Was ist ein BlockDAG? » Erklärung & Anwendungen

💡 BlockDAG: Das Wichtigste in Kürze

Ein BlockDAG (Directed Acyclic Graph) ist eine Art von Distributed Ledger-System, das Transaktionen in einem gerichteten azyklischen Graphen organisiert.
In einem DAG gibt es klare Richtungen für die Verbindungen zwischen den Knoten, jedoch existieren keine geschlossenen Schleifen oder Zyklen.
Ein BlockDAG erzeugt Blöcke, bei welchen neue Transaktionen indirekt zwei vorherige Transaktionen bestätigen. Dies schafft eine webartige Struktur.
Beispiele für Kryptowährungen mit DAG bzw. BlockDAG sind IOTA (IOTA) und Kaspa (KAS).
Bitvavo und Bitpanda sind die besten Krypto-Börsen, um IOTA und KAS zu kaufen.

Was ist ein BlockDAG? - Definition und Erklärung

BlockDAG steht für Block Directed Acyclic Graph (zu Deutsch: Block-Gerichteter Azyklischer Graph). Es handelt sich um eine Datenstruktur, die in der Blockchain-Technologie Anwendung findet. Im Gegensatz zu traditionellen Blockchains, die auf einer linearen Kette von Blöcken basieren, erlaubt ein BlockDAG eine verzweigte, gerichtete Struktur.

Ein BlockDAG besteht aus einer Vielzahl von Blöcken, die miteinander verbunden sind, aber nicht in einer strengen linearen Abfolge.

Das bedeutet, dass Blöcke nicht nur auf den vorherigen Block, sondern auch auf mehrere vorherige Blöcke verweisen können. Durch diese Struktur können Transaktionen in einem BlockDAG schneller verarbeitet werden. Sie müssen nämlich nicht auf die Bestätigung eines einzelnen Blocks warten.

Wie funktioniert ein BlockDAG?

BlockDAG (Directed Acyclic Graph) ist eine Erweiterung des Blockchain-Konzepts und zielt darauf ab, die Skalierbarkeit und Effizienz zu verbessern, indem mehrere Blöcke gleichzeitig erstellt und miteinander verknüpft werden können. Dazu möchten wir in diesem Abschnitt einige wichtige Begiffe klären:

Blockerstellung: Miner können gleichzeitig Blöcke erstellen, ohne auf die Bestätigung vorheriger Blöcke warten zu müssen. Jeder neu erstellte Block verweist auf mehrere vorherige Blöcke, nicht nur auf einen einzigen.
DAG-Struktur: Die Blöcke werden in einer gerichteten azyklischen Graphstruktur (DAG) organisiert, nicht in einer linearen Kette wie bei traditionellen Blockchains.
Verweis auf Vorblöcke: Jeder Block enthält Verweise auf seine "Eltern"-Blöcke, wodurch eine Verbindung zwischen den Blöcken hergestellt wird. Durch die Verweise auf Vorblöcke können Konflikte identifiziert und aufgelöst werden.
Konfliktlösung: Im Falle eines Konflikts, zum Beispiel wenn zwei Blöcke auf denselben Vorblock verweisen, wird eine Konfliktlösungsstrategie angewendet, um den gültigen Block zu bestimmen.
Blockbestätigung und Transaktionsverarbeitung: Die Transaktionen werden in den Blöcken gespeichert und die Blöcke werden von den Netzwerkteilnehmern validiert. Sobald ein Block genügend Verweise von nachfolgenden Blöcken erhält, wird er als bestätigt betrachtet und die Transaktionen werden als gültig betrachtet.

Wie entstehen Blöcke in einem BlockDAG?

Die Erzeugung von Blöcken in einem BlockDAG erfolgt auf eine Weise, die sich vom klassischen Blockchain-Modell unterscheidet. Hier kommt ein fortschrittlicher Konsensmechanismus ins Spiel.

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Anstatt auf Mining wie in Blockchain-Systemen zu setzen, nutzen BlockDAGs häufig den sogenannten "Tangle"- oder "Mesh"-Mechanismus.

Bei diesem Ansatz bestätigen die neuen Transaktionen indirekt zwei vorherige Transaktionen. Dieser Prozess schafft eine webartige Struktur, in der Transaktionen miteinander verknüpft sind. Das bedeutet, je mehr Transaktionen bestätigt werden, desto robuster und sicherer wird das Netzwerk, da Manipulationsversuche immer komplexer werden.

Wie erfolgt die Bestätigung von Transaktionen?

Die Bestätigung von Transaktionen in einem BlockDAG ist ein wichtiger Aspekt, der eng mit der Netzwerksicherheit verbunden ist. Durch die indirekte Bestätigung von vorherigen Transaktionen und die wachsende Verknüpfung von Transaktionsketten entsteht eine robuste Sicherheitsstruktur.

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Manipulationen würden nicht nur eine einzelne Transaktion, sondern auch eine Vielzahl vorheriger Transaktionen erfordern.

Dieses Prinzip, das oft als „Quantensicherheit“ bezeichnet wird, stärkt die Integrität des Netzwerks und macht es widerstandsfähiger gegenüber Blockchain Angriffen. Dies wiederum trägt zur Vertrauensbildung und Akzeptanz der Technologie bei.

BlockDAG vs. Blockchain

Um die Einzigartigkeit eines BlockDAGs zu verstehen, ist es wichtig, die Unterschiede zur herkömmlichen Blockchain-Technologie zu kennen. In einer Blockchain werden Transaktionen in Blöcken linear angeordnet und aneinander gereiht. Dadurch entsteht eine strenge Abfolge.

Ein BlockDAG hingegen erlaubt eine parallele Anordnung von Transaktionen in einem gerichteten azyklischen Graphen, was die Skalierbarkeit und Geschwindigkeit erhöht.

Statt auf einen einzigen Hauptzweig angewiesen zu sein, ermöglicht ein BlockDAG, mehrere Transaktionsketten gleichzeitig zu validieren und zu bestätigen. Das verbessert die Effizienz und die Widerstandsfähigkeit gegenüber Manipulationen.

Vorteile eines BlockDAGs

Nachdem wir nun die Funktionsweise eines BlockDAGs beleuchtet haben, lass uns die Vorteile dieser Technologie genauer betrachten.

Vorteile von BlockDAGs
Vorteil eines BlockDAG	Erklärung
Schnelle Transaktionen	Parallele Verarbeitung ermöglicht höhere Transaktionsdurchsätze und schnellere Bestätigungen.
Skalierbarkeit	Vermeidung von Engpässen und Verbesserung der Skalierbarkeit bei zunehmender Netzwerknutzung.
Dezentralisierung	Reduzierung der Abhängigkeit von zentralen Validatoren, da viele Knoten Transaktionen bestätigen können.
Kein Mining	Vermeidung von energieintensiven Mining-Aktivitäten, wie sie bei Proof-of-Work auftreten.
Weniger Latenz	Kürzere Bestätigungszeiten und geringere Latenz bei der Übertragung von Transaktionen.
Hohe Widerstandsfähigkeit	Die dezentrale Natur eines BlockDAG macht das Netzwerk widerstandsfähig gegen Angriffe.
Adaptivität	Das Netzwerk kann sich an verschiedene Arten von Transaktionen und Workloads anpassen.
Geringe Gebühren	Die effiziente Verarbeitung und Skalierbarkeit können zu niedrigeren Transaktionsgebühren führen.
Hohe Sicherheit	Die Struktur eines BlockDAG kann durch kryptografische Mechanismen abgesichert werden.
Vermeidung von Forks	Die BlockDAG-Struktur minimiert die Wahrscheinlichkeit von Forks und erleichtert Upgrades.

Skalierbarkeit im Vergleich zur traditionellen Blockchain

BlockDAGs bieten im Vergleich zu traditionellen Blockchains eine verbesserte Skalierbarkeit. Während in Blockchains alle Knoten am gleichen Block arbeiten und nur ein Block an die Kette angehängt wird, ermöglichen BlockDAGs die parallele Bestätigung mehrerer Transaktionen. Das führt zu einer höheren Transaktionsdurchsatzrate.

Geringe Transaktionskosten und Energieeffizienz

BlockDAGs nutzen den natürlichen Fluss von Transaktionen, um indirekt Bestätigungen zu ermöglichen. Das verringert den Bedarf an aufwendigen Miningressourcen. Dies führt zu geringeren Transaktionskosten und einer umweltfreundlicheren Technologie, was sowohl Nutzern als auch der globalen Umwelt zugutekommt.

Widerstandsfähigkeit gegenüber Angriffen

BlockDAGs könnten auch eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber Angriffen bieten, da ihre Struktur die Wahrscheinlichkeit von Waisenblöcken reduziert und zusätzliche Regeln für die Transaktionskonsistenz implementiert werden können.

Kryptowährungen mit BlockDAG

Nun, da wir die Vorteile von BlockDAGs betrachtet haben, ist es an der Zeit, ihre Anwendungsmöglichkeiten genauer zu untersuchen. Dazu schauen wir uns einige Beispiele von Kryptowährungen mit BlockDAG an:

Kaspa (KAS)
IOTA (IOTA)

Kaspa (KAS)

Kaspa (KAS) nutzt BlockDAGs durch die Implementierung des GHOSTDAG-Protokolls, das auf einem Proof-of-Work-Mechanismus basiert. Dies ermöglicht eine parallele Blockerstellung und hohe Blockraten, wodurch eine BlockDAG anstelle einer linearen Kette entsteht.

Im Gegensatz zu traditionellen Blockchains verwirft GHOSTDAG keine parallel erstellten Blöcke, sondern ermöglicht es ihnen, zu koexistieren und sie in einem Konsens zu ordnen. Diese Art der Konsensfindung gewährleistet die Betriebssicherheit. Gleichzeitig ermöglicht sie sehr hohe Blockraten und minimale Bestätigungszeiten, die hauptsächlich durch Internet-Latenzzeiten beeinflusst werden.

IOTA (IOTA)

Eines der bekanntesten Beispiele ist IOTA, das auf dem Tangle-Protokoll basiert. IOTA zielt darauf ab, das Internet der Dinge (IoT) zu unterstützen, indem es eine gebührenfreie und skalierbare Plattform für Mikrotransaktionen bietet.

IOTA nutzt eine spezielle Struktur namens Directed Acyclic Graph (DAG) anstelle einer Blockchain. Im Gegensatz zu BlockDAGs, die Blöcke in ihrer Struktur verwenden, nutzt IOTA Transaktionen als Strukturelemente. Dabei kann jede Transaktion als ein Block der Größe eins betrachtet werden.

Diese Struktur erlaubt es, Transaktionen zu speichern und dabei eine höhere Skalierbarkeit gegenüber blockchainbasierten verteilten Büchern zu erreichen. In der DAG-Struktur gibt es keine direkten Zyklen. Das bedeutet, dass eine Sequenz nur von der vorherigen zur nächsten passieren kann und nicht umgekehrt.

Dezentrale Anwendungen (DApps) und Smart Contracts

BlockDAGs bieten nicht nur Vorteile im Bereich der Kryptowährungen, sondern sie haben auch das Potenzial, dezentrale Anwendungen (DApps) und Smart Contracts zu verbessern.

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DApps, die auf BlockDAGs basieren, könnten von den Vorteilen der Skalierbarkeit und der geringen Transaktionskosten profitieren. Diese Anwendungen könnten eine breite Palette von Sektoren abdecken, von Finanzen über Supply Chain Management bis hin zu Identitätsmanagement.

Smart Contracts, die auf einem BlockDAG ausgeführt werden, können ebenfalls von der erhöhten Sicherheit und Widerstandsfähigkeit gegenüber Angriffen profitieren. Dies führt zu verlässlichen und transparenten Vertragsabwicklungen.

Herausforderungen für BlockDAGs

Nachdem wir die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten von BlockDAGs betrachtet haben, ist es an der Zeit, auch die Herausforderungen zu beleuchten. Zudem werfen wir einen Blick in die Zukunft dieser Technologie:

Skalierbarkeit

BlockDAGs versuchen, die Skalierbarkeit durch parallele Blockbestätigungen zu verbessern, doch mit der Zunahme der Blöcke kann das System langsamer werden.
Die erhöhte Transaktionsgeschwindigkeit und der höhere Durchsatz von BlockDAGs setzen eine leistungsfähige Netzwerk- und Recheninfrastruktur voraus.
Mit mehr Benutzern im Netzwerk steigt der Bedarf an schnelleren Transaktionsgeschwindigkeiten und höherem Durchsatz, was die Skalierbarkeit zu einer ständigen Herausforderung macht.

Transaktionskollisionen

In BlockDAGs sind Transaktionskollisionen möglich, wenn Blöcke parallel erstellt werden, da alle parallel erstellten Blöcke als gültig betrachtet werden.
Transaktionskollisionen können die Effektivität und Sicherheit des Netzwerks beeinträchtigen, wenn nicht ordnungsgemäß gehandhabt.
Die Handhabung von Transaktionskollisionen erfordert zusätzliche Protokollregeln und Validierungsprozesse, die die Komplexität des Systems erhöhen können.

Fazit und Ausblick für BlockDAGs

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass BlockDAGs eine aufregende Weiterentwicklung der Blockchain-Technologie darstellen. Durch ihre einzigartige Struktur bieten sie eine Lösung für Skalierbarkeitsprobleme, reduzieren Transaktionskosten und erhöhen die Sicherheit. Die Anwendungsmöglichkeiten reichen von Kryptowährungen bis hin zu dezentralen Anwendungen und Smart Contracts.

Häufige Fragen (FAQ) zu BlockDAGs

In diesem Abschnitt geben wir Antworten auf die wichtigsten Fragen zum Thema BlockDAG.

Was ist der Unterschied zwischen einem BlockDAG und einer herkömmlichen Blockchain?

Während Blockchains Transaktionen linear in Blöcken anordnen, erlauben BlockDAGs eine parallele Struktur, in der Transaktionen webartig verknüpft sind.
Welche Vorteile bieten BlockDAGs gegenüber herkömmlichen Technologien?

BlockDAGs bieten eine verbesserte Skalierbarkeit durch parallele Transaktionsbestätigung, reduzierte Transaktionskosten aufgrund natürlicher Bestätigungsmechanismen und erhöhte Sicherheit dank des Schneeballeffekts.
Welche Projekte nutzen bereits BlockDAG-Technologie?

IOTA und Nano sind zwei Beispiele für Kryptowährungen auf BlockDAG-Basis. IOTA zielt auf das Internet der Dinge ab und bietet gebührenfreie Mikrotransaktionen, während Nano schnelle und gebührenfreie Transaktionen ermöglicht.