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  • Wie funktioniert IOTA - Ein erster Überblick

    Um dir den Aufbau eines IOTA-Netzwerks zu erklären liefern wir dir in diesem Abschnitt einen ersten kurzen Überblick. Darauf folgend erhältst du einen tieferen Einblick wie Transaktionen bei IOTA getätigt werden.

    Die IOTA-Architektur besteht aus den folgenden Komponenten:

    Nodes sind miteinander vernetze Geräte Welt che ein IOTA-Netzwerk bilden. Diese Codes speichern bestimmte Daten aus dem Tangle. Ohne diese Nodes würde das Netzwerk nicht funktionieren.

    IOTAs Tangle ist ein distributed ledger. Das Tangle bei IOTA ist wie die Blockchain bei Bitcoin oder anderen Kryptowährungen. Dieses distributed ledger speichert alle im Netzwerk getätigten Transaktionen, die Kopien des Tanges werden dezentral auf den vielen Nodes im Netzwerk gespeichert.

    Benutzer / Clients sind “normale Nutzer“ wie du und ich. Wir sind Teilnehmer in IOTA-Netzwerk und senden z.B. über Wallets Transaktionen an die Nodes.

    Tauchen wir nachfolgend ein wenig tiefer ein und Informieren uns über den IOTA Tangle.

    Was ist der IOTA-Tangle?

    Die Darstellung von einem kleinen Tangle. Quelle: Github Noneymus

    IOTA basiert also auf dem Tangle, übersetzt bedeutet Tangle soviel wie „Gewirr“. Wie diese Übersetzung vermuten lässt, sieht dieses Gewirr aus wie ein chaotisches Netz, bestehend aus tausenden Transaktionen. 

    Eine Transaktion im Tangle kann z.B. die Übermittlung von IOTAs von Person zu Person Value transactions) oder ein Transfer von Daten (Zero-value transactions / data transactions) sein.

    IOTAs Tangle ist ist eine neue distributed Ledger Technologie (DLT) vom Typ eines „Directed Acyclic Graph“ (gerichteter azyklisches Graph, DAG). 
    DAGs sind gerichtet (directed), weil sie nur nur in eine Richtung gehen, dies ist anhand der Pfeile im nachfolgenden Bild zu erkennen. Sie sind azyklisch (nicht zyklisch),  da die Eckpunkte dem Graphen folgen und nicht zum selben Punkt zurückkehren können.

    Auf deutsch kann man DLT auch als „Verteiltes Kontenbuch“ bezeichnen. Dies ist einfach gesagt eine dezentral verwaltete Datenbank welche von den Teilnehmern im Netzwerk gespeichert wird, somit kann die DLT nicht von zentraler Stelle aus beeinflusst oder geändert werden.

    Wie Transaktionen im Tangle stattfinden

    Die neuste Transaktion befindet sich ganz rechts, die allererste (Genesis-Transaktion) ganz links.

    Wie eine Transaktion dem Tangle hinzugefügt wird

    Jede Transaktion wird als Knoten in dem Graphen dargestellt (Quadrate). Wenn eine neue Transaktion dem Tangle hinzugefügt wird, muss der Benutzer zwei noch unbestätigte Transaktionen (sogenannte „Tips“) auswählen und diese validieren.

    Validieren bedeutet, dass der Benutzer die Signatur des Tipps, seinen PoW (kleiner “Proof of Work” als Spamschutz) überprüft und sicherstellt, dass der Tipp nicht in Konflikt mit einer der vorherigen (direkt oder indirekt referenzierten) Transaktionen steht. Wenn die ausgewählten Tipps legitim sind, fügt der Benutzer seine neue Transaktion hinzu, indem er sie referenziert.

    Und genau dieser Punkt ist ein wichtiger Pro-IOTA Aspekt des Tangle. Bei IOTA gibt es keine Miner welche die Transaktionen bestätigen und dafür eine Belohnung erhalten so wie es z.B. bei Bitcoin der Fall ist. Jeder Teilnehmer im IOTA-Netzwerk ist ganz einfach dahergesagt gesagt ein Miner der Transaktionen validieren muss, es müssen also keine Gebühren an andere gezahlt werden.

    Im obigen Beispiel genehmigt also Transaktion Nummer 1 die Transaktionen „w“ und „x”. Die Transaktion Nummer 1 ist noch nicht bestätigt. Jede eingehende Transaktion muss zwei Tips zum Genehmigen auswählen, so wie im Beispiel gerade beschrieben.

    Eine weitere Transaktion wird dem Tangle hinzugefügt

    Wie eine einzelne Transaktion dem Tangle hinzugefügt wird hast du soeben erfahren doch wie geht es weiter? Zur gleichen Zeit (oder früher oder später,…) könnte ein anderer Benutzer im Begriff sein, seine neue Transaktion an einer anderen Position hinzuzufügen.
    Er (Transaktion „2“) wählt die Tipps “z” und “y”. Damit validiert er einen großen Teil der gleichen Transaktionen, die bereits über die Transaktion “1” validiert wurden (“a” bis “k”, “m” und “n”), plus einige zusätzliche, die nicht im Validierungspfad der Transaktion “1” lagen (“l”, “o”, “r”, “t”, “v”, “y” und „z”).

    Der Transaktionsprozess im IOTA Tangle zusammengefasst

    Bildlich zusammengefasst und vereinfacht läuft der Transaktionsprozess in vier Schritten ab:

    1. Transaktion: Die Transaktion mit allen relevanten Daten wie dem Absender, der Empfängeradresse, dem Wert und der Nachricht wird erstellt.

    2. Signieren: Mit dem privaten Schlüssel wird die Transaktion signiert. Damit wird bestätigt, dass man selber der Ersteller dieser Transaktion ist.

    3. Tip-Auswahl: Ein Node im Netzwerk wählt zwei Tips aus welche auf die neue Transaktion referenziert werden.

    4. Proof of Work: Der Zweck von Proof of Work ist es, Spam im IOTA Tangle zu verhindern. Um eine Transaktion dem Tangle hinzuzufügen muss eine mathematische Aufgabe (Nonce) gelöst werden. 

    5. Veröffentlichen: Wenn alle vorigen Schritte ausgeführt wurden, wird die Transaktion an einen Node gesendet. Dieser veröffentlich deine Transaktion dann im Netzwerk.
    Ein anderer Teilnehmer im Netzwerk diese Schritte bei seiner Transaktion nun auch ausführen und deinen „Tip“ verifizieren.

    Die Besonderheiten am IOTA Tangle

    IOTA und der Tangle werben mit vielen Vorteilen und Features für sich. Die wichtigsten Besonderheiten an IOTA lernst du hier kennen.

    Micropayments

    Die Gebührenfreiheit von IOTA (siehe oben) eröffnet die Möglichkeit auch Kleinstbetäge, in der Regel im Bereich von wenigen Cent bis zu geringen Eurobeträgen, transaktionsfrei zu zahlen. Diese Mikrotransaktionen würden aufgrund der (Mining-)Gebühren mit anderen Kryptowährungen keinen Sinn machen. Selbst mit Kreditkarten sind solche Transaktionen aufgrund der Gebühren undenkbar.

    Micropayments sind ein Bezahlkonzept welches vor allem im Zusammenhang mit dem Internet of Things genutzt wird. Hierbei geht es um automatisierte Bezahlungen zwischen Geräten (Machine to Machine, M2M).

    In der Realität könnten über Microtransaktionen z.B. Daten von Sensoren für einen sehr geringen Betrag gekauft werden. Oder auch die Nutzung einer Software oder Lizenzen kann Sekundengenau abgerechnet und bezahlt werden.

    Skalierbarkeit

    Eine der wichtigsten Besonderheiten am Tangle ist die Skalierbarkeit.

    Wer sich bereits mit der Materie Blockchain auseinandergesetzt hat weiß, dass die Lösung der Skalierbarkeitsprobleme an der Tagesordnung sind. Zwar gibt es einige vielversprechende Lösungen (Lightning Netzwerk, …), trotzdem ist die Skalierbarkeit erstmal ein angeborenes Blockchain Problem.

    Der IOTA Tangle hingegen ist theoretisch unendlich skalierbar. Jeder Teilnehmer im Tangle validiert die Transaktionen von anderen Nutzern. Umso mehr Teilnehmer im Netzwerk sind, umso mehr Transaktionen finden statt, jedoch werden in diesem Fall auch immer mehr Tips bestätigt.

    Keine Gebühren

    Durch die Tatsache, dass es bei IOTA keine Miner gibt die eine Gebühr für Ihre Arbeit verlangen sind IOTA Transaktionen an sich Gebührenfrei.

    Wenn du also aus deiner Wallet z.B. 100 mIOTA an eine andere Person transferierst, kommen dort auch wirklich 100 mIOTA an.

    Abgesehen der benötigten Rechenleistung deines PCs / Smartphones für die Verifizierung deiner Transaktion fallen keine Gebühren an.

    Geringer Ressourcenbedarf

    Auch der geringe Ressourcenbedarf von Transaktionen bei IOTA ist auf das “No Miner” Prinzip zurückzuführen.

    Beim validieren von Bitcoin oder manchen anderen Kryptowährungen, dem sogenannten Mining, wird viel Energie benötigt. Mit fortschreitender Zeit wird der Energiebedarf sogar immer Höher da die “Mining Schwierigkeit” fortlaufend erhöht wird (siehe z.B. Bitcoin Halving).

    Wie du schon an mehreren Stellen gelesen hast, findet bei IOTA eben kein Mining in diesem Sinne statt. Du, als Teilnehmer im Netzwerk, bestätigst zwei Tips von anderen Benutzer. Es wird also nur eine sehr geringe Rechenleistung benötigt welche in Energiekosten gerechnet nicht einmal 0,….x – Cent kostet.