Blockchain existiert als Konzept seit Anfang der 90er Jahre, aber ein verteiltes Ledger für IoT-Transaktionen wurde erst mit der Entwicklung von Tangle durch IOTA weitgehend implementiert. Das Blockchain-Unternehmen wurde zunächst als Hardware-Startup gegründet und für die Arbeit an der transaktionalen Abwicklung des IoT ausgerichtet. Das Tangle, ihre verteilte Ledger-Architektur auf Basis eines gerichteten azyklischen Graphen (DAG), arbeitet als „Blockchain ohne die Blöcke und die Kette“.
Wie der Name schon sagt, ist das Tangle ein Netz von Transaktionen, das auf seine letzten beiden Transaktionen und einen Unterabschnitt anderer Transaktionen verweist. Anstatt dass Miner und Stakers für den Gesamtkonsens verantwortlich sind, werden alle aktiven Teilnehmer in die Genehmigung von Transaktionen einbezogen. Der Transaktionsprozess erfordert, dass der Kunde mit seinen privaten Schlüsseln unterschreibt, zwei zufällige, unbestätigte Transaktionen auswählt, auf die verwiesen werden soll, und einen Proof-of-Work durchführt.
Der Proof-of-Work hat, wie Sie vielleicht erwarten können, einen leider hohen Schwierigkeitsgrad. Der Prozess ist ähnlich wie beim Bitcoin-Mining, obwohl die Schwierigkeit aufgrund der Transaktionen auf Knoten mit geringerer Leistung auf einen niedrigeren Schwellenwert gelegt wird. Da IOTA-Transaktionen häufig auf kleinen Embedded-Plattformen stattfinden, kann dies jedoch einige Minuten dauern, da es sich um reine Transaktionen handelt.
Da Curl-P81-Hashes parallel berechnet werden sollten, können sie auf Universal-CPUs nicht effizient berechnet werden. Der PiDiver 1.3,[Thomas Pototschnig]’s Port der IOTA Reference Implementation (IRI) PearlDiver, führt die Suche nach Nonces durch. Da es auf FPGAs läuft, kann es den Proof-of-Work um den Faktor 140 im Vergleich zu einem Raspberry Pi beschleunigen.
Das FPGA ist in der Lage, eine Runde des Hash in einem einzigen Taktzyklus und einen kompletten Hash in 85 Zyklen zu berechnen (sowie auf einen gültigen Nonce zu testen). Sieben parallele Hashes können auf einmal berechnet werden, was 15,8MHash/s bei einer Frequenz von 188MHz ergibt. Der Proof-of-Work dauert auf dem FPGA ~300ms im Vergleich zu 90s auf einem Raspberry Pi, was eine deutliche Verbesserung der Geschwindigkeit bedeutet.
Da es sich bei dem Projekt um ein Open-Source-Projekt handelt, kann der Kern von IRI zur Erstellung einer modifizierten Version ihres PearlDivers verwendet werden. Das Board kann als Raspberry Pi HAT verwendet werden, aber es kann auch über USB angeschlossen werden, um ohne Pi zu arbeiten.
Obwohl dies nicht die Sicherheitsbedenken bei der Verwendung von IOTA mit persönlichen IoT-Geräten berücksichtigt, ist es sicherlich eine erhebliche Verbesserung der Geschwindigkeit ihres Proof-of-Work-Prozesses, und die Softwarebeschleunigung ist unglaublich befriedigend zu beobachten.
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