IOTA, IOTA im Fokus: Der Coordinator

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IOTA im Fokus: Der Coordinator

Mit den Vorzügen unendlicher Skalierbarkeit und gebührenfreier Transaktionen ist IOTA in die Krypto-Welt getreten. Derzeit setzt IOTA jedoch die zentrale Instanz des Koordinators ein, um die Transaktionen zu kontrollieren – ein Widerspruch zur Dezentralität. Mit dem angekündigten Tod des Koordinators verspricht IOTA jedoch die allmähliche Ausschaltung der Kontrollinstanz.

Die Blockchain-Technologie hat den Weg für einen dezentralen Datenverkehr im Internet geebnet. Trotz aller Vorzüge birgt die Technologie jedoch auch einige Nachteile: Die Proof-of-Work-Verifizierung der Bitcoin Blockchain erfordert etwa einen hohen Energieaufwand, ist vergleichsweise langsam und verlangt Transaktionsgebühren.

IOTAs Tangle, ein gerichteter azyklischer Graph (DAG), ist unendlich skalierbar und ermöglicht Mikro-Transaktionen in Echtzeit. Da das IOTA-Netzwerk zudem keine Miner benötigt, fallen keine Transaktionsgebühren an.

Bei allem Optimismus, den IOTA verbreitet, gibt es aber auch Kritik an der mangelnden Dezentralität. Das IOTA-Tangle benötigt derzeit eine zentrale Instanz, den Koordinator, der die Transaktionen verifiziert. Der Koordinator überwacht und kontrolliert Transaktionen – ein Widerspruch zum Anspruch der Dezentralität.

Was ist der Coordinator in IOTA  und warum wird er benötigt?


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Obwohl in der Bitcoin Blockchain Transaktionskosten anfallen werden und das Problem der Skalierbarkeit auftritt, bietet die Technologie einen entscheidenden Vorteil: Sicherheit. Der Proof of Work benötigt zwar eine hohe Rechenleistung und beansprucht viel Zeit. Doch genau dadurch schützt sich das System vor Angriffen. Ein Angriff auf die Blockchain erfordert eine immense Rechenleistung und ist nahezu ausgeschlossen.

Da IOTA auf den Proof of Work und auf Miner, die Transaktionen verifizieren, verzichtet, stellt sich unweigerlich die Frage, wie es um die Sicherheit des Tangle bestellt ist. Im Grunde schützt sich IOTA durch einen ähnlichen Grundsatz vor Angriffen wie die Blockchain: Angreifer können das System nicht hacken, da die dafür erforderlichen Ressourcen zu groß wären. Dies ist ein Grundsatz aller dezentralen Distributed-Ledger-Technologien (DLT).

IOTA setzt daher einen Koordinator (Coo) ein, um das Tangle im frühen Stadium vor Angriffen zu schützen. Der Koordinator ist ein Node (Netzwerkknoten), der von der IOTA Foundation betrieben wird. In regelmäßigen Abständen veröffentlicht diese Instanz Zero-Value-Transaktionen, die für das Tangle eine sogenannte Checkpoint-Funktion erfüllen. Eine Transaktion ist erst dann gültig, wenn sie der Koordinator direkt oder indirekt mit einer Transaktion bestätigt hat. Diese Transaktionen heißen auch Milestones (Meilensteine).

Die Checkpoints (Kontrollpunkte) stellen Transaktionen dar, die der Koordinator digital signiert. Im Gegensatz zu gewöhnlichen Nodes legt er dabei auch die Position der Transaktion im Tangle fest. Dadurch lassen sich die Transaktionen später nicht wieder an eine andere Position im Tangle anhängen. Andere Knoten berücksichtigen eine bestätigte Transaktion erst dann, wenn sie direkt oder indirekt von den Transaktionen des Koordinators ausgehen.

Sicherheit wächst mit dem Netzwerk

Die Abschaltung des Koordinators hängt auch davon ab, dass in IOTA viele Transaktionen von einer Vielzahl von Netzwerkteilnehmern getätigt werden. Mehr Nodes erhöhen den Input und stabilisieren das System allmählich. Es muss ein Ungleichgewicht zwischen dem Datendurchsatz „ehrlicher“ Transaktionen und dem von Angreifern produzierten Datendurchsatz bestehen. Mit anderen Worten: Der Input-Fluss von „ehrlichen“ Transaktionen sollte im Vergleich zur Rechenleistung des Angreifers groß sein. Da das IOTA Tangle noch jung ist, gibt es derzeit nicht genügend Input. Daher sind im Tangle zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen wie die Checkpoints, die der Koordinator setzt, erforderlich.

Der Tod des Koordinators – Das Coordicide-Projekt

Wegen des Einsatzes eines zentralen Netzwerkknotens wird IOTA mangelnde Dezentralität vorgeworfen. Die IOTA-Foundation entwickelt derzeit jedoch Lösungsansätze, die die Instanz des Koordinators zukünftig ausschalten.

Dafür hat die IOTA Foundation das Coordicide-Projekt ins Leben gerufen. Das Coordicide-Projekt will dem Coordinator in drei Schritten den Garaus machen:

Die erste Phase testet unter anderem Funktionsweise eines reputationsbasierten Konsensfindungsverfahrens namens Shimmer. Die Testphase erprobt den Prototyp Go Shimmer auf einem Testnetzwerk, um mögliche Sicherheitsrisiken und Fehler zu finden. Zusätzlich wird in dieser ersten Phase auch die Implementierung  einer neuen Node Software namens Bee beginnen. Sobald Go Shimmer alle Tests bestanden hat, folgt die zweite Phase.

Die zweite Phase läutet die eigentliche Testphase ein. Das Testnet simuliert das aktuelle IOTA-Netzwerk und wird von einem Bug-Bounty-Programm begleitet. Dafür bedarf es einer Anzahl ehrlicher sowie böswilliger Akteure, die mögliche Lücken und Sicherheitsrisiken im System aufdecken.

Sobald sich das Testnet der zweiten Phase bewährt hat und stabil läuft, findet die Umstellung des Testnetzes als IOTA Mainnet statt. Die letzte Phase besteht darin, das Ledger aus dem bestehenden Netzwerk in das neue Netzwerk zu übertragen, das dann zum neuen Mainnet ohne Koordinator wird.

Der Koordinator stirbt also einen langsamen Tod. Eher ließe sich von einem komatösen Zustand sprechen: Erst wenn das Ledger auf das neue Mainnet übertragen ist, schalten sich die lebenserhaltenden Maßnahmen des Koordinators aus. So lange ist das IOTA-Netzwerk noch auf die Funktion des Koordinators angewiesen.

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