Was ist ein gerichteter azyklischer Graph und wie funktioniert er?

Nachdem die Kryptowährungsbranche entstanden war und Händler sowie Investoren begannen, in den Sektor einzusteigen, wurde schnell klar, dass digitale Münzen kein vergleichbares Asset darstellen. Da ihnen reale Vermögenswerte fehlten, die ihnen einen Wert verleihen, waren sie stark volatil. Dennoch boten sie extrem schnelle und günstige Transaktionen überall auf der Welt.

Eine Zeit lang boten sie sogar Anonymität, bis Block‑Explorer erfunden wurden und zentrale Börsen begannen, das KYC‑Verfahren durchzuführen, um Nutzer zu ihrer eigenen Sicherheit zu identifizieren. Doch bei all den guten und schlechten Aspekten setzte sich das Gute – das Potenzial, Einnahmen zu erzielen und zahlreiche reale Probleme mit Krypto und Blockchain zu lösen – durch, und Menschen strömten in die Branche.

Mit der wachsenden Zahl von Nutzern begann der Krypto‑Sektor, Handels‑ und Investitionsstrategien zu entwickeln, was schließlich den Bedarf an Handels‑, Investitions‑ und Zahlungstools schuf. Natürlich mussten einige Produkte entwickelt werden, um einige der bis heute im Krypto‑Sektor bestehenden Probleme zu lösen. Dies führte zur Entstehung zahlreicher Lösungen, von denen nicht alle erfolgreich waren oder bestehen blieben. Einige jedoch haben sich durchgesetzt und werden bis heute verwendet. Manche wurden aus dem traditionellen Finanzwesen übernommen, andere speziell für Krypto neu entwickelt.

Unter ihnen befindet sich der Directed Acyclic Graph (DAG), über den wir heute sprechen wollen, um neuen Mitgliedern der Krypto‑Branche zu erklären, was er ist, wie er funktioniert und was er bewirkt.

Was ist ein Directed Acyclic Graph?

Ein Directed Acyclic Graph ist ein Datenmodellierungs‑ oder Strukturierungswerkzeug, das typischerweise im Kryptowährungssektor verwendet wird. Er unterscheidet sich von der Blockchain, da die Blockchain aus Blöcken besteht, während ein DAG aus Knoten (Vertices) und Kanten (Edges) besteht.

Daher werden Krypto‑Zahlungen, die darüber abgewickelt werden, als Knoten aufgezeichnet und übereinander gestapelt. Dennoch weist er einige Gemeinsamkeiten mit der Blockchain‑Technologie auf, etwa dass Transaktionen ebenfalls über Knoten eingereicht werden und der Prozess Proof‑of‑Work‑Aufgaben (PoW) erfordert, das heißt, die Software muss Aufgaben lösen, damit die Verarbeitung stattfinden kann. Aber er unterscheidet sich von dem, was man bei einer Blockchain sieht, wie wir gleich erläutern werden.

Am Ende sieht die Blockchain wie eine echte Kette aus Blöcken aus, während ein DAG aufgrund der Art und Weise, wie Transaktionen aufgezeichnet und gespeichert werden, eher an einen Graphen erinnert.

Nicht nur das, einige bevorzugen diese Vorgehensweise und glauben, dass das DAG‑Modell eines Tages die Blockchain‑Technologie ersetzen könnte. Das erscheint sinnvoll, da sich gezeigt hat, dass DAG bei Datenspeicherung oder der Online‑Transaktionsverarbeitung effizienter ist, während viele Blockchains nach wie vor mit Skalierbarkeit kämpfen.

DAG könnte sogar eine Lösung für das Problem der Dezentralisierung in der heutigen Krypto‑Branche darstellen. Außerdem würde es die Notwendigkeit von Minern, um neue Blöcke zu konkurrieren und sie zur Kette hinzuzufügen, eliminieren.

DAG kann die Transaktionsverarbeitung sogar beschleunigen, da die Knoten gleichzeitig in seinem Ökosystem entwickelt werden. Damit erscheint es einfach als eine bessere, sicherere Lösung, die es Nutzern ermöglicht, die Benutzerfreundlichkeit des Netzwerks zu verbessern, sobald es skalierbarer und leistungsfähiger wird.

Wie funktionieren Directed Acyclic Graphs?

Wie bereits erklärt, hat ein DAG eine baumartige Struktur, das heißt, Transaktionen werden übereinander gespeichert, wobei miteinander verbundene Knoten als Zweige fungieren. Jeder Knoten kann mehrere übergeordnete Wurzeln haben, sodass das Modell eine größere Anzahl von Transaktionen gleichzeitig validieren kann. Das ist möglich, weil nicht gewartet werden muss, bis eine Transaktion abgeschlossen ist, bevor die nächste verarbeitet wird.

Natürlich gibt es weiterhin bestimmte Regeln für den Betrieb eines DAG. Zum Beispiel muss jede neue Transaktion vorherige Transaktionen referenzieren, bevor sie Teil des Netzwerks wird – das gleiche Prinzip, das bei der Blockchain verwendet wird. Jeder Block muss vorherige Blöcke referenzieren, wie es bei der Blockchain der Fall ist.

Dies wurde als gute Praxis angesehen, die nur dann eine Transaktion erfolgreich bestätigt, wenn sie von einer anderen Transaktion referenziert wird. In einem DAG ist jeder Knoten eine Transaktion, und es gibt keine Blöcke, sodass Mining praktisch nicht nötig ist. Anstatt Transaktionen zu gruppieren und in separaten Blöcken zu speichern, werden sie einfach übereinander aufgezeichnet.

Hier kommt PoW ins Spiel, da seine Aufgaben erledigt werden, wenn ein Knoten eine Transaktion einreicht, um vorherige Transaktionen zu validieren.

Wofür kann ein Directed Acyclic Graph verwendet werden?

Das DAG‑Modell wurde zur Verarbeitung von Transaktionen im Kryptowährungssektor entwickelt, weil die Blockchain selbst unvollkommen ist. Tatsächlich haben DAG‑Nutzer zwei wesentliche Schwächen der Blockchain identifiziert, die DAG adressieren soll: Dezentralisierung und Skalierbarkeit. Obwohl die Sicherheit und Benutzerfreundlichkeit der Blockchain bereits als recht gut gelten, hat DAG diese weiter verbessert, sodass man sagen kann, dass das DAG‑Modell in diesem Bereich die Blockchain übertrifft.

DAG beschleunigt Prozesse, indem es nicht verlangt, dass die Verifizierung einer Transaktion abgeschlossen sein muss, bevor die nächste beginnen kann – ein notwendiges Verfahren im traditionellen Blockchain‑System. Zudem verzichtet DAG auf Blöcke, und ohne Blöcke gibt es kein Mining, was bedeutet, dass weniger Energie für den Netzwerkbetrieb benötigt wird und DAGs damit umweltfreundlicher sind, zusätzlich zu den bereits genannten Vorteilen.

Das führt zu weiteren, kleineren Vorteilen. Da es kein Mining gibt, gibt es keine Miner, und ohne Miner entfällt die Notwendigkeit von Transaktionsgebühren.

All die Vorteile, die DAG bietet, sind zweifellos ermutigend für die Zukunft dieses Modells. Dennoch sind DAGs derzeit noch sehr neu in der Krypto‑Welt, was bedeutet, dass ihre Technologie – so fortschrittlich sie auch ist – sich noch im frühen Stadium befindet. Infolgedessen haben sie noch keine vollständige Dezentralisierung erreicht, sodass ihr Hauptanwendungsfall momentan darin besteht, Netzwerke zu starten.

Ihre Rolle als System zur Transaktionsverarbeitung, das mit der Blockchain konkurrieren oder sie sogar in Zukunft ersetzen könnte, ist noch nicht erreicht, obwohl kaum Zweifel daran bestehen, dass DAGs eines Tages eine dominante Technologie sein werden.

Bisher gibt es nur eine Handvoll Kryptowährungsprojekte, die auf DAG setzen. Diejenigen, die es tun – darunter IOTA, Nano und Obyte – haben jedoch sowohl Entwickler als auch Krypto‑Nutzer gleichermaßen begeistert.

DAG vs Blockchain: Vor- und Nachteile

Damit gesagt, fassen wir zusammen, wie DAG und Blockchain im Vergleich zueinander abschneiden, indem wir die Vor‑ und Nachteile jedes Modells auflisten.

DAG‑Vorteile:

• DAG eliminiert die Notwendigkeit von Mining und teurer Mining‑Ausrüstung
• Da es kein Mining gibt, gibt es keine Miner, was ebenfalls bedeutet, dass Mining‑Gebühren entfallen
• Kein Mining bedeutet zudem, dass DAG‑basierte Projekte nicht so viel Energie wie Blockchains benötigen
• All diese Vorteile machen DAG gut geeignet für Mikrotransaktionen und ein hohes Transaktionsvolumen

DAG‑Nachteile:

• Ein geringes Transaktionsvolumen macht es anfälliger für Angriffe
• Derzeit noch in sehr frühen Phasen
• Es hat noch keine vollständige Dezentralisierung erreicht

Blockchain‑Vorteile:

• Nach über 13 Jahren Entwicklung und Wachstum ist die Blockchain heute eine etablierte Technologie
• Sie wird in der gesamten Krypto‑Industrie weit verbreitet eingesetzt
• Blockchain ist hochsicher, unveränderlich und transparent
• Selbst die am wenigsten skalierbaren Blockchains sind bei hochwertigen Transaktionen kosteneffizient

Blockchain‑Nachteile:

• Einige der größten und am häufigsten genutzten Chains haben extrem hohe Transaktionsgebühren
• Die meisten Blockchains kämpfen mit Skalierbarkeit und Verarbeitungsgeschwindigkeit von Transaktionen
• PoW‑Blockchains erfordern Mining und große Energiemengen
• Sie benötigen viel Speicherplatz und Netzwerkbandbreite

Fazit

Während die Blockchain‑Technologie gezeigt hat, dass es andere, modernere Methoden zur Transaktionsverarbeitung gibt, war sie möglicherweise nur der erste Schritt zur Erreichung der ultimativen Lösung und nicht die endgültige Lösung selbst. DAGs könnten der zweite Schritt auf diesem Weg sein oder die Lösung, die über Jahre, Jahrzehnte oder länger bestehen bleibt.

Zu diesem Zeitpunkt ist es noch zu früh, das gesamte Spektrum der potenziellen Vorteile von DAGs anzunehmen, da sie noch zu jung sind. Angesichts dessen, was sie bereits besser als die Blockchain leisten, ist es jedoch nicht übertrieben zu behaupten, dass weitere Entwicklungen dazu führen könnten, dass DAGs ein bevorzugtes Modell gegenüber der heutigen Blockchain werden.

Es ist möglich, dass sie in Zukunft den DLT‑Sektor dominieren werden, oder sie könnten eine parallele Lösung zur Blockchain darstellen. Für den Moment ist es wichtig zu beachten, dass sie ein enormes Potenzial besitzen und es sich lohnt, ihre Entwicklung im Auge zu behalten.