zentralen Lösungen mithalten.

Eine Alternative zu Blockchain bietet seit 2015 die Internet of Things Application (IOTA) der Berliner non-profit IOTA Foundation. Das eigentliche Ziel von IOTA ist es, Maschinen im Rahmen des IoT zu ermöglichen, Daten und Informationen direkt miteinander kostenlos, vertrauenswürdig und zulassungslos auszutauschen und somit eine zentral verwaltete Instanz, wie ein Backend, überflüssig zu machen. Dabei soll es auch die bekannten Schwächen von Blockchain lösen. 

Im Rahmen von IOTA sind folgende Funktionsweisen relevant:

Datenstruktur

Im Gegensatz zu bisherigen Kryptotechnologien wie Bitcoin oder Ethereum basiert IOTA auf einem neuen dezentralen Peer-to-Peer System. Statt eine einfach verkettete Liste von Blöcken, die mehrere Transaktionen enthalten, zu erstellen, werden diese in einer so genannten Tangle gespeichert. In dieser komplexen Netzstruktur von gerichteten azyklischen Graphen (directed acyclical graph / DAG) bezieht sich jede Transaktion auf zwei Vorgänger. Hierdurch können Transaktionen gleichzeitig, asynchron und kontinuierlich ausgegeben werden.

Sicherheit

Um an dem Netzwerk teilzunehmen, muss die Gesamtheit der Tangle-Akteure eine gewisse Rechenleistung (Proof-of-Work) übernehmen und vor jeder eigenen, zwei vorherige Transaktionen referenzieren und bestätigen. Je mehr neue Blöcke also an die Tangle angehängt werden, desto häufiger wird ein vorhandener Block direkt oder indirekt referenziert. Der Empfänger der Transaktion entscheidet dann, ab wann er dieser vertraut. Mit steigender Anzahl von Transaktionen wird die Tangle sicherer gegenüber Angriffen, da so auch die kumulative Anzahl von Proof-of-Work steigt.

Skalierbarkeit

Da Transaktionsausgabe und -validierung in der Tangle gleichzeitig ablaufen, kann ein deutlich höherer Transaktionsdurchsatz erreicht werden. Je mehr Aktivität herrscht, desto schneller werden die Transaktionen bestätigt. Was bei der Blockchain für einen Transaktionsstau sorgt und das Netzwerk langsamer macht, führt hier also zu erhöhter Sicherheit und Schnelligkeit. 

Kosten 

Da es in der Tangle keine hierarchischen Rollen oder konkurrierende Interessen gibt, wird die Validierung der Transaktionen zu einer intrinsischen Aufgabe: Die Belohnung ist die Bestätigung der eigenen Transaktion, es sind keine monetären Anreize nötig. Somit wird sichergestellt, dass die Transaktionen kostenlos bleiben und auch Mikrotransaktionen durchgeführt werden können. 

Die Vorteile von IOTA und der Tangle liegen klar auf der Hand: eine schnelle Abwicklung von Transaktionen bei geringer Rechenleistung und ohne Anfallen von Kosten. 

Allerdings handelt es sich hierbei um eine noch relativ junge Technologie – gerade bei der Verschlüsselung der Transaktionen in der Tangle sowie der Verwendung ohne eigenes Backend sind noch Herausforderungen zu lösen, um an einen produktiven Einsatz zu denken.

Eine weitere kritische Komponente ist der so genannte Coordinator, eine zentrale Instanz der IOTA Foundation. Dieser wird zusätzlich zur Validierung durch Proof-of-Work eingesetzt. Der Coordinator führt minütlich eine Transaktion, den so genannten Milestone, durch und bestätigt damit alle direkt oder indirekt referenzierten Transaktionen in diesem Zeitraum. Die neuen Validierungen durch Proof-of-Work können somit bei der ersten unbestätigten Transaktion nach dem aktuellen Milestone ansetzen, was Zeit und Rechenleistung reduziert. Ziel ist es jedoch, den Coordinator nach und nach überflüssig zu machen und dadurch das Netzwerk komplett zu dezentralisieren.

Auch wenn IOTA aktuell noch kein produktives Bindeglied in der IoT-Kommunikation darstellt, werden wir uns weiter mit dieser vielversprechenden Kryptotechnologie auseinandersetzten und ihr Potenzial für unsere Kunden prüfen. Bereits jetzt beraten wir bezüglich der Einsatzfähigkeit und Eignung für Use Cases.

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