Der IOTA Coordicide, die Entfernung des Koordinators, ist ein wichtiger Schritt in der Entwicklung von IOTA. Worum es sich dabei handelt und was dabei passiert, das erfahren Sie hier.
Was macht der Koordinator?
IOTA ist keine normale Kryptowährung. Statt einer einzelnen Blockchain besteht das „Geflecht“ des Tangles aus verschiedenen Nodes. Diese Nodes sind nicht auf Miner zur Verifizierung von Transaktionen angewiesen.
Stattdessen verifizieren sie einander. Jeder Teilnehmer, der eine Transaktion tätigen will, muss zuerst zwei andere Transaktionen bestätigen. Damit dieses System sich nicht manipulieren lässt, gibt es den „gerichteten azyklischen Graphen“ (Directed Acyclic Graph, kurz DAG). Dieser sorgt dafür, dass Nodes sich nicht direkt gegenseitig ihre Transaktionen verifizieren und damit die Integrität des Netzwerkes gefährden können.
Die Daten der Transaktionen befinden sich in den jeweiligen Nodes. Sie werden nicht wie bei Bitcoin oder anderen Blockchains auf einem Ledger gespeichert. Das ist notwendig, da IOTA die Kryptowährung für das Internet der Dinge sein soll.
Beim Internet der Dinge tauschen Maschinen und Computer ständig Daten miteinander aus. Sie sollen ebenfalls den MIOTA-Token dafür verwenden, sich gegenseitig zu bezahlen. Dabei kommt eine ungeheure Datenmenge zusammen, welche das Fassungsvermögen einer normalen Blockchain schnell übersteigen würde.
IOTA ist mit seinem dezentralen Tangle unendlich skalierbar, da es nicht auf eine einzige Blockchain angewiesen ist. Theoretisch wird der Tangle sogar schneller, je mehr Teilnehmer sich im Netzwerk befinden, da dann mehr Verifizierungen von Transaktionen zusammenkommen.
Dieses System ist allerdings nicht perfekt. Der gerichtete azyklische Graph kann eine Manipulation nicht gänzlich verhindern. In dem ersten Stadium von IOTA ist es für einen Angreifer theoretisch möglich, mehrere böswillige Nodes dem Netzwerk hinzuzufügen und es damit zu manipulieren.
Um diese Gefahr zu unterbinden, wurde der IOTA Koordinator (Englisch: Coordinator, kurz auch COO) ins Leben gerufen. Hierbei handelt es sich um einen zentralen, temporären und freiwilligen Konsensmechanismus für den Tangle.
Der Koordinator untersteht der IOTA Stiftung und hat die Aufgabe, in regelmäßigen Abständen „Meilensteine“ zu erstellen. In diesen Meilensteinen bestätigt er die Transaktionen und entfernt jene, die möglicherweise schädlich sind. Erst wenn eine Transaktion zu diesen Meilensteinen hinzugefügt wird, gilt sie offiziell als bestätigt.
Im April 2019 wurde der Koordinator „Compass“ eingeführt. Dieser gleicht dem alten Koordinator, nur mit dem Unterschied, dass sein Quellcode open source ist und damit von jedem geprüft werden kann.
Der Koordinator war ein häufiger Kritikpunkt an IOTA. Damit war eine echte Dezentralisierung des Tangles nicht möglich, da die IOTA Stiftung noch immer über die Bestätigung der Transaktionen bestimmen konnte.
Theoretisch könnte die IOTA Stiftung mit dem Koordinator jederzeit bestimmte Transaktionen unterbinden und somit gezielt Nutzer vom Netzwerk ausschließen. Auch jene, die sich gar nichts zuschulden haben kommen lassen. Ein wirklich zensurfreies und offenes Netzwerk wäre damit nicht gegeben.
Ein weiteres Problem ist die Skalierbarkeit. Teilnehmer müssen mit dem Koordinator erst darauf warten, dass dieser die Transaktionen verifiziert. Für ein Internet der Dinge, das auf schnelle Transaktionen von Informationen angewiesen ist, undenkbar.
Doch der Koordinator stellt nur eine Zwischenlösung dar. Bereits bei der Implementierung des Koordinators ging es darum, für eine gewisse Zeit das Netzwerk vor Angriffen von außen zu sichern, bis eine Lösung gefunden wurde. Diese Lösung liegt im Coordicide.
Was ist der IOTA Coordicide?
Beim Coordicide handelt es sich um ein Upgrade für IOTA, welches den Koordinator abschaffen soll. Das Wort setzt sich aus „Coordinator“ und „Homicide“ zusammen. Der Koordinator wird demnach schlicht um die Ecke gebracht.
Coordicide und Qubic sind unterschiedliche Protokolle.
Modul 1: Identifikationsnummern
Das Upgrade enthält mehrere Module mit dem Ziel, die Konsensfindung auch ohne einen Koordinator zu ermöglichen. Modul 1 verleiht jeder Node einen eigene, eindeutige Identifikationsnummer für Transaktionen und Abstimmungen. Gleichzeitig wird ein Reputationssystem namens „Mana“ eingeführt.
Damit sollen Sybil-Angriffe verhindert werden. Bei einem solchen Angriff täuschen die Nodes eine andere Identität vor und verbreiten falsche Informationen. Das Reputationssystem soll das verhindern.
Modul 2: Auto-Peering
Das Modul 2 führt einen Auto-Peering-Mechanismus mit dem Zweck ein, schädliche Nodes am Eindringen in das Netzwerk zu hindern. Jeder Node bekommt eigene Auswahlkriterien für benachbarte Nodes. Gezielt schlechte „Nachbarschaften“ im Netzwerk aufzubauen wird dadurch erschwert.
Bislang war das Peering manuell. Das heißt, die Betreiber der Nodes mussten selbst entscheiden, in welcher Nachbarschaft sie sich befinden wollen. Das ist nicht nur aufwendig, es stellt auch ein Sicherheitsrisiko dar, da man seine Nachbarn nicht gleich zu Beginn einschätzen kann.
Das Auto-Peering unterbindet außerdem Eclipes-Angriffe. Dabei handelt es sich um eine Angriffstaktik, bei der mehrere Nodes zusammenkommen, um einem anderen Node bewusst falsche Informationen zu liefern. Da die Nachbarschaft jedoch automatisch erzeugt wird, ist das nicht möglich oder zumindest schwierig.
Generell soll jede Node acht Nachbarn haben. Vier davon kann sich der Teilnehmer selber auswählen, die anderen vier sind zufällig ausgewählt. Beim Auswahlprozess spielt die Entfernung eine wichtige Rolle, so dass sich in direkter Nachbarschaft befinden.
Modul 3: Mana
Das Modul 3 führt eine adaptive Raten-Steuerung ein, welche den Spam-Schutz ersetzen soll. Die Raten-Steuerung passt ihre Schwierigkeit automatisch an, je nachdem, wie viele Transaktionen in der Umgebung durchgeführt wurden und wie viel „Mana“ der Teilnehmer besitzt.
Jedes Mal, wenn sich eine Node wie erwartet verhält und eine Werttransaktion verarbeitet, erhält er „Mana“. Diese Mana-Menge entspricht der Anzahl an Tokens, die er bei der Transaktion versendet.
Mana lässt sich nicht handeln oder an andere Teilnehmer senden. Gleichzeitig verfallen Mana. Ein Teilnehmer kann also nicht massenweise Mana anhäufen und diese dann nutzen, um dem Netzwerk zu schaden.
Teilnehmer können ebenfalls Mana verlieren. Nicht nur zerfallen sie, sobald sich der Teilnehmer so verhält, wie es von ihm nicht erwartet wird, wird er mit einem hohen Verlust an Mana bestraft.
Die Raten-Steuerung soll ebenfalls Spam verhindern. Der IOTA Coordicide führt einen anpassungsfähigen Proof-of-Work ein, den jedes Gerät zu lösen hat, bevor es Transaktionen sendet. „Anpassungsfähig“ bedeutet, dass Geräte mit geringer Rechenleistung auch leichtere Aufgaben bekommen.
Modul 4: Tip Selection
Modul 4 führt einen Tip Selection Algorithmus ein. Dieser soll die Skalierbarkeit des Tangle-Netzwerkes garantieren. Der Algorithmus wählt jene Transaktionen aus, die zur Genehmigung freigelassen sind.
Dadurch sollen Transaktionen mit wenig Gewicht nicht unter den Tisch fallen. Vor diesem Upgrade musste das System die Gewichtung der Transaktionen berechnen, was der Skalierbarkeit abträglich war.
Modul 5: Shimmer
Modul Nummer 5 führt das Abstimmungsschema „Shimmer“ ein. Dadurch lassen sich Abstimmungen innerhalb von wenigen Sekunden durchführen. Die Stimmgewichtung der Teilnehmer beruht auf der Menge an Mana, die sie durch ihr Verhalten angesammelt haben.
Das Abstimmungssystem ist eines der wichtigsten Neuerungen für IOTA. Es soll den Koordinator als alleiniger Entscheider bei der Konsensfindung ersetzen. Wann immer zwei Nodes bei einer Transaktion gegenteiliger Meinung sind, entscheidet ihr Stimmgewicht über die Gültigkeit der Transaktionen.
Außerdem kann jede Node für die Befragung herangezogen werden. Bei einem Konflikt kann ein Teilnehmer eine zufällig ausgewählte Gruppe befragen. Dank dem Prinzip der Zufälligkeit lassen sich Entscheidungen schwer manipulieren.
Wenn ein Teilnehmer eine andere Node nach deren Meinung fragt, vergeht eine Runde. Nach einer ausreichenden Anzahl an Runden wird ein Konsens gefunden und die Transaktion entweder als gültig oder als ungültig erklärt.
Konsensus: Fast Probabilistic Consensus
Der vom Coordicide eingeführte Konsensmechanismus ist der „Fast Probabilistic Consensus“ (kurz: FPC). Bei diesem Mechanismus bleibt eine an das Netzwerk gesendete Transaktion solange ausstehend („pending“), bis keine Konflikte mehr gefunden werden.
Bei einer ersten Prüfung stellt das System fest, ob ein Konflikt vorliegt oder nicht. Ist dem nicht der Fall, dann wird die Transaktion freigegeben. Wenn aber ein Konflikt vorliegt, dann kommt ein zufällig bestimmtes Gremium zusammen, um über die Gültigkeit der Transaktion zu bestimmen.
Nodes mit einem hohen Pool an Mana, also einem hohen Ansehen, haben eine höhere Chance, in die Befragungsrunde eingeladen zu werden. Will jemand bewusst das System manipulieren, muss er sich lange Zeit korrekt verhalten. Bei einem Fehlverhalten verliert er sofort viel Mana.
IOTA 2.0: Pollen, Nectar und Honey
Die Einführung des IOTA Coordicide ist der nächste große Schritt. Darum lässt sich dieses Update auch als IOTA 2.0 bezeichnen. Die Implementierung erfolgt in drei Einzelschritten, genannt „Pollen“, „Nectar“ und „Honey“.
Pollen ist das erste offizielle Testnetzwerk für IOTA 2.0 und soll wesentliche Veränderungen einführen. Jedoch wird erst Nectar alle Module des Coordicides enthalten. Nectar soll in der zweiten Hälfte 2020 starten.
Um den Test des Netzwerkes zu unterstützen, bietet die IOTA Stiftung ein Anreizsystem. Die IOTA Community und externe Entwickler erhalten Belohnungen dafür, Fehler und Angriffssektoren im Netzwerk zu finden.
Der endgültige Release von IOTA 2.0 erfolgt mit Honey. Honey soll alle Module enthalten und das neue IOTA ohne Koordinator der Öffentlichkeit zugänglich machen.
Was bedeutet der Coordicide für IOTA?
Mit dem Coordicide soll IOTA wesentlich dezentraler, robuster und skalierbarer werden. Es handelt sich nicht um ein kleines Update, sondern um eine neue Phase hin zur Fertigstellung des gesamten Projektes.
Das wichtigste ist zunächst die Abschaffung der zentralen Entscheidungsinstanz, dem Koordinator. Mit einem Koordinator könnte IOTA nie wirklich dezentral werden und nicht die Ansprüche einer Kryptowährung erfüllen.
Weiterhin soll sich dadurch die Geschwindigkeit von IOTA enorm erhöhen. Teilnehmer sind nicht mehr auf eine externe Instanz angewiesen, die ihre Transaktionen verifiziert. Damit ist IOTA einem Schritt näher am Internet der Dinge, bei dem es unter anderem um einen schnellen Austausch von Informationen geht.
IOTA wird dadurch auch leichter und skalierbarer. Engpässe und Verifizierungsstau sollen damit kein Thema sein. Letztlich ist es nur die Hardware, welche über die Geschwindigkeit des Netzwerkes entscheidet.
IOTA verzichtet weiterhin auf Transaktionsgebühren. Dass Geräte einen Proof-of-Work erbringen müssen, um Transaktionen zu versenden, das gab es auch bei älteren Versionen von IOTA. Der Arbeitsaufwand bleibt gering.
Wie sich diese Entwicklung auf den Preis von IOTA auswirken wird, lässt sich nicht mit Bestimmtheit sagen. Technische Neuerungen werden von der Community und den Tradern oftmals positiv aufgenommen. Die Folge sind steigende Preise.
Quellen:
Homepage, coordicide.iota.org
