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Wie funktioniert Hashgraph

Wie funktioniert Hashgraph?

Bildung

In den letzten paar Wochen erfuhr eine neue Technologie namens Hashgraph viel Aufmerksamkeit. Bis jetzt weiß allerdings kaum jemand um was es sich dabei überhaupt wirklich handelt. Der Swirlds Group zufolge ist es ein Konsensus-Algorithmus basierend auf einer Distributed-Ledger-Technologie (DLT) mit den folgenden Eigenschaften:

  • Schnelligkeit: 250.000+ Transaktionen pro Sekunde
  • Fair: Konsens Zeitstempel
  • Sicher: Asynchrone Byzantinische Fehlertoleranz (aBFT)

Im folgenden Artikel stellen wir dar, wie der Algorithmus funktioniert. In meinem letzten Post gibt es mehr Informationen zum Launch-Event.

Wie funktioniert das?

Hashgraphs Whitepaper beschreibt es als einen Algorithmus mit garantierter Byzantinischer Fehlertoleranz. Bei Byzantinischer Fehlertoleranz handelte es sich um die Fähigkeit eines Algorithmus, die Ausführung des Algorithmus ungeachtet eines möglichen Byzantinischen Fehlers in einem verteilten System auszuführen. In einem Byzantinischen Fehler kann ein System-Komponent wie beispielsweise ein Server widersprüchliche Informationen an Fehlererkennungssysteme senden.

Hashgraph verwendet zwei außergewöhnliche Funktionen um schnelle, robuste und sichere Transaktionen zu erreichen:

  • Gossip Protokoll
  • Virtual Voting

Hashgraph nutzt ein Gossip Protokoll. Einfach erklärt ist es ein Gruppen-Kommunikations-Protokoll. Alice wird also beispielsweise einen Nutzer des Netzwerks willkürlich wählen und diesem, nennen wir ihn Bob, wird sie die Mehrzahl der Information, die ihr bekannt ist zeigen. Dann wiederholt Alice dies mit einem weiteren zufälligen Netzwerk-Nutzer. Auch Bob sucht sich zufällige Netzwerk-Nutzer, mit denen er diese Daten teilt, Nutzer welche wiederum selbst die Daten weitergeben.  So entsteht ein Kommunikations-Verfahren, in dem die Information eines einzelnen Netzwerk-Nutzers exponentiell schnell mit dem gesamten Netzwerk geteilt wird.

Wir stellen es mal grafisch dar:

Hashgraph1

Das oben dargestellte Diagram stellt einen Hashgraph dar. Es entwickelt sich aufwärts steigend. Jeder Teilnehmer speichert eine Kopie des Hashgraphs. In diesem Beispiel haben wir 4 Teilnehmer (Full Nodes). Bei den Teilnehmern handelt es sich um Alice, Bob, Carol und Dave welche wir hier mit A, B, C und D abkürzen. Jeder Teilnehmer generiert ein Event, welches hier mit einem grauen Kreis dargestellt wird. Nun beginnt das Gossip Protokoll seine Arbeit.

Hashgraph2

Bob entscheidet sich in einer zufälligen Auswahl dazu seine Information mit Dave zu teilen. Sobald diese Verbindung via Internet erreicht wird, teilt Bob alle Informationen mit Dave von denen Dave noch nichts wusste. Im oben dargestellten Diagramm wird deutlich dass es sich hierbei nur um ein Event handelt, nämlich das Event, welches Bob am Anfang generierte. Dave generiert nun ein neues Event. Dieses verbindet Dave’s erstes Event und Bob’s Event. Der Hashgraph bildet also ein System, das darstellt wie die Teilnehmer des Netzwerks miteinander kommuniziert haben.

Hashgraph3

Wenn Dave nun wieder zufällig mit Bob Informationen austauscht, dann hat Bob drei Events, das erste Event von Dave und Bob sowie das eben erstellte Event von Dave. Dieser Informationsaustausch wiederholt sich, bis der Hashgraph so aussieht:

hash3

Virtual Voting („Virtuelle Abstimmung“): Wenn ein Datenaustausch / eine Transaktion 2/3 des Hubs im System darstellen kann, dann wird dieses Event als legitimes Event betrachtet. Dies erlaubt dem Algorithmus einem Byzantinischen Fehler tolerant gegenüber zu sein. Dadurch kann das Netzwerk seine Funktion ausführen, selbst wenn 33% des Hubs Byzantinische Fehler aufwirft.

hash4

Hashgraph wurde als komplett asynchron Byzantinisch entwickelt. Dies bedeutet, dass es keine Annahmen darüber macht, wie schnell Nachrichten über das Internet gesendet werden. Diese Funktionsweise macht es resistent gegenüber DDOS-Attacken, Botnetzen und Firewalls. Der Hashgraph Algorithmus funktioniert ohne Proof-of-Work Framework und kann zeitgleich als günstiges und leistungsstarkes Netzwerk ohne Ausfälle agieren. Hashgraph beseitigt die Notwendigkeit für umfassende Berechnungen und verbessert die Ausführungseinsicht des Bitcoin-Netzwerks. Bitcoin’s Kern-Technologie funktioniert mit maximal 7 Transaktionen pro Sekunde. Hashgraph hingegen ist lediglich eingeschränkt in Verbindung mit Datenübertragungskapazität und kann mehr als 250.000 Transaktionen pro Sekunde ausführen.

Es ist noch zu früh zu sagen, ob Hashgraph besser als Blockchain ist. Was allerdings gesagt werden kann, ist dass die Innovation, die hinter Hashgraph steckt, beeindruckend ist.

Großbritannien bildet eine „Crypto Task Force“ um mögliche Risiken und Verwendungszwecke von Kryptowährungen zu untersuchen.

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