Verständnis gerichteter azyklischer Graph (DAG)

Ein gerichteter azyklischer Graph (DAG) ist eine Datenstruktur, die aus Knoten und Kanten besteht, wobei jede Kante von einem Knoten zu einem anderen gerichtet ist und sicherstellt, dass keine Zyklen vorhanden sind. Dies bedeutet, dass es unmöglich ist, an einem beliebigen Knoten zu starten und den Graphen auf eine Weise zu durchlaufen, die Sie zum Ausgangsknoten zurückführt. DAGs werden in verschiedenen Anwendungen verwendet, einschließlich der Datenverarbeitung, Zeitplanung und neuerdings als Grundlage bestimmter Arten von verteilten Ledgern.

Im Kontext von verteilten Hauptbüchern ermöglicht ein DAG, dass verschiedene Teile des Hauptbuchs gleichzeitig von verschiedenen Teilnehmern aktualisiert werden können. Dies ist ein Abweichen von der traditionellen Blockchain-Technologie, bei der Blöcke sequentiell hinzugefügt werden. In einem DAG-basierten System sind Transaktionen direkt miteinander verknüpft, was die Geschwindigkeit und Skalierbarkeit des Netzwerks erheblich erhöhen kann.

Das Tangle von IOTA ist eine spezifische Implementierung eines DAGs, die für das IoT-Ökosystem konzipiert ist. Im Tangle bestätigt jede Transaktion direkt zwei vorherige Transaktionen. Diese Struktur trägt nicht nur zur Skalierbarkeit des Netzwerks bei, sondern eliminiert auch die Notwendigkeit von Minern, da der Akt des Tätigens einer Transaktion die Validierung vorheriger Transaktionen beinhaltet.

Der Validierungsprozess in einem DAG-System wie dem Tangle umfasst die Überprüfung der Integrität der beiden direkt bestätigten Transaktionen sowie die indirekte Bestätigung eines großen Teils der Netzwerkgeschichte. Dies schafft ein selbstregulierendes Netzwerk, in dem je mehr Aktivität vorhanden ist, desto schneller und sicherer wird das Netzwerk.

Die Fähigkeit der DAG-Struktur, Transaktionen parallel zu verarbeiten, ohne die Notwendigkeit einer sequenziellen Blockaddition, ermöglicht es dem Tangle von IOTA, hohe Skalierbarkeit und Durchsatz zu erreichen, was es für die typischen IoT-Transaktionen mit hohem Volumen und geringem Wert gut geeignet macht.

Das Tangle vs. Traditionelle Blockchain

Die traditionelle Blockchain-Technologie, wie sie bei Bitcoin und Ethereum verwendet wird, strukturiert Daten in Blöcke, wobei jeder neue Block mit dem vorherigen verknüpft ist und eine Kette bildet. Diese Struktur erfordert, dass Miner neue Blöcke validieren und der Kette hinzufügen, ein Prozess, der zeitaufwendig und energieintensiv sein kann und zu potenziellen Engpässen und Skalierbarkeitsproblemen führt.

Im Gegensatz dazu organisiert das Tangle von IOTA, das auf DAG-Technologie basiert, Transaktionen nicht in Blöcke und erfordert kein Mining. Stattdessen wird jede Transaktion einzeln in das Netzwerk aufgenommen und bestätigt direkt zwei vorherige Transaktionen. Dieser Mechanismus ermöglicht eine parallele Verarbeitung und reduziert die Bestätigungszeiten für Transaktionen erheblich.

Einer der wesentlichen Unterschiede zwischen dem Tangle und traditionellen Blockchains liegt in der Art und Weise, wie Konsens erreicht wird. In der Blockchain wird Konsens typischerweise durch Proof of Work (PoW) oder Proof of Stake (PoS) Mechanismen erreicht, die ressourcenintensiv sein können. Im Tangle ist Konsens ein wesentlicher Bestandteil des Transaktionsprozesses, da jede Transaktion zwei andere validieren muss, um als gültig betrachtet zu werden.

Dieser Unterschied in den Konsensmechanismen wirkt sich auch auf die Netzwerkgebühren aus. Traditionelle Blockchains erfordern oft Transaktionsgebühren, um Miner oder Validatoren zu incentivieren, was zu Spitzenzeiten prohibitiv teuer werden kann. Das Design des Tangles ermöglicht es, ohne Transaktionsgebühren zu arbeiten, da Benutzer die Sicherheit des Netzwerks gewährleisten, indem sie andere Transaktionen validieren.

Die Skalierbarkeit des Tangle im Vergleich zu herkömmlichen Blockchains ist ein weiterer wesentlicher Vorteil. Je mehr Transaktionen dem Tangle hinzugefügt werden, desto größer ist die Fähigkeit des Netzwerks, Transaktionen zu verarbeiten, im Gegensatz zu herkömmlichen Blockchains, die mit zunehmendem Transaktionsvolumen langsamer und überlasteter werden können.

Wie das Tangle gebührenfreie Transaktionen ermöglicht

Die einzigartige Struktur des Tangles, bei der jede Transaktion zwei vorherige Transaktionen bestätigt, eliminiert die Notwendigkeit von dedizierten Minern oder Validatoren. Das ist ein wesentlicher Grund, warum IOTA Transaktionen ohne Gebühren ermöglichen kann. In traditionellen Blockchain-Netzwerken werden Transaktionsgebühren verwendet, um Miner für die Rechenleistung zu entschädigen, die sie für die Validierung von Transaktionen und die Sicherung des Netzwerks aufwenden.

In IOTA's Tangle beinhaltet der Akt des Tätigens einer Transaktion von Natur aus die Validierung von zwei vorherigen Transaktionen. Das bedeutet, dass alle Teilnehmer des Netzwerks auch an den Sicherheits- und Validierungsprozessen des Netzwerks beteiligt sind. Infolgedessen muss das Netzwerk keinen separaten Anreiz in Form von Transaktionsgebühren bieten.

Das Fehlen von Transaktionsgebühren bei IOTA macht es besonders geeignet für das IoT, wo Geräte oft kleine Datenmengen oder Werte senden müssen. In solchen Fällen könnten selbst minimale Transaktionsgebühren das System unpraktisch machen. Gebührenfreie Transaktionen ermöglichen eine große Anzahl von Mikrotransaktionen, eine entscheidende Fähigkeit für die IoT-Wirtschaft.

Die Skalierbarkeit des Tangle unterstützt weitere gebührenfreie Transaktionen. Mit dem Wachstum des Netzwerks und zunehmenden Transaktionen steigt die Kapazität des Netzwerks zur Verarbeitung von Transaktionen. Dies steht im starken Kontrast zu traditionellen Blockchains, bei denen ein erhöhtes Transaktionsvolumen zu höheren Gebühren und längeren Bestätigungszeiten führen kann.

Das Design des Tangle mit seinem gebührenfreien Transaktionsmodell unterstützt nicht nur die Verbreitung von Mikrotransaktionen, sondern fördert auch die Entwicklung neuer Geschäftsmodelle und Anwendungen innerhalb des IoT. Dazu könnten Echtzeitdatentransaktionen, nahtlose Maschine-zu-Maschine-Zahlungen und ein granularerer Ansatz für Ressourcenteilung und -management gehören.

Highlights

• Ein gerichteter azyklischer Graph (DAG) ist eine grundlegende Struktur für IOTA's Tangle, die es mehreren Teilen des Hauptbuchs ermöglicht, gleichzeitig aktualisiert zu werden, um Skalierbarkeit und Transaktionsgeschwindigkeit zu verbessern.
• Der Tangle, die Implementierung eines DAG von IOTA, erleichtert Transaktionen, bei denen jede Transaktion direkt zwei vorherige Transaktionen bestätigt und somit zur Skalierbarkeit des Netzwerks beiträgt und die Notwendigkeit von Minern beseitigt.
• Im Gegensatz zu traditionellen Blockchains, die Transaktionen in sequenzielle Blöcke organisieren, ermöglicht die Struktur des Tangle eine parallele Transaktionsverarbeitung, was die Bestätigungszeiten verkürzt und die Netzwerk-Durchsatzleistung verbessert.
• Konsens im Tangle wird intrinsisch durch den Transaktionsprozess selbst erreicht, im Gegensatz zu traditionellen Blockchains, die auf ressourcenintensive Mechanismen wie Proof of Work oder Proof of Stake angewiesen sind.
• Das Design des Tangle ermöglicht gebührenfreie Transaktionen, da das Tätigen einer Transaktion die Validierung anderer einschließt und somit keine Notwendigkeit für Transaktionsgebühren besteht, um Miner oder Validatoren zu incentivieren.
• Das Fehlen von Transaktionsgebühren macht IOTA besonders geeignet für das IoT, ermöglicht eine Vielzahl von Mikrotransaktionen und unterstützt neue IoT-zentrierte Geschäftsmodelle und Anwendungen.
• Da das Tangle mit mehr Transaktionen wächst, steigt seine Kapazität zur Verarbeitung von Transaktionen, im Gegensatz zu traditionellen Blockchains, bei denen ein höheres Volumen zu höheren Gebühren und langsameren Bestätigungszeiten führen kann.