In diesem Artikel sprechen wir über ein Projekt, welches in den letzten Jahren insbesondere in Deutschland einen regelrechten Hype erlebt hat. Die Rede ist von IOTA. Dies liegt nicht nur daran, dass das Projekt selbst in Deutschland ansässig ist, sondern vor allem auch an der (im positiven Sinne) radikalen Idee und der Tatsache, dass IOTA nicht auf einer Blockchain basiert.

Denn die Vision dahinter ist keine geringere, als die Infrastruktur und das Rückgrat für eine Welt zu schaffen, in der Maschinen und elektronische Geräte miteinander kommunizieren: das sogenannte Internet der Dinge (engl. Internet of Things, IoT).

Aber alles Schritt für Schritt: Zuerst wollen wir das ‘Big Picture’ hinter IOTA verstehen. Anschließend werfen wir einen Blick auf den Tangle und was ihn von einer Blockchain unterscheidet. Im dritten und vierten Schritt schauen wir uns gemeinsam die IOTA Foundation und bereits bestehende Partnerschaften sowie Projekte von IOTA an.

Übersicht: Was ist IOTA (MIOTA)?

Die Vision hinter IOTA und das Internet der Dinge

Um die Vision hinter IOTA zu verstehen, machen wir einen gedanklichen und zeitlichen Sprung in die Zukunft:

Wir schreiben das Jahr 2025. Nach Prognosen von McKinsey, IHS und Statista soll die Anzahl von vernetzten Geräten bei mehr als 75 Milliarden liegen. Über die Jahre hinweg wurde (und wird) die Welt immer stärker miteinander vernetzt. Egal, ob Mikrosensoren im Fahrzeug, intelligente Thermostate, Wearables wie Smartwatches oder Smartphones als solche – elektronische und internetfähige Geräte sind nicht mehr wegzudenken.

In diesem Kontext bleibt uns keine andere Wahl, als über das Thema der Daten zu sprechen. Denn die Datenmenge, die bereits heute enorm hoch ist, wird bis 2025 noch deutlich zulegen. Während diese Datenmenge aber nicht gleichmäßig (also linear) steigt, steigt sie viel mehr exponentiell. Denn neue Geräte sind nicht nur mit einem, sondern vielmehr mit einer Vielzahl von alten Geräten verbunden. So entsteht ein dichtes Datennetzwerk, das unvorstellbare Mengen an Daten transferiert.

Internet of Things als Zukunftsmarkt mit großem Potenzial

Und hier ist bereits das Stichwort “Daten transferiert” gefallen. Während die Datenmenge exponentiell steigt, gehen Prognosen davon aus, dass die Übertragungsrate bis 2025 sich ‘lediglich’ verdoppeln wird. Auf gut Deutsch heißt das nichts anderes, als dass ein riesiger Datenstau erwartet wird. Es wird unmöglich sein, dass alle Geräte sich permanent mit einer zentralen Cloud verbinden, um diese Daten weiterzuleiten und zu speichern. Was also tun?

An dieser Stelle könnten wir in eine äußerst komplexe Diskussion abschweifen, in der es um die Grenzen der Physik, ‘Fog’ und ‘Mist’ Computing, Bandbreite und Elektrizität geht. Die Botschaft und der potenzielle Lösungsansatz ist jedoch einfach erklärt: wir brauchen ein dezentrales Netzwerk, um diese zentralen fehleranfälligen Stellen zu vermeiden.

Und genau hier setzt IOTA an. IOTA möchte die Infrastruktur schaffen, dass IoT-Geräte ein lokales und dezentrales Netzwerk aufbauen können, indem Daten und technische Ressourcen in Echtzeit ausgetauscht werden können.

Vermutlich denkst du dir jetzt: “Okay, das klingt ziemlich cool, aber auch ein wenig verrückt. Wie überhaupt möchte IOTA dieses Ziel erreichen?” – Eine Antwort darauf ist der Tangle, den wir uns im nächsten Kapitel anschauen.

IOTA und der Tangle: Alles, aber bloß keine Blockchain

Der Tangle, den IOTA verwendet, unterscheidet sich deutlich von einer Blockchain. Denn wie wir bereits gelernt haben, entsteht eine Blockchain (einfach gesprochen) dadurch, dass wir Transaktionen in Blöcken bündeln und diese wiederum aneinander reihen. Der Tangle hingegen ist nicht einfach eine lineare Verkettung von Blöcken; er ist vielmehr eine Art Strom einzelner Transaktionen, die alle miteinander verworren (engl. tangle) sind.

Die folgende Grafik macht diesen Unterschied wohl besonders deutlich:

Damit du den Begriff einmal in deinem Leben gehört hast: der Tangle wird in der Informatik eigentlich korrekt als DAG oder auch gerichteter azyklischer Graph bezeichnet.

Vorteile eines Tangles (DAG) im Überblick

Die Struktur und der Aufbau dieses Graphen bietet im Vergleich zur Blockchain einige Besonderheiten: Transaktionen im Tangle sind beispielsweise ohne Kosten (sogenannte zero-fee transactions). Des Weiteren gibt es im Tangle auch keine Miner. Vielmehr funktioniert das System wie eine Art ‘pay-it-forward’.

Um am Netzwerk teilzunehmen, muss jeder ‘seinen kleinen Teil’ beitragen. Dies geschieht dadurch, dass er mit geringer Rechenleistung zwei vorherige Transaktionen bestätigt. Die ‘Belohnung’ wiederum liegt dann darin, dass neue Teilnehmer die eigene Transaktion validieren. Dadurch entsteht der ‘pay-it-forward’ Effekt.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass im IOTA Tangle auch einfach reine Informationen gespeichert werden können. Würde man für eine Transaktion, wie bei der Bitcoin Blockchain, Geld zahlen, würde man wohl nicht ‘einfach so’ Informationen darin speichern, die vielleicht gar keinen monetären Wert haben.

Diese Tatsache unterstreicht erneut, dass IOTA und Bitcoin im Kern grundlegend unterschiedlich sind. Wer also Bitcoin und IOTA betrachtet, sollte sich der Tatsache bewusst sein, dass es um zwei unterschiedliche Konzepte handelt, die wiederum eigene Ansprüche und Ziele verfolgen. IOTA sieht sich im Gegensatz zu BTC nicht nur als Zahlungs- sondern eben auch Kommunikationsprotokoll für das Internet der Dinge.

Blockchain und das Problem der Skalierbarkeit

Kommen wir auf einen weiteren, enorm wichtigen Vorteil des Tangle. Gerade im Vergleich zu einer klassischen Blockchain stellt sich der Aspekt der Skalierbarkeit bei einem DAG nämlich als wesentlich einfacher heraus. Anders formuliert: Im Vergleich zu einer Blockchain ist die Skalierbarkeit beim Tangle deutlich besser.

Eine Blockchain wird bei einer steigenden Anzahl an Transaktionen immer größer und somit auch ‘schwerer’ zu validieren. Vor allem ist die Anzahl an Transaktionen, die pro Block validiert werden kann, limitiert. Wir kennen dieses Phänomen von Bitcoin. Hier sind in der Regel nicht mehr als 14 Transaktionen pro Sekunde möglich.

Du kannst dir das wie folgt vorstellen: Wenn die Aktivität und damit die Transaktionen in einem Netzwerk steigen, kommt es zu immer mehr „Anfragen“, die aber nur in einem vorgegebenen Tempo abgearbeitet werden können. In Folge dessen entsteht eine Warteschleife. Die unten stehende Grafik visualisiert die Warteschleife, die sich bildet.

IOTA zeigt Skalierungsproblem einer Blockchain

Der Tangle und die Frage der Skalierbarkeit

Der Tangle kennt dieses Skalierungsproblem nicht. Das Gegenteil ist der Fall. Je mehr Aktivität im Tangle herrscht, desto schneller und desto mehr Transaktionen können bestätigt werden. Er profitiert also von einer steigenden Anzahl an Transaktionen und Teilnehmern.

Der Grund hierfür liegt darin, dass sich dadurch die Aktivität im Netzwerk erhöht und Transaktionen auch in höherer Anzahl problemlos zeitnah validiert werden können. Die nachfolgende Grafik zeigt diesen Vorteil:

IOTA Tange so funktionerts

Im Vergleich zu einer Blockchain ist der Tangle also deutlich skalierbarer. Ein Umstand, der insbesondere für ein funktionierendes IoT unabdingbar ist. Wenn wir uns an die oben stehende Prognose zur Anzahl der IoT-Geräte in den kommenden Jahren zurückerinnern, wird uns schnell klar, dass Skalierbarkeitsprobleme hier fatal wären.

Was ist sicherer: Tangle oder Blockchain?

Ein Begriff, der im Kontext der Blockchain Technologie immer wieder fällt, ist die sogenannte 51% Attacke. Wer sich bereits etwas mit Blockchain Technologie auskennt, weiß, dass eine Blockchain anfällig ist, wenn eine Partei 51 Prozent der Rechenleistung im Netzwerk besitzt.

An dieser Stelle könnte man eine Debatte eröffnen und erörtern, ob sich eine solche Attacke beim Bitcoin Netzwerk überhaupt lohnt. Voraussetzung hierfür wären schließlich hohe Investitionskosten sowie eine massive Infrastruktur.

Fest steht jedoch, dass, sobald eine Partei 51 Prozent der Rechenleistung im Netzwerk kontrolliert, diese zu diesem Zeitpunkt theoretisch die Möglichkeit hat falsche Transaktionen zu erstellen und zu verifizieren. Dadurch sind auch sogenannte „double-spent“-Attacken möglich.

Die Gefahr bei IOTA heißt 34%-Attacke

Da IOTA keine Blockchain, sondern den Tangle zur Verifizierung seiner Transaktionen verwendet, verhält es sich hier etwas anders. Es gibt keine 51%-Attacke. Theoretisch ist das Netzwerk von IOTA nämlich verwundbarer, da hier bereits die Kontrolle über 34% (also mehr als 1/3) der Rechenleistung des Netzwerks ausreicht, um solche böswilligen Maßnahmen tätigen zu können.

Hierbei zeigt sich bereits, dass die Konstrukte Tangle bzw. Blockchain unterschiedliche Vor- und Nachteile haben. Während der Tangle skalierbarer als eine Blockchain ist, hat diese Vorteile im Bezug auf Sicherheit. An dieser Stelle sollte allerdings nicht die Schwierigkeit unterschätzt werden, die eine 34 Prozent Attacke mit sich bringt.

Allerdings macht diese Tatsache das IOTA Netzwerk insbesondere in einem frühen Stadium der Entstehung besonders verwundbar. Da ein neues Netzwerk klein ist und daher tendenziell wenige Knoten und Verbindungen aufweist, ist es für einen Angreifer einfacher, 34 Prozent des Netzwerks an sich zu reißen und den Kern zu identifizieren.

Um dieser Bedrohung zu begegnen, verwendete das Netzwerk von IOTA einen sogenannten Koordinator.

Der Koordinator als Lösung und Single Point of Failure

Das Konzept von IOTA unterscheidet nicht zwischen Minern und Nutzern. Alle Nodes können am Konsens teilnehmen. Dies hat starke praktische Auswirkungen, denn eine IOTA-Node hat dadurch eine völlig andere Rolle hat als ein Bitcoin-Miner. IOTA-Nodes führen nur grundlegende Operationen aus, die nicht viel Rechenleistung benötigen.

Aktuell vertrauen die Nodes bei IOTA Transaktionen, die durch sogenannte Meilensteine referenziert und genehmigt werden. Genau hier kommt der Koordinator ins Spiel. Der Koordinator wurde von der IOTA-Stiftung betrieben und hat regelmäßig eine normale, signierte Transaktion ausgegeben. Diese Transaktionen wurden als Meilensteine bezeichnet.

Es war also die Aufgabe des Koordinators, sicherzustellen, dass ein Meilenstein nicht im Widerspruch zu seinen Vorgängern steht. In dem Fall, dass der Koordinator Bezug auf eine Transaktion nimmt, in der double-spending Betrieben wurde, führt dies zu einem ungültigen Meilenstein, der von den übrigen Knoten im Netzwerk nicht akzeptiert wird.

Damit bildet der Koordinator das zentrale Element, welches die korrekte Funktionsweise des Tangles im Anfangsstadium sicherstellt.

Das Skalierbarkeitstrilemma: Sicherheit, Skalierbarkeit und Dezentralisierung

Auch wenn der Koordinator und dessen Funktions am Anfang sehr wichtig ist, hat er einen Haken:

IOTA ist mit dem Koordinator zwar skalierbar und sicher, aber nicht vollständig dezentralisiert. Denn während der Koordinator die Netzwerksicherheit gewährleistet, stellt er gleichzeitig einen Single Point of Failure dar und schränkt somit IOTA als vollständig dezentrales Netzwerk ein.

Dass dieser Kompromiss in gewisser Weise natürlich ist, erklärt der Blick auf das Skalierbarkeits-Trilemma. Dabei steht jedes Projekt vor der Wahl zwischen den Eigenschaften SicherheitSkalierbarkeit und Dezentralisierung. Aktuelle DLT-Lösungen können maximal zwei dieser drei Eigenschaften gleichzeitig gewährleisten. Dieses Problem wird als Skalierbarkeits-Trilemma bezeichnet.

Im Falle einer Blockchain stehen die Eigenschaften Dezentralisierung und Sicherheit im Vordergrund.

Coordicide soll IOTA völlig dezentral machen

Ein Single Point of Failure ist immer das kritische Element einer Infrastruktur. Um diesen also zukünftig zu vermeiden, war die Entfernung des Koordinators aus dem Netzwerk von IOTA die nächste logische Konsequenz. Dieser Schritt und alle damit verbundenen nötigen Maßnahmen wurde von IOTA unter dem Begriff Coordicide zusammengefasst.

Das Ziel hierbei ist äußerst anspruchsvoll, denn mit dem Coordicide will IOTA das Skalierbarkeits-Trilemma lösen. Das Ergebnis soll also ein dezentrales, sicheres Netzwerk mit einer hohen Transaktionsrate sein. Kern der Lösung ist ein Abstimmungsmechanismus, durch den die Nodes die Meinung anderer Nodes einholen, um zu entscheiden, welche Transaktionen in den Tangle aufgenommen und welche abgelehnt werden sollen.

Bereits im März 2019 startete IOTA das erste koordinatorlose Testnet. Vorfälle wie im Dezember 2019, bei dem der Koordinator das gesamte Netzwerk von IOTA zeitweise lahmlegte, zeigen zudem die Notwendigkeit, den Single Point of Failure zu eliminieren.

Am 3.2.2020 veröffentlichte IOTA nun das Coordicide-Alphanet 0.1.0 und markiert damit einen wichtigen Schritt in diese Richtung. In dem hinterlegten Link findest du die Roadmap von IOTA und somit alle Einzelheiten zum Coordicide.

Damit sind wir auch am Ende des Abschnittes zur Technologie angelangt. Im Folgenden widmen wir uns nun der IOTA Foundation.

Die IOTA Foundation mit Hauptsitz in Berlin

Die IOTA Foundation existiert seit Ende 2017 und hat ihren offiziellen Sitz in Berlin. Sie ist die ‘zentrale’ Einheit, die für die Vermarktung, Weiterentwicklung und den Bildungsauftrag von und für IOTA zuständig ist.

Zu den Hauptaufgaben der Stiftung gehören folgende Tasks:

  • Research</h3 >

    Das IOTA-Protokoll ist open-source und somit für jeden zugänglich. Die Foundation selbst forscht an der Weiterentwicklung und Verbesserung des Protokolls.

  • Entwicklung & Implementierung</h3 >

    Die Stiftung ist auch der zentrale Organisator für die Entwicklung und Implementierung produktionsreifer Software für die Community, Partnerschaften mit Firmen, sowie für das gesamte Ökosystem.

  • Bildungsauftrag</h3 >

    Eine der Tätigkeiten der IOTA Foundation ist die Veröffentlichtung von Materialien zum Verständnis und der Weiterbildung im Zusammenhang mit IOTA und dem Tangle. Dadurch sollen das allgemeine Verständnis erhöht und zukünftige Use Cases klar gemacht werden.

  • Internet of Things (IoT)</h3 >

    Die Stiftung ist außerdem eine treibende Kraft für die Adoption und Weiterentwicklung des Internet of Things. In Anbetracht des Potenzials, das IoT mit sich bringt, ist dies eine wichtige Aufgabe.

Die Stiftung finanziert sich hauptsächlich über Subventionen und Zuwendungen öffentlicher Träger und Institutionen. Dazu kommen Spenden von Firmen oder Individuen.

IOTA Partnerschaften und Use Cases

So weit, so gut. Jetzt wollen wir zum Abschluss des Artikels noch einen Blick auf zwei Partnerschaften von IOTA werfen. Mit welchen Firmen gibt es bereits Kooperationen und welche Ziele sollen dabei erreicht werden?

IOTA und Volkswagen

Die Partnerschaft von Volkswagen mit IOTA wurde im Januar 2018 veröffentlicht. Johann Jungwirth, Chief Digital Officer (CDO) von Volkswagen ist dafür verantwortlich, Volkswagen durch den Prozess der Implementierung der digitalen Technologie zu führen.

Ein Proof of Concept, bei dem das IOTA-Netzwerk live getestet wird, wurde von Volkswagen bereits erfolgreich durchgeführt. Wie du vielleicht weißt umfasst der Volkswagen Konzern 12 Automobilmarken, darunter Lamborghini, Porsche, Bentley, Audi und Bugatti.

IOTA arbeitet bereits mit Porsche im Projekt Programm 4 zusammen, das von der Plattform “Startup Autobahn” unterstützt wird. IOTA und Porsche werden zusammen mit anderen Startups an einem Programm zur Integration von Smart Mobility arbeiten.

Auch auf der Internationalen Autoaustellung (IAA) präsentierte Volkswagen ein Konzept, welches mit IOTA läuft. Mehr dazu findest du hier: Klick mich.

IOTA und Bosch

Bosch ist ein in Deutschland ansässiges multinationales Engineering- und Elektronikunternehmen, das derzeit der weltweit größte Anbieter von Automobilkomponenten ist. Das Unternehmen betrachtet die IOTA-Technologie als ein einfaches Mittel, mit dem sie Mikrozahlungen und Informationen sammeln kann.

Bosch ist derzeit stark an Entwicklungen im Bereich IoT beteiligt und 2020 werden schätzungsweise 15,6 Milliarden Geräte an das Internet der Dinge angeschlossen sein.

Das deutsche Unternehmen gab bereits am 17. Oktober 2017 seine Partnerschaft mit dem IOTA-Projekt bekannt. Dennis Boecker, Leiter der Bosch IT Global Innovation bei der Chicago Connectory, sagte:

Es besteht ein großes Potenzial durch Distributed Ledger Technologies jedes IoT-Projekt sicherer, effizienter und transparenter für die Verbraucher von IoT-Lösungen zu gestalten. Unser Ziel ist es, die Akzeptanz der Distributed Ledger Technologie im Mittleren Westen zu erhöhen, da IoT-Lösungen und Geschäftsmodelle weiter wachsen.

Weitere Partnerschaften des IoT-Projekts

Die beiden vorgestellten Partnerschaften sind ausschließlich aus dem deutschen Raum. IOTA selbst hat jedoch ein großes und globales Netzwerk an Partnern. So arbeitet das IoT-fokussierte Projekt unter anderem auch mit den Firmen Jaguar Land Rover, Dell Technologies sowie der Linux Foundation zusammen.

Eine genaue Übersicht aller Partner und der Art der Zusammenarbeit findest du auf der Webseite von IOTA.

Damit sind wir bereits am Ende des Artikels. Wir hoffen, dass deine Frage „Was ist IOTA“ zumindest teilweise beantwortet werden konnte. Im Folgenden findest du noch unser FAQ mit den häufigsten Fragen zu dem Projekt. Wenn du noch weitere Fragen hast, hinterlasse uns doch einfach ein Kommentar.

FAQ – Antworten auf die häufigsten Fragen

Ist IOTA besser als Bitcoin?

IOTA und Bitcoin lassen sich nur sehr bedingt vergleichen. Es handelt sich um unterschiedliche Konzepte, was sich bereits in der technischen Umsetzung äußert. Während Bitcoin (BTC) dezentrales, zensurresistentes Geld ist, sieht IOTA sich als sicheres Kommunikations- und Zahlungsprotokoll für das Internet of Things (IOT).

Ist der Tangle besser als die Blockchain?

Auch hier sollte man keine Äpfel mit Birnen vergleichen. Beide Technologien basieren zwar auf dem Konzept der Distributed-Ledger-Technologien sind jedoch unterschiedliche Umsetzungen. Es gibt Anwendungsszenarien, in denen der Tangle seine Vorteile ausspielen kann (Skalierbarkeit) und Szenarien, in denen eine Blockchain punktet (Sicherheit).

Werden IOTA gemined?

Nein, bei IOTA gibt es keinen Mining-Prozess. Die Summe an IOTA (MIOTA) wurde bereits zu Beginn des Projektes festgelegt und erstellt. Es entstehen also keine neuen Token mehr.

Wie ist deine Meinung zu IOTA und dessen zukünftigen Aussichten?

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[Bildquelle: Shutterstock, ihsmarkit.com, iota.org]