Die Internet der Dinge (IOT) Revolution: IOTA!

Das Internet-of-Things (IoT) ist keine Träumerei mehr. Längst werden sämtliche Geräte an das Internet angebunden. Hierbei sind Philips Hue, die Oral B Smart Brush oder per App steuerbare Heizungen nur noch die Spitze des Eisbergs. Die Liste der Geräte ist so groß wie die Zukunftsvision: Der Kühlschrank, der selbst Essen nachbestellt oder das Auto das minutengenau den Parkplatz bezahlt – bald soll jedes Gerät aus dem Alltag mit anderen Geräten selbstständig kommunizieren und diese auch bezahlen können. Der Nachfrage wäre gigantisch, die Zeiteinsparungen enorm. Aber mit technologischem Fortschritt geht immer zunächst ein Sicherheitsproblem einher. Erst kürzlich wurde eine große Anzahl an IoT-Geräte gehackt, um eine gebündelte DDos-Attacke auf Twitter, Github, AirBnB & Co. durchzuführen. Es wird also eine Technologie benötigt, die die Geräte sicher untereinander kommunizieren lässt und im Optimalfall auch noch ein Zahlungssystem bereitstellt, sobald monetäre Transaktionen innerhalb des IoT durchgeführt werden müssen. Genau diese Technologie ist IOTA. Doch bevor man das Konzept hinter IOTA verstehen kann, muss man zuerst die Blockchaintechnologie und Bitcoin verstehen.

Blockchain, Bitcoin und deren Limits

2008 wurde anonym ein Whitepaper veröffentlicht, welches ein schnelles und dezentrales Zahlungssystem basierend auf dem Internet vorstellte. Die Rede ist von Bitcoin (Abkürzung BTC oder auch XBT), der Onlinewährung, die am heutigen Tag ~700$ das Bitcoin kostet und weltweit monetäre Transaktionen innerhalb weniger Minuten ermöglicht. Bitcoin ist komplett dezentralisiert, d.h. es unterliegt weder Entscheidungen von Regierungen oder Banken, noch kann es ausfallen. Alles ist im Programmcode genau festgelegt und funktioniert über synchronisierte Peer-to-Peer Verbindungen. Transaktionen werden hierbei in sog. Blocks gegliedert, die wiederum aneinandergereiht werden (daraus entsteht die sog. Blockchain). Die Weiterverarbeitung des jeweiligen Blocks erfolgt durch einen sog. „Miner“, also Computer von Menschen, die über eine Peer-to-Peer Verbindung miteinander verbunden sind. Miner haben mehrere Aufgaben. Zum einen stellen sie die Rechenkraft, um neue Blocks zu generieren. Denn es gilt: der intrinsische Gegenwert eines Bitcoins wird initial durch die Stromkosten des Miners gestellt. Dabei stehen die Miner untereinander im direkten Wettbewerb. Es kann beliebig viele Miner geben. Der Wettbewerb besteht darin, mit dem Computer eine Rechenaufgabe zu lösen – hierbei ist relevant: je mehr Rechenleistung (Hash-Power) desto wahrscheinlicher, dass man die Aufgabe löst. Jedoch passt sich die Schwierigkeit der Aufgabe der Gesamtrechenleistung aller Miner an) um den nächsten Block zu minen. Wenn sie sich erfolgreich gegenüber den anderen Minern durchgesetzt haben erhalten sie alle Transaktionsgebühren aller Transaktionen, die in diesem Block enthalten sind sowie einen Bonus (durch den Bonus entsteht eine festgelegte Inflation; Der Bonus nimmt über eine definierte Zeitspanne ab, bis er schließlich Null erreicht).

Eine weitere Aufgabe eines Miners ist, die Hash-Power des Netzwerkes dezentral aufrechtzuerhalten. Selbige darf nie über 50% bei einem Miner liegen, da sonst eine “dominante” Blockchain gebildet werden kann, die ab dem Zeitpunkt weder dezentral noch sicher ist. Eine breite Aufteilung der von Minern gestellten Rechenleistung ist also eine Grundvoraussetzung für eine sichere Bitcoin-Blockchain. 

Es können maximal 21 Millionen Bitcoins generiert werden. Diese Anzahl klingt gering, wird aber durch die hohe Anzahl an Nachkommstellen ausgeglichen. Die kleinste Einheit beim Euro ist Cent. Beim Bitcoin wird selbige Satoshi genannt (nach dem anonymen “Erschaffer Satoshi Nakamoto”). Ein Satoshi ist dabei gerade mal 0.00000001 BTC, also ein hundert Millionstel eines Bitcoins. Auf diese Weise kann selbst bei einer ernormen Wertsteigerung und einem Währungsersatz auf globaler Ebene mit kleinsten Werten gehandelt werden.  

Wie wird nun die Sicherheit in einem solchen Netzwerk garantiert? Eine wichtige Rolle spielt hierbei die Verschlüsselung der Blocks mithilfe eines Hash-Algorithmus. Solche Hashes sind praktisch nicht zu entschlüsseln, denn der Aufwand steht in keinem Verhältnis zum Nutzen. Somit ist die Blockchain rückwirkend nicht mehr veränderbar. Um die Bitcoin-Software nutzen zu können, muss daher jeder Nutzer zunächst die gesamte Blockchain herunterladen. Diese authentifiziert dann den Nutzer gegenüber anderen Nutzern im Bitcoin Netzwerk. Dieses Verfahren lässt nur eine Schwachstelle offen: Die Schnittstelle Software <-> Nutzer.

Basierend auf diesem Konzept gibt es zahlreiche weitere dezentralisierte Währungen, die sich auf unterschiedliche use-cases spezialisiertert haben: Ethereum, Dogecoin, Nxt, Steem und viele weitere. Nicht alle streben dabei einen Währungsersatz an, sondern nutzen die Blockchain-Technologie für Datensicherung, Anonymität oder das Internet der Dinge. Diese und auch Bitcoin selbst haben jedoch aufgrund der zugrundeliegenden Blockchaintechnologie zwei entscheidende Nachteile. Zum Einen die Skalierbarkeit: Je mehr Transaktionen durchgeführt werden, desto mehr Probleme bekommt ein Blockchain-Netzwerk. Durch die steigende Anzahl an Transaktionen, wird der Platz innerhalb eines Blocks ausgereizt. Diese Blockgröße führte jüngst zu der nachhaltigen “Blocksize-debate”, die dem Bitcoin noch immer vor einige Probleme stellt, die bisher nicht gelöst sind. Die Blockgröße muss also mit dem erhöhten Aufkommen von Transaktionen steigen, das jedoch tut sie bisher nicht. Der größte Nachteil allerdings sind die Transaktionskosten, die benötigt werden, um die Weiterverarbeitung von Blocks zu garantieren und zugleich als “Spamschutz” dienen, um das unnötige Verbrauchen von Block-Platz einzudämmen. Hierdurch werden Mikrotransaktionen, für die es einen stark wachsenden Bedarf gibt, unwirtschaftlich (als Beispiel: Ein Nutzer möchte eine Transaktion über 0,00001$ durchführen, aber die Transaktionsgebühr kostet 0,07$). Diese Nachteile machen die Blockchaintechnologie zur Anwendung im Bereich IoT unattraktiv. Wie also eine sichere Kommunikation sowie eine schnelle Bezahlung im Bereich IoT sicherstellen?

Die Lösung: IOTA

IOTA löst die Probleme der Blockchaintechnologie und besitzt zugleich dieselbe Sicherheit, mehr sogar: denn IOTA ist Quantum-Computer resistent, als erste Technologie seiner Art. Je mehr Transaktionen, desto schneller wird das IOTA Netzwerk. Auch sind Transaktionen komplett kostenfrei. Der Unterschied zu herkömmlichen Cryptowährung liegt hierbei in der Verwendung eines Tangles statt einer Blockchain. Die Transaktionen sind in einer Art Strang angeordnet, wobei jede Transaktion zwei vorhergehende Transaktionen bestätigt. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit der Weiterverarbeitung von Blocks und somit auch die Transaktionsgebühr. Es gibt keine eingebaute Inflation.

Die Skalierbarkeit ist also ein großer Vorteil des Tangles. Auch das Minen neuer Blocks entfällt. Eine Mehrheitsattacke, bei der über 50% der Hash-Power bei einem Miner liegen, ist somit nicht möglich. 

Bedenkt man die schier grenzenlose Anzahl an Geräten innerhalb des IoT, ist die Anzahl an Satoshis im Bitcoin-Netzwerk zu gering angesetzt, um in Zukunft jeden Bedarf zu decken. IOTA hat daher eine signifikant höhere Anzahl an kleinsten Einheiten vorgesehen. 

IOTA stellt also die ideale Technik zur Verwendung im IoT Bereich zur Verfügung. Zurzeit befindet sich IOTA noch in der Entwicklungsphase, doch bereits jetzt haben zahlreiche Firmen Interesse an der Blockchaintechnologie 3.0. Es wird erwartet, dass IOTA noch Ende dieses Jahres an den Crypto-Börsen gelistet wird.

Internet der Dinge und Mikro-Bezahlungen mit IOTA

Mikro-Bezahlungen sind geringe Geldbeträge, die, um kleine Handel durchzuführen, im Bereich von 1 Cent bis 5 Euro durchgeführt werden. So wie Kaffee aus dem Automaten, Mp3-Lieder Download oder zeitweilige Medienlizenzen bei Amazon-Prime, am besten vom Auto aus.

Diese Käufe stellen bestimmte Ansprüche an Anbieter, um die Nutzer ohne viel Zeitaufwand und sicher das jeweilige Produkt erwerben zu lassen.

Wikipedia liefert eine anschauliche Liste an Bedingungen, die ein solches System optimalerweise liefern muss.

Entsprechende Zahlungssysteme wurden immer weiterentwickelt. Eins der bekanntesten ist Paypal, doch auch pre-paid Systeme oder NFC-Zahlsysteme finden immer mehr Anwendung in den Märkten. 

Dabei ist zu beachten, dass keines der Systeme in der Lage ist, alle Anforderungen abzudecken. Es finden sich weder vollständig betrugssichere Systeme, noch sind alle schnell im Bezahlvorgang. Ein optimales System müsste also in der Lage sein, alle oben genannten Anforderungen zu liefern. Da IOTA, im Falle einer breiten Martakzeptanz, über ein redundant ausgelegtes Netzwerk verfügt, wäre der Tangle extrem schnell. “Portemonnaie-Programme” auf mobilen Endgeräten machen das Bezahlen in nahezu jeder Lage zu einem Arm-wink, sodass die IOTA’s in wenigen Sekunden verschickt würden.

Die Idee: Transaktionen sollen immer möglich sein, auch wenn die Beträge extrem klein sind. Da IOTA keine Transaktionsgebühren verlangt, eine Selbstverständlichkeit. Die Sicherheitseigenschaften des Tangles sind zudem ein Garant dafür, dass das System unknackbar ist. Die Dezentralisierung verhindert Systemausfälle und die Implementierung der Open-source Software ist für Unternehmen eine Leichtigkeit. Da IOTA besonders für das Internet der Dinge geschaffen wurde, ist es natürlich im Bereich der industriellen Sensortechnik interessant, welche Sicherheitsprotokolle voraussetzt.

Internet der Dinge und Sicherheitsprotokolle mit IOTA

Jüngst wurde, wie bereits erwähnt, das bestehende Netz an Geräten missbraucht um sogenannte Distributed-Denial-of-Service Attacken (DDoS) auf besondere infrastrukturelle Punkte im Web durchzuführen. Diese Attacke übernimmt die Sendefähigkeit von zahllosen angebundenen Geräten und nutzt diese, um gemeinsam bestimmte Server anzusprechen. Das führt in den meisten Fällen zu “Datenstaus” und Ausfällen, da Attacken dieser Größenordnung Teile des Internets einfach blockieren können. Das war möglich, weil die Vernetzung von Milliarden Geräten ohne die notwendigen Sicherheitsgrundlagen im Fokus der Industrie stand, die Abschirmung vor schädlichen Zugriffen jedoch nicht. Ein unknackbares Sicherheitsprotokoll ist also unerlässlich. Der gerichtete azyklische Graph: Tangle von IOTA ist aus diesem Zweck so konzipiert worden, dass Ausseneingriffe nicht mehr möglich sind.

Selbst Zukunftskonstrukte wie der Quanten-Computer trifft bei dem synchronisierten Tangle auf Widerstand, sodass IOTA das einzige System ist, welches auch auf diesen Fall vorbereitet ist. Anwendungsfälle für IOTA sind somit nicht mehr auf einzelne Dinge begrenzbar. IOTA bietet die Technologie um nahezu alle vernetzten Systeme sicher und schnell zu ersetzen. Egal ob Sensortechnik, Datenabfragen, Zahlungssysteme, Sicherheitsprotokolle, adaptive Systeme zu Energieeinsparungen oder Integritätssysteme zur Betrugsprävention. Die schiere Anzahl an Möglichkeiten ist der interessante Aspekt, der IOTA zu der interessantesten Technologie 2016 macht. IOTA befindet sich momentan in der Beta-phase, in der hunderte Tech-Interessierte an dem Aufbau des Netzwerkes mitarbeiten, Probleme besprechen und “Proof-of-Concepts” entwickeln, bevor es dann vermutlich noch Ende 2016 gehandelt werden kann. Die Gründer David Sønstebø, Dominik Schiener und viele weitere leisten dabei beispielgebende Arbeit, um das Ökosystem IOTA nachhaltig aufzustellen und das Internet der Dinge zu revolutionieren.

Es bleibt daher abzuwarten inwiefern 2017 das Jahr von IOTA wird, wir sind gespannt!

Lukas Fiedler (Slackname @moodledidoodledi), Steffen Vogt (Slackname @limo)

Zum weiteren Verständnis und zum Start in die IOTA Welt kann man hier weiterführende Informationen finden:

Blockeigene Linkliste: http://www.tangleblog.com/iota-related-links/

Hervorragende Deutsch/Englische Support-Seite: http://iotasupport.com/

Bild-Quellen:

http://iot.do/wp-content/uploads/sites/2/2016/09/IoT.jpg

https://bitcointalk.org/index.php?topic=130619.0

https://de.wikipedia.org/wiki/Micropayment

http://winfwiki.wi-fom.de/images/9/9a/Internetofthings_Trueffelpix_@fotolia_2015.jpg