Der Tangle

Hinweis: In Zukunft (2019/20) wird sich der Konsensmechanismus mit der einhergehenden Abschaltung des Koordinators ändern, siehe Themenbereich "Entwicklung IV - Coordicide".

IOTA funktioniert nicht nach der herkömmlichen Blockchain-Technologie, sondern arbeitet mit dem innovativen Konzept eines „Tangle“ (dt. Wirrwarr). Im Tangle wird nicht Block an Block aneinandergereiht, sondern um eine Transaktion vornehmen zu können muss jeder Nutzer mindestens zwei andere Transaktionen vorher bestätigen. Bekommt eine Transaktion auf diese Weise ein Mindestmaß an Bestätigungen, gilt sie als verifiziert und wird ausgeführt. Daraus ergibt sich eine chaotische Ordnung in der sämtliche Transaktionen parallel ablaufen. Diese Funktionsweise wird eine nach oben hin offener Skalierung ermöglichen, da mit steigender Anzahl der Transaktionen auch die Bestätigungsraten ansteigen, statt sich genau gegenläufig zu entwickeln, wie es derzeit bei den klassischen Blockchains der Fall ist.

IOTA-Transaktionen sind verschlüsselt und basieren auf ternärer Logik, in kryptografischer Hinsicht bilden weiterhin die Hash-Funktionen die Grundlage für den Bestätigungsprozess. Innerhalb des Tangles können zwei Arten von Transaktionen (TXs) durchgeführt werden: Die Wert Transaktion mittels des Iota-Tokens und die Null-Wert Transaktionen oder auch Daten-Transaktion genannt (nur Daten, ohne Token).

Der Tangle ist die Datenstruktur, die durch die Verbindungen zwischen Transaktionen im verteilten Ledger auf allen IRI-Nodes entsteht. Technisch ausgedrückt ist der Tangle ein directed acyclic graph - DAG (dt. gerichteter azyklischer Graph).

  • eine Menge von Transaktionen ist durch Pfade verbunden, dies ist ein Graph
  • jeder dieser Pfade besitzt eine eindeutig festgelegte Laufrichtung, damit ist es ein gerichteter Graph
  • lässt sich niemals ein Pfad finden, der zu seinem Ausgangspunkt zurückkehrt, ist der Graph azyklisch (im Kreis laufenden Pfade wären dagegen zyklisch)

 

Transaktionsstatus

grün = vollständig bestätigt   /   weiß = teilweise bestätigt   /   grau = unbestätigt (Tips)

 

Stark vereinfacht läuft der Transaktionsprozess in fünf Schritten ab:

1)   Transaktion erstellen: Mit Empfänger Adresse, Absender, Value und Nachricht.

2)   Signieren: Mittels des privaten Schlüssels (Seed) wird die Transaktion signiert, dies bestätigt, dass man selbst der Eigentümer der erfolgten Eingabe ist

3)   Tip-Auswahl:  Ein Node wählt zwei zufällig unbestätigte Transaktionen (Tips) aus, die in der neuen Transaktion referenziert werden

4)   Proof of Work: Dieser wird nur für den Spamschutz und nicht für den Konsensus benötigt. Es muss nun jedenfalls etwas Arbeit verrichtet werden und eine kleine Rechenaufgabe (Nonce) gelöst werden. Ein normaler PC benötig ca. 20-30 sec. für diese Berechnung. Zudem werden die beiden dir zugewiesenen Tips überprüft, ob der Account ausreichend gedeckt ist oder es widersprechende Transaktion gibt.

5)   Ausführung: Die fertige Transaktion wird abschließend an eine IRI-Node gesendet, der diese dann im Netzwerk an alle Nachbarn (andere IRI-Nodes) verteilt. Jemand anderes wird nun kommen und wiederum deine Transaktion in der „Tip-Auswahl“ zugewiesen bekommen, diese überprüfen und somit deine Transaktion bestätigen.

 

 

Folgende Eigenschaften des Tangle sind besonders Interessant:

Partitionstolerant - Offline Transaktionen sind möglich.

Ein produktionsfertiges Tangle ist partitionstolerant, dass bedeutet das bei einer Unterbrechung der Kommunikation, das Netzwerk, mit nur einem Teil der Nodes immer noch funktionstüchtig ist. Das bedeutet auch, dass Systeme, die auf den Tangle zugreifen, auch ohne direkte Verbindung zum Tangle offline Transaktionen durchführen können. Sobald die Systeme wieder mit dem Tangle verbunden sind, werden diese Transaktion im Main Tangle eingepflegt.

 

Feeless - Gebührenfreie Transaktionen

Die Kosten bestehen nur aus dem Strom, welcher von dem Node für das Berechnen der Transaktionen verbraucht wird. Eine Transaktion im Tangle kosten keine Gebühren, wenn 100 IOTA Token versendet werden, dann kommen beim Empfänger genau diese 100 IOTA Token an. Die Definition von Gebührenfreiheit ist somit erfüllt, zudem ist dies eine Grundvoraussetzung für die sogenannten Micropayments,

 

Permissionless - Erlaubnisloser Zugang zum Netzwerk

Der erlaubnislose Charakter des Tangle, erlaubt jedem Benutzer den Zugriff, auf eine jederzeit verfügbare und universell einsetzbare Infrastruktur, die als Service für die Bereitstellung neuer Anwendungen bereitgestellt wird. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, dass neue Projekte, die diese Infrastruktur nutzen möchte, zunächst komplizierte Governance-Regeln und Stakeholder-Vereinbarungen in Verträgen zu definieren, bevor eine Infrastruktur genutzt werden kann. Kurz gesagt: Jeder kann die IOTA Infrastruktur nutzen ohne um Erlaubnis zu fragen.