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Distributed-Ledger-Technologie IOTA Kommt für IOTA der Durchbruch mit Coordicide?

| Autor / Redakteur: Dipl. Betriebswirt Otto Geißler / Peter Schmitz

Die Technologie IOTA basiert nicht auf der „herkömmlichen“ Blockchain, sondern auf einer neuen Distributed Ledger Technologie (DLT) namens Tangle. Welche Potenziale verspricht sie insbesondere im Hinblick auf das IoT und welche Perspektiven entstehen durch Coordicide?

Dank IOTA sind vernetzte Maschinen in der Lage, Transaktionen automatisch zu registrieren und auszuführen. Derzeit gibt es kein anderes Projekt mit vergleichbarer Performance als auch Funktionalität.
Dank IOTA sind vernetzte Maschinen in der Lage, Transaktionen automatisch zu registrieren und auszuführen. Derzeit gibt es kein anderes Projekt mit vergleichbarer Performance als auch Funktionalität.
(Bild: gemeinfrei / Pixabay )

Das Open-Source-Projekt IOTA soll die Maschine-to-Maschine-Kommunikation unterstützen. Die DLT-Technologie verwendet anstelle der Datenketten einer Blockchain einen gerichteten azyklischen Graphen (DAG) namens Tangle („Gewirr“) als Datenstruktur. Im Vergleich zu einer Blockchain ist der Tangle ein „chaotisches Netzwerk“, das aus sehr vielen Verknüpfungen besteht. Bei IOTA können daher nicht nur alle Transaktionen parallel verlaufen, sondern sind überdies beliebig viele Transaktionen realisierbar. Transaktionsgebühren wie bei der Blockchain fallen nicht an.

Jede neue Transaktion muss jedoch zwei vorangegangene Transaktionen verifizieren. Steigt die Anzahl der Transaktionen im IOTA-Netz, umso schneller lassen sie sich bestätigen. Bei der Blockchain kann jeder Block dagegen nur eine begrenzte Anzahl von Transaktionen übertragen. Somit ist die „herkömmliche“ Blockchain nur begrenzt skalierbar.

Coordicide - dezentralisierter Konsensmechanismus

Der Konsens im IOTA-Netz wird bis dato noch zentralisiert erreicht. Das heißt, die Transaktionen, die hinzugefügt werden, muss ein zentralisierter Node, der auch Koordinator genannt wird, bestätigen. In einer weiterentwickelten Version mit der Bezeichnung „GoShimmer v.0.2.0“ soll IOTA diesen Konsensmechanismus bald dezentral und deutlich robuster ausführen. Dieser neue IOTA-Konsens heißt Coordicide.

Der Koordinator war auch für viele Anwender der Hauptgrund, warum das IOTA-Tangle niemals sein volles Skalierungspotential entfalten konnte. Mit dem Coordicide-Upgrade wurde eine Lösung für diese Probleme gefunden. Coordicide setzt sich aus den beiden Begriffen Coordinator und Homicide („Mord“) zusammen. Der Koordinator wurde nun gegen den neuen Konsens „Parallel Reality Based Ledger State“ ausgetauscht.

Die mit dem neuen Konsensus eingeführten APIs erleichtern zudem die Werttransaktionen einer bestimmten Adresse. Darüber hinaus soll sich IOTA in externe Geräte, Maschinen und Dienste einfacher integrieren lassen. Das IOTA-Upgrade enthält fünf Module:

Modul 1: Jedem Knoten im IOTA-Netzwerk wird eine eindeutige Identifikation und Signatur für Transaktionen und Abstimmungen zugewiesen. Des Weiteren wird das Reputationssystem „Mana“ integriert. Damit erhält IOTA auch einen Schutz vor Sybil-Angriffen.

Modul 2: Eine Auto-Peering-Funktion hält schadhafte Knoten ab. Um die Verknüpfung unvorhersehbar zu machen, erhält jeder Knoten spezielle Kriterien zur Auswahl der jeweils benachbarten Knoten. Eclipse-Attacken sind im Grunde auch nicht mehr möglich.

Modul 3: Der Spam-Schutz wurde verbessert und durch eine adaptive Ratenkontrolle ersetzt. Eine Überlastung des Netzwerks wird ebenfalls verhindert.

Modul 4: Ein Tip-Selection-Algorithmus entscheidet, welche Transaktion zur Genehmigung selektiert wird. Er lässt so den IOTA-Tangle sicher und stabil wachsen. Dadurch soll auch vermieden werden, dass gültige Transaktionen mit weniger Gewichtung vernachlässigt werden.

Modul 5: Shimmer als neues Abstimmungsschema forciert die sofortige Lösung von Konflikten und Abstimmungen können innerhalb kürzester Zeit erfolgen. Wobei die jeweilige Stimme nach der Anzahl an „Mana“ gewichtet wird, über die sie verfügt. Dadurch können Knoten, die sich als förderlich für das IOTA-Netz bewährt haben, bei Abstimmungen höhere Gewichtungen erhalten.

Zukünftige Anwendungsfelder

Die neue Distributed Ledger Technologie besitzt ein enormes Potenzial und kann in vielen verschiedenen Bereichen zum Einsatz kommen. Zum Beispiel im Bereich Mobilität, Healthcare, Smart Cities, Smart Home, Industrie 4.0 und Supply-Chain-Management. Die generelle Marktdurchdringung der IOTA-Technologie wird allerdings noch etwas dauern. Selbst wenn einige Unternehmen bereits fieberhaft daran arbeiten.

Mobilität

Die Automobile der Zukunft werden nicht zuletzt durch das Autonome Fahren oder zahlreiche neue Mobilitätskonzepte wie zum Beispiel Car Sharing milliardenfach Transaktionen tätigen müssen. Für den gesicherten und effizienten Austausch von Daten und Zahlungen ist eine Basistechnologie wie beispielsweise IOTA erforderlich, die dezentral, verifizierbar und unveränderbar von mehreren Parteien genutzt werden kann.

Healthcare

Von IOTA und dem IoT kann auch die Medizin erheblich profitieren. Eine kontinuierliche Überwachung von Körperfunktionen per Sensorik wie beispielsweise Blutdruck oder Puls soll es ermöglichen, rechtzeitig entstehende Erkrankungen zu erkennen. Dafür wird der Markt an relevanten Geräten zur Überwachung von Körperfunktionen stark anwachsen.

Medizinische Daten sind nicht nur sehr wertvoll, sondern auch extrem sensibel. Daher sollte immer der Patient die Macht über seine eigenen Daten behalten. Mit dem IOTA-Netzwerk lassen sich Patientendaten sicher abspeichern, da sie nicht von einer zentralen Autorität verwaltet werden. In zentralisierten Systemen existiert immer eine Institution wie zum Beispiel ein Krankenhaus, die Pharmaindustrie oder ein niedergelassener Arzt, die über die Hoheit dieser Daten verfügen.

Die tatsächlichen Eigentümer der Daten sind die Patienten, die jedoch keine Kontrolle darüber haben, was mit ihren Daten geschieht. In dem dezentralen IOTA-Netzwerk können alle Teilnehmer die Korrektheit der Daten überprüfen. Allerdings dürfen die Teilnehmer aber nur unter bestimmten Umständen neue Daten einfügen. Unberechtigte Zugriffe sowie falsche Angaben sind daher nicht möglich.

Mit der Implementierung eines IOTA-Netzwerks erhält jeder Patient eine digitale Patientenakte, in der seine komplette Krankengeschichte dokumentiert ist. Zugriffe von Ärzten müssen vom Patienten autorisiert werden.

Smart-Cities

Angebote und Infrastrukturen von Großstädten wie beispielsweise Abfallwirtschaft, Energie, Umwelt, Mobilität, Verwaltung, Facility Management, Haustechnik, Smartes Planungs- und Baumanagement sollen mithilfe digitaler Technologien verbessert werden. Das heißt, zum Beispiel Ampelschaltungen besser aufeinander abstimmen, Geschwindigkeit an die Verkehrsdichte bzw. Staugefahr anpassen. Zu diesem Zweck müssen viele Daten verarbeitet werden. Zum Beispiel die Geschwindigkeiten der Fahrzeuge, die Verkehrsdichte, Wetterdaten etc. Diese Daten könnten über den IOTA-Tangle laufen.

Supply-Chain-Management

Bei der unternehmens­übergreifenden Steuerung der logistischen Warenströme vom Hersteller bis zum Kunden werden sämtliche Dienstleister entlang der Lieferkette einbezogen. Lieferketten können enorm von der Distributed-Ledger-Technologie IOTA profitieren. Insbesondere leicht verderbliche Lebensmittel stellen die Logistik und das Supply-Chain-Management vor große Herausforderungen.

Über smarte Chips können Datensätze wie zum Beispiel Lagertemperatur, Herkunft usw. transparent und unveränderbar in das IOTA-Netzwerk gespeichert werden. Auf diese Weise lässt sich sicherstellen, dass beispielsweise die Kühlkette durch eine Fehlfunktion nicht unterbrochen wurde. Dies ist vor allem vor dem Hintergrund von Regressforderungen bedeutungsvoll.

Industrie 4.0

In einer „intelligenten Fabrik“ kommunizieren Geräte, Maschinen und Materialien automatisch miteinander und gewährleisten so eine reibungslose Herstellung von Produkten. Eine Industrie 4.0 ermöglicht es, verschiedenste Produktvarianten auf einer Produktionslinie zu fertigen. Denn die Bauteile können sich identifizieren und mit den Maschinen Daten austauschen.

Sie geben ihre Daten an die Maschinen für die Bearbeitung weiter und gelangen so immer zur richtigen Bearbeitungsstation. Jeder Fertigungsschritt wird lückenlos dokumentiert, um letztlich ein vollständiges Fertigungsprotokoll zu erstellen, das im Falle einer Fehlfunktion Basis einer profunden Analyse sein kann.

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