Das Tangle ist der Begriff, mit dem das auf dem Direkten Azyklischen Graphen (DAG) basierende Netzwerk der IOTA beschrieben wird. Das Tangle ist im Wesentlichen eine Reihe von Einzeltransaktionen, die über ein dezentralisiertes Netzwerk von Knoten Teilnehmern miteinander verbunden und gespeichert werden.
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Wichtig ist, dass das Tangle keine Mineure hat, da die Nutzer des Netzwerks wie die Mineure selbst funktionieren, indem sie für jede Transaktion kleine rechnerische Arbeitsnachweise (Proofs of Work, PoW) durchführen, indem sie frühere Transaktionen, die dem Netzwerk vorgelegt wurden, überprüfen. Das Tangle ist darauf ausgerichtet, das Netzwerk für ein globales Mikrozahlungsnetzwerk aus miteinander verbundenen IoT-Geräten skalierbar zu machen, und soll eine Lösung für die heterogene Natur der derzeitigen Blockkettensysteme bieten. Wie es im Tangle Whitepaper heißt:
„Es gibt zwei verschiedene Arten von Teilnehmern in dem System, diejenigen, die Transaktionen ausgeben, und diejenigen, die Transaktionen genehmigen. Die Gestaltung dieses Systems führt zu einer unvermeidlichen Diskriminierung einiger Teilnehmer, was wiederum zu Konflikten führt, die alle Elemente dazu veranlassen, Ressourcen für die Konfliktlösung aufzuwenden. Die oben genannten Probleme rechtfertigen eine Suche nach Lösungen, die sich wesentlich von der Blockkettentechnologie, der Grundlage für Bitcoin und viele andere Kryptowährungen, unterscheiden“.
Inhalt 👉
Das IOTA-Netzwerk und die DAG
Das IOTA-Netz wird derzeit von der IOTA-Stiftung betreut und ist eine der bekannteren Kryptowährungen in der Branche. Der Hauptunterschied, der IOTA von anderen Blockkettennetzwerken unterscheidet, ist, dass das Tangle, die zugrunde liegende Datenstruktur, auf der IOTA aufgebaut ist, eigentlich eine „blocklose“ Blockkette ist. Anstatt dass die von den Benutzern erstellten Transaktionen von den Mineure in die Blöcke eingearbeitet werden, fungieren die Benutzer sowohl als die Mineure als auch als die Ersteller der Transaktionen.
Dies ist ein Ergebnis des Tangle, das eher aus einer DAG als aus einer Blockkette zur Speicherung des Ledgers besteht. Der Hauptschwerpunkt bei der Verwendung des Tangle ist die Schaffung eines skalierbaren Rahmens für Transaktionen, insbesondere für Mikrozahlungen, zwischen IoT-Geräten, wobei das Netzwerk theoretisch im Verhältnis zur Menge der an das Netzwerk übermittelten Transaktionen skaliert. Da die Skalierbarkeit heute ein grundlegendes Problem der großen Krypto-Währungsplattformen ist (obwohl mehrere innovative Lösungen in Arbeit sind), soll das Tangle das Wachstum eines riesigen zukünftigen Netzwerks von miteinander verbundenen Geräten erleichtern.
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Anstelle der Mineure im Tangle müssen die Ersteller von Transaktionen zwei frühere Transaktionen innerhalb des Netzwerks bestätigen, und jede Transaktion erfordert eine kleine PoW-Berechnung im Namen des Benutzers. Insbesondere fallen bei der Nutzung eines Tangle keine Gebühren an, da das Netzwerk nicht heterogen ist, wenn Anreize für verschiedene Teilnehmer am Ökosystem geschaffen werden müssen.
Der Schlüssel zum Tangle ist die Verwendung von Directed Acyclic Graphen (DAGs) anstelle einer Blockkette. Die DAG funktioniert effektiv als ein endlicher gerichteter Graph, bei dem eine Ansammlung von Eckpunkten (Quadraten) durch Kanten (Pfeile) miteinander verbunden sind. Ein Beispiel für den Graphen aus dem Blog der IOTA-Stiftung ist unten aufgeführt.
Jede Transaktion wird durch einen Scheitelpunkt auf dem Diagramm dargestellt, und die Pfeile stellen die Genehmigungsverbindungen zwischen den einzelnen Transaktionen dar. Jede eingehende Transaktion muss zwei vorhergehende Transaktionen genehmigen, um validiert zu werden, und folglich stellen die Kanten (Pfeile) die Verbindung jeder Transaktion zu den vorhergehenden dar. Zum Beispiel genehmigt 5 die 2 und 3 durch direkte Genehmigungen, während es auch ein indirekter Genehmiger von 1 ist.
Bemerkenswert ist, dass die Transaktion 0 die Genesis-Transaktion ist und im Falle der IOTA alle MIOTA (IOTA-Münze) enthält, die jemals erstellt werden wird. Transaktion 6 wird als Transaktionstipp bezeichnet, weil es sich um eine nicht genehmigte Transaktion handelt, die in der Transaktionsstruktur wichtig ist.
Transaktionsgültigkeit und eventueller Konsens
Ähnlich wie die längste Blockkette bei Bitcoin die am meisten ausgeführte PoW darstellt und somit die vertrauenswürdigste und anschließend gültige Kette ist, ist im Tangle die schwerste Kette (genauer gesagt der schwerste Zweig) von Transaktionen das gültige Tangle. Bevor wir uns damit befassen, wie ein Konsens und die Gültigkeit von Transaktionen im Tangle erreicht wird, ist es wichtig zu verstehen, wie und warum das Tangle als asynchron angesehen wird.
Da der MCMC als Tip-Selection-Algorithmus verwendet wird, sehen im Allgemeinen nicht alle Benutzer (Knoten) den gleichen Satz von Transaktionen in einer bestimmten Instanz des Tangle, und es können sogar widersprüchliche Transaktionen vorhanden sein. Der entscheidende Unterschied besteht jedoch darin, dass aufgrund des Modells der kumulativen Gewichtung, das jeder Transaktion hinzugefügt wird, letztendlich ein deutlich schwererer Zweig von Transaktionen über einen leichteren Zweig entsteht, der schließlich verworfen wird. Darüber hinaus werden Transaktionen, die alt genug sind, in das schwerere Tangle konvergieren und schließlich einen Konsens erreichen.
Das Problem der doppelten Ausgaben wird durch die gleiche kumulative Gewichtseigenschaft des Tangle wirksam gemildert. Transaktionen, die ungültig sind, werden von den Genehmigenden (Benutzern/Miners) nicht genehmigt, und deshalb werden alle nachfolgenden Transaktionen, die ungültige Transaktionen genehmigen, als ungültig betrachtet. Da diese speziellen ungültigen Transaktionen nicht annähernd so viele direkte oder indirekte Genehmigungsverbindungen haben wie gültige Verbindungen (das kumulative Gewicht basiert auf indirekten und direkten Genehmigungen), werden sie Teil des leichteren Zweiges des Tangle, der schließlich verworfen wird.
Ein klares Problem aus der Sicht der Nutzer ist jedoch, dass es keine Möglichkeit gibt, zu wissen, ob ihre Transaktion als Teil des schwereren Zweiges, der schließlich einen Konsens über den Zustand des Tangle erreicht, validiert wird oder nicht, wenn sie zum Nennwert genommen wird. Die Lösung für dieses Problem liegt in dem Bestätigungsvertrauen, das jeder Transaktion entgegengebracht wird. Durch die Verwendung einer proprietären Formel, die die Wahrscheinlichkeit der Akzeptanz einer Transaktion im Tangle misst, erhält jede Transaktion einen Bestätigungs-Vertrauens-Score, der in einem Prozentsatz der Wahrscheinlichkeit, dass sie einbezogen wurde, notiert wird.
Hoch gewichtete Tipps werden stärker berücksichtigt, um sicherzustellen, dass die schwerere Branche gültige Transaktionen einbezieht. Letztendlich führt dies zu einem Konsens über gültige Transaktionen, öffnet jedoch die Tür für einen potenziellen Angriffsvektor für einen böswilligen Benutzer mit erheblicher Rechenleistung. Solange der Benutzer in der Lage ist, so viele oder mehr Transaktionen zu senden als der Rest des gesamten Netzwerks zusammengenommen, kann er ungültige Transaktionen erstellen und das Tangle so austricksen, dass es als Teil des gültigen Zweigs angesehen wird.
Der Koordinator und zukünftige Skalierbarkeit
Um das Problem eines böswilligen Benutzers, der das Netzwerk auf die oben genannte Weise angreift, zu mildern, setzt die IOTA-Stiftung derzeit den so genannten Koordinator ein. Der Koordinator fungiert als zentralisierter, freiwilliger und temporärer alternativer Konsensmechanismus für das Tangle.
Der Koordinator wird eingesetzt, um alle 2 Minuten eine Meilenstein-Transaktion über das Tangle herauszugeben, wobei alle vom Koordinator genehmigten Transaktionen als mit einer sofortigen Bestätigungssicherheit von 100% angesehen werden. Die Implementierung des Koordinators ist umstritten, aber logisch verständlich, da das IOTA-Netzwerk zu diesem Zeitpunkt nicht genügend eingehende Transaktionen enthält, die im Tangle miteinander interagieren, um den oben genannten Angriffsvektor autonom abzuschwächen. Mit zunehmender Größe des Netzwerks wird jedoch die Rolle des Koordinators reduziert und schließlich aufgehoben, so dass das Tangle als vollständig dezentralisiertes Netzwerk fungieren wird, das durch einen verteilten Konsensmechanismus unter Verwendung des MCMC in der gesamten DAG gesichert ist.
Zusammenfassung
Das Tangle ist seit seiner ursprünglichen Gründung im Oktober 2017 als Blockkette der „nächsten Generation“ festgelegt worden. Trotz der Kontroversen um seine Umsetzung und die langfristige Nachhaltigkeit und das Potenzial, bleibt das Tangle eines der faszinierenderen Konzepte im Bereich der Kryptowährungen.
Da Lösungen für die Skalierung der Blockkette in Sicht sind, wird es faszinierend sein zu beobachten, ob das „blocklose“ Tangle auf Ebenen skalieren kann, auf denen es als verteilter Rahmen für die Entstehung des IoT funktioniert.
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