Gerichteter azyklischer Graph (DAG) in der Blockchain
· 47 Minuten Lesezeit
Was ist ein DAG und wie unterscheidet er sich von einer Blockchain?
Ein Gerichteter azyklischer Graph (DAG) ist eine Art von Datenstruktur, die aus Scheitelpunkten (Knoten) besteht, die durch gerichtete Kanten verbunden sind, die niemals einen Zyklus bilden. Im Kontext von Distributed Ledgern organisiert ein DAG-basiertes Ledger Transaktionen oder Ereignisse in einem webartigen Graphen statt in einer einzigen sequenziellen Kette. Das bedeutet, dass im Gegensatz zu einer traditionellen Blockchain, bei der jeder neue Block nur einen Vorgänger referenziert (wodurch eine lineare Kette entsteht), ein Knoten in einem DAG mehrere frühere Transaktionen oder Blöcke referenzieren kann. Infolgedessen können viele Transaktionen parallel bestätigt werden, anstatt streng nacheinander in chronologischen Blöcken.
Um den Unterschied zu verdeutlichen: Wenn eine Blockchain wie eine lange Kette von Blöcken aussieht (wobei jeder Block viele Transaktionen enthält), ähnelt ein DAG-basiertes Ledger eher einem Baum oder einem Netz einzelner Transaktionen. Jede neue Transaktion in einem DAG kann sich an eine oder mehrere frühere Transaktionen anhängen (und diese dadurch validieren), anstatt darauf zu warten, in den nächsten einzelnen Block verpackt zu werden. Dieser strukturelle Unterschied führt zu mehreren wesentlichen Unterscheidungen:
- Parallele Validierung: In Blockchains fügen Miner/Validierer jeweils einen Block zur Kette hinzu, sodass Transaktionen in Batches pro neuem Block bestätigt werden. In DAGs können mehrere Transaktionen (oder kleine „Blöcke“ von Transaktionen) gleichzeitig hinzugefügt werden, da jede an verschiedene Teile des Graphen angehängt werden kann. Diese Parallelisierung bedeutet, dass DAG-Netzwerke nicht darauf warten müssen, dass eine einzelne lange Kette Block für Block wächst.
- Keine globale sequentielle Reihenfolge: Eine Blockchain erzeugt von Natur aus eine Gesamtreihenfolge von Transaktionen (jeder Block hat einen festen Platz in einer Sequenz). Ein DAG-Ledger hingegen bildet eine partielle Reihenfolge von Transaktionen. Es gibt keinen einzelnen „neuesten Block“, auf den alle Transaktionen warten; stattdessen können viele Spitzen des Graphen koexistieren und gleichzeitig erweitert werden. Konsensprotokolle sind dann erforderlich, um die Reihenfolge oder Gültigkeit von Transaktionen im DAG letztendlich zu klären oder zu vereinbaren.
- Transaktionsbestätigung: In einer Blockchain werden Transaktionen bestätigt, wenn sie in einem geminten/validierten Block enthalten sind und dieser Block Teil der akzeptierten Kette wird (oft nachdem weitere Blöcke hinzugefügt wurden). In DAG-Systemen hilft eine neue Transaktion selbst, frühere Transaktionen zu bestätigen, indem sie diese referenziert. Zum Beispiel muss im IOTA Tangle (ein DAG) jede Transaktion zwei frühere Transaktionen genehmigen, wodurch Benutzer effektiv die Transaktionen des jeweils anderen gemeinsam validieren. Dies hebt die strikte Trennung zwischen „Transaktionserstellern“ und „Validierern“ auf, die beim Blockchain-Mining besteht – jeder Teilnehmer, der eine Transaktion ausgibt, leistet auch ein wenig Validierungsarbeit.
Wichtig ist, dass eine Blockchain tatsächlich ein Spezialfall eines DAG ist – ein DAG, der auf eine einzige Kette von Blöcken beschränkt wurde. Beide sind Formen der Distributed-Ledger-Technologie (DLT) und teilen Ziele wie Unveränderlichkeit und Dezentralisierung. DAG-basierte Ledger sind jedoch „blocklos“ oder Multi-Parent in ihrer Struktur, was ihnen in der Praxis unterschiedliche Eigenschaften verleiht. Traditionelle Blockchains wie Bitcoin und Ethereum verwenden sequentielle Blöcke und verwerfen oft konkurrierende Blöcke (Forks), während DAG-Ledger versuchen, alle Transaktionen zu integrieren und anzuordnen, ohne Konflikte zu verwerfen. Dieser grundlegende Unterschied legt den Grundstein für die unten detaillierten Leistungs- und Designkontraste.
Technischer Vergleich: DAG- vs. Blockchain-Architektur
Um DAGs und Blockchains besser zu verstehen, können wir ihre Architekturen und Validierungsprozesse vergleichen:
- Datenstruktur: Blockchains speichern Daten in Blöcken, die in einer linearen Sequenz verknüpft sind (jeder Block enthält viele Transaktionen und verweist auf einen einzelnen vorherigen Block, wodurch eine lange Kette entsteht). DAG-Ledger verwenden eine Graphstruktur: Jeder Knoten im Graphen repräsentiert eine Transaktion oder einen Ereignisblock und kann auf mehrere vorherige Knoten verweisen. Dieser gerichtete Graph hat keine Zyklen, was bedeutet, dass man, wenn man den Links „rückwärts“ folgt, niemals zu einer Transaktion zurückkehren kann, von der man begonnen hat. Das Fehlen von Zyklen ermöglicht eine topologische Sortierung von Transaktionen (eine Möglichkeit, sie so zu sortieren, dass jede Referenz nach der referenzierten Transaktion kommt). Kurz gesagt: Blockchains = eindimensionale Kette, DAGs = mehrdimensionaler Graph.
- Durchsatz und Parallelität: Aufgrund der strukturellen Unterschiede handhaben Blockchains und DAGs den Durchsatz unterschiedlich. Eine Blockchain fügt selbst unter optimalen Bedingungen Blöcke einzeln hinzu (oft wartet sie darauf, dass jeder Block validiert und netzwerkweit verbreitet wird, bevor der nächste folgt). Dies begrenzt den Transaktionsdurchsatz von Natur aus – zum Beispiel erreicht Bitcoin durchschnittlich 5–7 Transaktionen pro Sekunde (TPS) und Ethereum ~15–30 TPS unter dem klassischen Proof-of-Work-Design. DAG-basierte Systeme hingegen ermöglichen es, dass viele neue Transaktionen/Blöcke gleichzeitig in das Ledger gelangen. Mehrere Transaktionszweige können gleichzeitig wachsen und sich später miteinander verbinden, wodurch der potenzielle Durchsatz dramatisch erhöht wird. Einige moderne DAG-Netzwerke beanspruchen einen Durchsatz von Tausenden von TPS, der die Kapazität traditioneller Zahlungsnetzwerke erreicht oder übertrifft.
- Transaktionsvalidierungsprozess: In Blockchain-Netzwerken warten Transaktionen in einem Mempool und werden validiert, wenn ein Miner oder Validierer sie in einen neuen Block packt, dann überprüfen andere Knoten diesen Block anhand der Historie. In DAG-Netzwerken ist die Validierung oft kontinuierlicher und dezentraler: Jede neue Transaktion führt eine Validierungsaktion durch, indem sie frühere Transaktionen referenziert (genehmigt). Zum Beispiel muss jede Transaktion im IOTA Tangle zwei frühere Transaktionen bestätigen, indem sie deren Gültigkeit überprüft und einen kleinen Proof-of-Work durchführt, wodurch sie für diese Transaktionen „stimmt“. Im Block-Lattice-DAG von Nano bilden die Transaktionen jedes Kontos eine eigene Kette und werden durch Abstimmungen von Repräsentantenknoten validiert (mehr dazu später). Der Nettoeffekt ist, dass DAGs die Validierungsarbeit verteilen: Anstatt dass ein einzelner Blockproduzent eine Reihe von Transaktionen validiert, validieren jeder Teilnehmer oder viele Validierer gleichzeitig verschiedene Transaktionen.
- Konsensmechanismus: Sowohl Blockchains als auch DAGs benötigen eine Möglichkeit für das Netzwerk, sich auf den Zustand des Ledgers zu einigen (welche Transaktionen bestätigt sind und in welcher Reihenfolge). In Blockchains kommt der Konsens oft von Proof of Work oder Proof of Stake, die den nächsten Block produzieren, und der Regel „längste (oder schwerste) Kette gewinnt“. In DAG-Ledgern kann der Konsens komplexer sein, da es keine einzelne Kette gibt. Verschiedene DAG-Projekte verwenden unterschiedliche Ansätze: Einige verwenden Gossip-Protokolle und virtuelles Voting (wie bei Hedera Hashgraph), um sich auf die Transaktionsreihenfolge zu einigen, andere verwenden Markov Chain Monte Carlo Tip Selection (IOTA’s früherer Ansatz) oder andere Abstimmungsschemata, um zu entscheiden, welche Zweige des Graphen bevorzugt werden. Spezifische Konsensmethoden in DAG-Systemen werden wir in einem späteren Abschnitt besprechen. Im Allgemeinen kann das Erreichen einer netzwerkweiten Einigung in einem DAG in Bezug auf den Durchsatz schneller sein, erfordert jedoch ein sorgfältiges Design, um Konflikte (wie Double-Spend-Versuche) zu handhaben, da mehrere Transaktionen parallel existieren können, bevor eine endgültige Reihenfolge festgelegt wird.
- Fork-Behandlung: In einer Blockchain führt ein „Fork“ (zwei Blöcke, die fast gleichzeitig gemint werden) dazu, dass ein Zweig schließlich gewinnt (längste Kette) und der andere verwaist (verworfen) wird, was die Arbeit am verwaisten Block verschwendet. In einem DAG ist die Philosophie, Forks als zusätzliche Zweige des Graphen zu akzeptieren, anstatt sie zu verschwenden. Der DAG wird beide Forks integrieren; der Konsensalgorithmus bestimmt dann, welche Transaktionen letztendlich bestätigt werden (oder wie widersprüchliche Transaktionen gelöst werden), ohne einen ganzen Zweig zu verwerfen. Das bedeutet, dass keine Mining-Leistung oder Anstrengung für veraltete Blöcke verschwendet wird, was zur Effizienz beiträgt. Zum Beispiel versucht Conflux’ Tree-Graph (ein PoW-DAG), alle Blöcke in das Ledger aufzunehmen und sie zu ordnen, anstatt sie zu verwaisten, wodurch 100 % der produzierten Blöcke genutzt werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Blockchains eine einfachere, streng geordnete Struktur bieten, bei der die Validierung Block für Block erfolgt, während DAGs eine komplexere Graphstruktur bereitstellen, die eine asynchrone und parallele Transaktionsverarbeitung ermöglicht. DAG-basierte Ledger müssen zusätzliche Konsenslogik anwenden, um diese Komplexität zu verwalten, versprechen aber einen deutlich höheren Durchsatz und Effizienz, indem sie die volle Kapazität des Netzwerks nutzen, anstatt eine Einzeldateiwarteschlange von Blöcken zu erzwingen.
Vorteile von DAG-basierten Blockchain-Systemen
DAG-Architekturen wurden primär eingeführt, um die Einschränkungen traditioneller Blockchains in Bezug auf Skalierbarkeit, Geschwindigkeit und Kosten zu überwinden. Hier sind die Hauptvorteile von DAG-basierten Distributed Ledgern:
- Hohe Skalierbarkeit & Durchsatz: DAG-Netzwerke können einen hohen Transaktionsdurchsatz erreichen, da sie viele Transaktionen parallel verarbeiten. Da es keinen einzelnen Kettenengpass gibt, kann die TPS (Transaktionen pro Sekunde) mit der Netzwerkaktivität skalieren. Tatsächlich haben einige DAG-Protokolle einen Durchsatz in der Größenordnung von Tausenden von TPS demonstriert. Zum Beispiel hat Hedera Hashgraph die Kapazität, über 10.000 Transaktionen pro Sekunde in der Basisschicht zu verarbeiten, was Bitcoin oder Ethereum weit übertrifft. In der Praxis hat Hedera gezeigt, dass Transaktionen in etwa 3–5 Sekunden finalisiert werden, verglichen mit den Minuten oder längeren Bestätigungszeiten auf PoW-Blockchains. Sogar DAG-basierte Smart-Contract-Plattformen wie Fantom haben unter normalen Lasten eine nahezu sofortige Finalität (~1–2 Sekunden) für Transaktionen erreicht. Diese Skalierbarkeit macht DAGs attraktiv für Anwendungen, die ein hohes Volumen erfordern, wie IoT-Mikrotransaktionen oder Echtzeit-Datenströme.
- Niedrige Transaktionskosten (gebührenfrei oder minimale Gebühren): Viele DAG-basierte Ledger rühmen sich mit vernachlässigbaren Gebühren oder sogar gebührenfreien Transaktionen. Konstruktionsbedingt verlassen sie sich oft nicht auf Miner, die Blockbelohnungen oder Gebühren erwarten; zum Beispiel gibt es bei IOTA und Nano keine obligatorischen Transaktionsgebühren – eine entscheidende Eigenschaft für Mikrozahlungen im IoT und im täglichen Gebrauch. Wo Gebühren existieren (z. B. Hedera oder Fantom), sind sie tendenziell sehr niedrig und vorhersehbar, da das Netzwerk die Last ohne Bieterkriege um begrenzten Blockplatz bewältigen kann. Hedera-Transaktionen kosten etwa 0,0001 US-Dollar an Gebühren (ein Zehntausendstel eines Dollars), ein winziger Bruchteil der typischen Blockchain-Gebühren. Solch niedrige Kosten eröffnen Anwendungsfälle wie Hochfrequenztransaktionen oder winzige Zahlungen, die auf gebührenintensiven Ketten undurchführbar wären. Da DAGs alle gültigen Transaktionen einschließen, anstatt einige im Falle von Forks zu verwerfen, gibt es weniger „verschwendete“ Arbeit – was indirekt dazu beiträgt, die Kosten durch effiziente Ressourcennutzung niedrig zu halten.
- Schnelle Bestätigung und geringe Latenz: In DAG-Ledgern müssen Transaktionen nicht auf die Aufnahme in einen globalen Block warten, sodass die Bestätigung schneller erfolgen kann. Viele DAG-Systeme erreichen eine schnelle Finalität – den Zeitpunkt, an dem eine Transaktion als dauerhaft bestätigt gilt. Zum Beispiel finalisiert der Konsens von Hedera Hashgraph Transaktionen typischerweise innerhalb weniger Sekunden mit 100 %iger Sicherheit (aBFT-Finalität). Nanos Netzwerk sieht Transaktionen oft in <1 Sekunde bestätigt, dank seines leichten Abstimmungsprozesses. Diese geringe Latenz verbessert die Benutzererfahrung, indem Transaktionen nahezu sofort erscheinen, was für reale Zahlungen und interaktive Anwendungen wichtig ist.
- Energieeffizienz: DAG-basierte Netzwerke erfordern oft nicht das intensive Proof-of-Work-Mining, das viele Blockchains verwenden, was sie weitaus energieeffizienter macht. Selbst im Vergleich zu Proof-of-Stake-Blockchains verbrauchen einige DAG-Netzwerke pro Transaktion nur minimale Energie. Zum Beispiel verbraucht eine einzelne Hedera Hashgraph-Transaktion in der Größenordnung von 0,0001 kWh (Kilowattstunde) Energie. Dies ist um mehrere Größenordnungen weniger als Bitcoin (das Hunderte von kWh pro Transaktion verbrauchen kann) oder sogar viele PoS-Ketten. Die Effizienz ergibt sich aus der Eliminierung verschwenderischer Berechnungen (kein Mining-Wettlauf) und dem Nicht-Verwerfen von Transaktionsversuchen. Würden Blockchain-Netzwerke universell auf DAG-basierte Modelle umgestellt, könnten die Energieeinsparungen monumental sein. Der CO2-Fußabdruck von DAG-Netzwerken wie Hedera ist so gering, dass sein gesamtes Netzwerk bei Berücksichtigung von Offsets CO2-negativ ist. Solche Energieeffizienz ist für eine nachhaltige Web3-Infrastruktur zunehmend entscheidend.
- Kein Mining & demokratisierte Validierung: In vielen DAG-Modellen gibt es keine ausgeprägte Miner-/Validiererrolle, die gewöhnliche Benutzer nicht ausführen könnten. Zum Beispiel hilft jeder IOTA-Benutzer, der eine Transaktion ausgibt, auch bei der Validierung zweier anderer, wodurch die Validierungsarbeit im Wesentlichen an die Ränder des Netzwerks dezentralisiert wird. Dies kann den Bedarf an leistungsstarker Mining-Hardware oder dem Staking großer Kapitalmengen zur Teilnahme am Konsens reduzieren und das Netzwerk potenziell zugänglicher machen. (Einige DAG-Netzwerke verwenden jedoch immer noch Validierer oder Koordinatoren – siehe die spätere Diskussion über Konsens und Dezentralisierung.)
- Reibungslose Handhabung von hohem Datenverkehr: Blockchains leiden oft unter Mempool-Rückständen und Gebührenspitzen bei hoher Last (da immer nur ein Block Transaktionen gleichzeitig abwickeln kann). DAG-Netzwerke bewältigen aufgrund ihrer parallelen Natur Verkehrsspitzen im Allgemeinen eleganter. Wenn mehr Transaktionen das Netzwerk überfluten, erzeugen sie einfach mehr parallele Zweige im DAG, die das System gleichzeitig verarbeiten kann. Es gibt weniger eine harte Obergrenze für den Durchsatz (Skalierbarkeit ist eher „horizontal“). Dies führt zu einer besseren Skalierbarkeit unter Last, mit weniger Verzögerungen und nur geringfügigen Erhöhungen der Bestätigungszeiten oder Gebühren, bis zur Kapazität des Netzwerks und der Verarbeitungsleistung der Knoten. Im Wesentlichen kann ein DAG Transaktionsspitzen absorbieren, ohne so schnell zu verstopfen, was ihn für Anwendungsfälle geeignet macht, die Aktivitätsspitzen beinhalten (z. B. IoT-Geräte, die alle gleichzeitig Daten senden, oder ein virales DApp-Ereignis).
Zusammenfassend versprechen DAG-basierte Ledger schnellere, günstigere und skalierbarere Transaktionen als der klassische Blockchain-Ansatz. Sie zielen darauf ab, Massenadaptionsszenarien (Mikrozahlungen, IoT, Hochfrequenzhandel usw.) zu unterstützen, mit denen aktuelle Mainstream-Blockchains aufgrund von Durchsatz- und Kostenbeschränkungen zu kämpfen haben. Diese Vorteile gehen jedoch mit bestimmten Kompromissen und Implementierungsherausforderungen einher, die wir in späteren Abschnitten behandeln werden.
Konsensmechanismen in DAG-basierten Plattformen
Da DAG-Ledger von Natur aus keine einzelne Kette von Blöcken produzieren, erfordern sie innovative Konsensmechanismen, um Transaktionen zu validieren und sicherzustellen, dass sich alle auf den Ledger-Zustand einigen. Verschiedene Projekte haben unterschiedliche Lösungen entwickelt, die auf ihre DAG-Architektur zugeschnitten sind. Hier skizzieren wir einige bemerkenswerte Konsensansätze, die von DAG-basierten Plattformen verwendet werden:
- IOTA’s Tangle – Tip Selection und gewichtetes Voting: IOTA’s Tangle ist ein DAG von Transaktionen, der für das Internet der Dinge (IoT) entwickelt wurde. Im ursprünglichen IOTA-Modell gibt es keine Miner; stattdessen muss jede neue Transaktion einen kleinen Proof of Work durchführen und zwei vorherige Transaktionen genehmigen (dies sind die „Spitzen“ des Graphen). Diese Tip Selection erfolgt oft über einen Markov Chain Monte Carlo (MCMC)-Algorithmus, der probabilistisch auswählt, welche Spitzen genehmigt werden sollen, wobei der schwerste Subtangle bevorzugt wird, um Fragmentierung zu verhindern. Der Konsens im frühen IOTA wurde teilweise durch dieses kumulative Gewicht der Genehmigungen erreicht – je mehr zukünftige Transaktionen Ihre indirekt genehmigen, desto „bestätigter“ wird sie. Um das Netzwerk in seinen Anfängen zu sichern, verließ sich IOTA jedoch auf einen temporären zentralisierten Koordinator-Knoten, der periodische Meilenstein-Transaktionen ausgab, um das Tangle zu finalisieren. Dies war ein großer Kritikpunkt (Zentralisierung) und wird im Upgrade namens „Coordicide“ (IOTA 2.0) entfernt. In IOTA 2.0 wendet ein neues Konsensmodell einen führerlosen Konsens im Nakamoto-Stil auf einem DAG an. Im Wesentlichen führen Knoten On-Tangle-Voting durch: Wenn ein Knoten einen neuen Block anhängt, stimmt dieser Block implizit über die Gültigkeit der von ihm referenzierten Transaktionen ab. Ein Komitee von Validiererknoten (ausgewählt über einen Staking-Mechanismus) gibt Validierungsblöcke als Stimmen ab, und eine Transaktion wird bestätigt, wenn sie genügend gewichtete Genehmigungen (ein Konzept namens Approval Weight) ansammelt. Dieser Ansatz kombiniert die Idee des schwersten DAG (ähnlich der längsten Kette) mit expliziter Abstimmung, um Konsens ohne Koordinator zu erreichen. Kurz gesagt, IOTAs Konsens entwickelte sich von Tip Selection + Koordinator zu einem vollständig dezentralisierten Abstimmen über DAG-Zweige durch Knoten, um Sicherheit und schnelle Einigung über den Ledger-Zustand zu erreichen.
- Hedera Hashgraph – Gossip und virtuelles Voting (aBFT): Hedera Hashgraph verwendet einen DAG von Ereignissen in Verbindung mit einem asynchronen Byzantine Fault-Toleranten (aBFT) Konsensalgorithmus. Die Kernidee ist „Gossip über Gossip“: Jeder Knoten verbreitet schnell signierte Informationen über Transaktionen und über seine Gossip-Historie an andere Knoten. Dies erzeugt einen Hashgraph (den DAG von Ereignissen), in dem jeder Knoten schließlich weiß, was jeder andere Knoten verbreitet hat, einschließlich der Struktur, wer was wann gehört hat. Mit diesem DAG von Ereignissen implementiert Hedera virtuelles Voting. Anstatt tatsächliche Abstimmungsnachrichten zur Anordnung von Transaktionen zu senden, simulieren Knoten einen Abstimmungsalgorithmus lokal, indem sie den Graphen der Gossip-Verbindungen analysieren. Leemon Bairds Hashgraph-Algorithmus kann deterministisch berechnen, wie eine theoretische Abstimmungsrunde zur Transaktionsreihenfolge verlaufen würde, indem er die im DAG aufgezeichnete „Gossip-Netzwerk“-Historie betrachtet. Dies liefert einen Konsens-Zeitstempel und eine Gesamtreihenfolge von Transaktionen, die fair und final ist (Transaktionen werden nach der mittleren Zeit geordnet, zu der sie vom Netzwerk empfangen wurden). Der Konsens von Hashgraph ist führerlos und erreicht aBFT, was bedeutet, dass er bis zu 1/3 bösartiger Knoten tolerieren kann, ohne den Konsens zu gefährden. In der Praxis wird das Hedera-Netzwerk von einem Satz von 39 bekannten, von Organisationen betriebenen Knoten (dem Hedera Council) regiert, ist also permissioniert, aber geografisch verteilt. Der Vorteil ist ein extrem schneller und sicherer Konsens: Hedera kann Finalität in Sekunden mit garantierter Konsistenz erreichen. Der Hashgraph-Konsensmechanismus ist patentiert, wurde aber ab 2024 quelloffen gemacht und zeigt, wie DAG + innovativer Konsens (Gossip & virtuelles Voting) ein traditionelles Blockchain-Protokoll ersetzen kann.
- Fantom’s Lachesis – Führerloses PoS aBFT: Fantom ist eine Smart-Contract-Plattform, die einen DAG-basierten Konsens namens Lachesis verwendet. Lachesis ist ein aBFT Proof-of-Stake-Protokoll, das von Hashgraph inspiriert ist. In Fantom setzt jeder Validiererknoten empfangene Transaktionen zu einem Ereignisblock zusammen und fügt ihn seinem eigenen lokalen DAG von Ereignissen hinzu. Diese Ereignisblöcke enthalten Transaktionen und Referenzen zu früheren Ereignissen. Validierer verbreiten diese Ereignisblöcke asynchron aneinander – es gibt keine einzelne Sequenz, in der Blöcke produziert oder vereinbart werden müssen. Während sich Ereignisblöcke verbreiten, identifizieren die Validierer periodisch bestimmte Ereignisse als Meilensteine (oder „Root-Ereignisblöcke“), sobald eine Supermehrheit der Knoten sie gesehen hat. Lachesis ordnet dann diese finalisierten Ereignisse und committet sie zu einer finalen Opera Chain (einer traditionellen Blockchain-Datenstruktur), die als Ledger der bestätigten Blöcke fungiert. Im Wesentlichen ermöglicht der DAG von Ereignisblöcken Fantom, Konsens asynchron und sehr schnell zu erreichen, dann ist das Endergebnis eine lineare Kette für die Kompatibilität. Dies führt zu einer Finalität von etwa 1–2 Sekunden für Transaktionen auf Fantom. Lachesis hat keine Miner oder Leader, die Blöcke vorschlagen; alle Validierer tragen Ereignisblöcke bei, und das Protokoll ordnet sie deterministisch. Der Konsens wird durch ein Proof-of-Stake-Modell gesichert (Validierer müssen FTM-Token staken und werden nach Stake gewichtet). Lachesis ist auch aBFT und toleriert bis zu 1/3 fehlerhafte Knoten. Durch die Kombination von DAG-Parallelität mit einer finalen Kettenausgabe erreicht Fantom einen hohen Durchsatz (mehrere Tausend TPS in Tests), während es für Smart Contracts EVM-kompatibel bleibt. Es ist ein gutes Beispiel dafür, wie ein DAG intern zur Leistungssteigerung eingesetzt werden kann, ohne die Komplexität eines DAG auf die Anwendungsebene zu übertragen (Entwickler sehen am Ende immer noch eine normale Kette von Transaktionen).
- Nano’s Open Representative Voting (ORV): Nano ist eine Zahlung-Kryptowährung, die eine einzigartige DAG-Struktur namens Block-Lattice verwendet. In Nano hat jedes Konto seine eigene Blockchain (Account-Chain), die nur der Kontoinhaber aktualisieren kann. All diese einzelnen Ketten bilden einen DAG, da Transaktionen von verschiedenen Konten asynchron verknüpft sind (ein Senden in einer Account-Chain referenziert einen Empfang in einer anderen usw.). Der Konsens in Nano wird über einen Mechanismus namens Open Representative Voting (ORV) erreicht. Benutzer benennen einen Repräsentantenknoten für ihr Konto (dies ist eine Gewichtsdelegation, keine Sperrung von Geldern), und diese Repräsentanten stimmen über die Gültigkeit von Transaktionen ab. Jede Transaktion wird einzeln abgewickelt (es gibt keine Blöcke, die mehrere Transaktionen bündeln) und gilt als bestätigt, wenn eine Supermehrheit (z. B. >67 %) des Stimmgewichts (von Repräsentanten) ihr zustimmt. Da ehrliche Kontoinhaber ihre eigenen Gelder nicht doppelt ausgeben werden, sind Forks selten und werden normalerweise nur durch böswillige Versuche verursacht, die Repräsentanten schnell ablehnen können. Finalität wird typischerweise in weniger als einer Sekunde für jede Transaktion erreicht. ORV ähnelt Proof-of-Stake, da das Stimmgewicht auf Kontoständen (Stake) basiert, aber es gibt keine Staking-Belohnung oder Gebühr – Repräsentanten sind freiwillige Knoten. Das Fehlen von Mining und Blockproduktion bedeutet, dass Nano gebührenfrei und effizient arbeiten kann. Es ist jedoch auf eine Reihe vertrauenswürdiger Repräsentanten angewiesen, die online sind, um abzustimmen, und es gibt eine implizite Zentralisierung, bei der Knoten ein großes Stimmgewicht ansammeln (obwohl Benutzer Repräsentanten jederzeit wechseln können, wodurch die Dezentralisierungskontrolle in den Händen der Benutzer bleibt). Nanos Konsens ist leichtgewichtig und auf Geschwindigkeit und Energieeffizienz optimiert, was mit seinem Ziel übereinstimmt, ein schnelles, gebührenfreies digitales Bargeld zu sein.
- Weitere bemerkenswerte Ansätze: Es existieren mehrere andere DAG-basierte Konsensprotokolle. Hedera Hashgraph und Fantom Lachesis haben wir behandelt; darüber hinaus:
- Avalanche Consensus (Avalanche/X-Chain): Avalanche verwendet einen DAG-basierten Konsens, bei dem Validierer sich in einem randomisierten Prozess wiederholt gegenseitig abfragen, um zu entscheiden, welche Transaktionen oder Blöcke bevorzugt werden sollen. Die Avalanche X-Chain (Exchange Chain) ist ein DAG von Transaktionen (UTXOs) und erreicht Konsens über diese Netzwerkerfassungsmethode. Das Avalanche-Protokoll ist probabilistisch, aber extrem schnell und skalierbar – es kann Transaktionen in ~1 Sekunde finalisieren und Berichten zufolge bis zu 4.500 TPS pro Subnetz verarbeiten. Der Ansatz von Avalanche ist einzigartig in der Kombination von DAG-Datenstrukturen mit einem metastabilen Konsens (Snowball-Protokoll) und wird durch Proof-of-Stake gesichert (jeder kann mit ausreichendem Stake ein Validierer sein).
- Conflux Tree-Graph: Conflux ist eine Plattform, die Bitcoins PoW zu einem DAG von Blöcken erweitert hat. Sie verwendet eine Tree-Graph-Struktur, bei der Blöcke nicht nur einen Elternteil, sondern alle bekannten vorherigen Blöcke referenzieren (kein Verwaisten). Dies ermöglicht Conflux, Proof-of-Work-Mining zu verwenden, aber alle Forks als Teil des Ledgers zu behalten, was zu einem viel höheren Durchsatz als eine typische Kette führt. Conflux kann somit theoretisch in der Größenordnung von 3–6k TPS erreichen, indem es PoW verwendet und Miner kontinuierlich Blöcke produzieren lässt, ohne auf eine einzelne Kette zu warten. Sein Konsens ordnet dann diese Blöcke und löst Konflikte nach einer Regel des schwersten Unterbaums. Dies ist ein Beispiel für einen hybriden PoW-DAG.
- Hashgraph-Varianten und akademische Protokolle: Es gibt zahlreiche akademische DAG-Protokolle (einige in neueren Projekten implementiert): SPECTRE und PHANTOM (Block-DAG-Protokolle, die auf hohen Durchsatz und schnelle Bestätigung abzielen, von DAGlabs), Aleph Zero (ein DAG-aBFT-Konsens, der in der Aleph Zero Blockchain verwendet wird), Parallel Chains / Prism (Forschungsprojekte, die die Transaktionsbestätigung in parallele Subketten und DAGs aufteilen) und neuere Entwicklungen wie Sui’s Narwhal & Bullshark, die einen DAG-Mempool für hohen Durchsatz und einen separaten Konsens für die Finalität verwenden. Obwohl nicht alle davon großflächige Implementierungen haben, deuten sie auf ein reiches Forschungsfeld hin. Viele dieser Protokolle unterscheiden zwischen Verfügbarkeit (schnelles Schreiben vieler Daten in einen DAG) und Konsistenz (Einigung auf eine Historie) und versuchen, das Beste aus beiden zu erzielen.
Jede DAG-Plattform passt ihren Konsens an ihre Bedürfnisse an – sei es gebührenfreie Mikrotransaktionen, Smart-Contract-Ausführung oder Interoperabilität. Ein gemeinsames Thema ist jedoch die Vermeidung eines einzelnen seriellen Engpasses: DAG-Konsensmechanismen streben danach, viel gleichzeitige Aktivität zu ermöglichen und dann clevere Algorithmen (Gossip, Voting, Sampling usw.) zu verwenden, um die Dinge zu klären, anstatt das Netzwerk auf einen einzelnen Blockproduzenten gleichzeitig zu beschränken.
Fallstudien: Beispiele für DAG-basierte Blockchain-Projekte
Mehrere Projekte haben DAG-basierte Ledger implementiert, jedes mit einzigartigen Designentscheidungen und Zielanwendungsfällen. Im Folgenden untersuchen wir einige prominente DAG-basierte Plattformen:
- IOTA (The Tangle): IOTA ist eine der ersten DAG-basierten Kryptowährungen, die für das Internet der Dinge entwickelt wurde. Ihr Ledger, das Tangle genannt, ist ein DAG von Transaktionen, bei dem jede neue Transaktion zwei vorherige bestätigt. IOTAs Ziel ist es, gebührenfreie Mikrotransaktionen zwischen IoT-Geräten zu ermöglichen (Zahlung kleiner Beträge für Daten oder Dienste). Es wurde 2016 gestartet, und um die Sicherheit zu gewährleisten, verwendete es einen Koordinator-Knoten (betrieben von der IOTA Foundation), um Angriffe auf das frühe Netzwerk zu verhindern. IOTA arbeitet an „Coordicide“, um das Netzwerk vollständig zu dezentralisieren, indem ein Abstimmungskonsens (wie zuvor beschrieben) eingeführt wird, bei dem Knoten über widersprüchliche Transaktionen unter Verwendung eines führerlosen Nakamoto-Konsenses auf dem schwersten DAG abstimmen. In Bezug auf die Leistung kann IOTA theoretisch einen sehr hohen Durchsatz erreichen (das Protokoll legt keine harte TPS-Grenze fest; mehr Aktivität hilft tatsächlich, Transaktionen schneller zu bestätigen). In der Praxis haben Testnetze Hunderte von TPS demonstriert, und das kommende IOTA 2.0 wird voraussichtlich gut für die IoT-Nachfrage skalieren. Anwendungsfälle für IOTA drehen sich um IoT und Datenintegrität: z. B. Sensor-Datenstreaming mit Integritätsnachweisen, Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Zahlungen, Lieferkettenverfolgung und sogar dezentrale Identität (das IOTA Identity Framework ermöglicht die Ausgabe und Verifizierung digitaler Anmeldeinformationen/DIDs im Tangle). IOTA unterstützt nativ keine Smart Contracts auf seiner Basisschicht, aber das Projekt hat ein paralleles Smart-Contract-Framework und Token auf einer sekundären Schicht eingeführt, um komplexere DApp-Funktionalität zu ermöglichen. Ein bemerkenswertes Merkmal von IOTA sind seine Nullgebühren, die dadurch ermöglicht werden, dass der Absender einen kleinen PoW durchführen muss, anstatt eine Gebühr zu erheben – dies macht es attraktiv für Transaktionen mit hohem Volumen und geringem Wert (z. B. ein Sensor, der alle paar Sekunden Daten zu vernachlässigbaren Kosten sendet).
- Hedera Hashgraph (HBAR): Hedera ist ein öffentliches Distributed Ledger, das den Hashgraph-Konsensalgorithmus (erfunden von Dr. Leemon Baird) verwendet. Hedera startete 2018 und wird von einem Rat großer Organisationen (Google, IBM, Boeing und andere) regiert, die die anfängliche Reihe von Knoten betreiben. Im Gegensatz zu den meisten anderen ist Hedera in der Governance permissioniert (nur genehmigte Ratsmitglieder betreiben derzeit Konsensknoten, bis zu 39 Knoten), obwohl jeder das Netzwerk nutzen kann. Sein Hashgraph-DAG ermöglicht sehr hohen Durchsatz und schnelle Finalität – Hedera kann unter optimalen Bedingungen über 10.000 TPS mit Finalität in 3-5 Sekunden verarbeiten. Dies wird mit dem zuvor beschriebenen aBFT-Gossip-basierten Konsens erreicht. Hedera betont Unternehmens- und Web3-Anwendungsfälle, die Zuverlässigkeit in großem Maßstab erfordern: Sein Netzwerk bietet Dienste für Tokenisierung (Hedera Token Service), einen Konsensdienst für manipulationssichere Ereignisprotokollierung und einen Smart-Contract-Dienst (der EVM-kompatibel ist). Bemerkenswerte Anwendungen auf Hedera umfassen die Herkunftssicherung in Lieferketten (z. B. Avery Dennison’s Bekleidungsverfolgung), Hochvolumen-NFT-Minting (niedrige Gebühren machen das Minting von NFTs kostengünstig), Zahlungen und Mikrozahlungen (wie Ad-Tech-Mikrozahlungen) und sogar dezentrale Identitätslösungen. Hedera hat eine DID-Methode beim W3C registriert und Frameworks wie Hedera Guardian zur Unterstützung überprüfbarer Anmeldeinformationen und zur Einhaltung gesetzlicher Vorschriften (z. B. Verfolgung von CO2-Gutschriften). Ein Hauptmerkmal ist Hederas starke Leistung in Kombination mit der behaupteten Stabilität (der Hashgraph-Algorithmus garantiert keine Forks und mathematisch bewiesene Fairness bei der Reihenfolge). Der Kompromiss besteht darin, dass Hedera weniger dezentral in der Knotenanzahl ist als offene Netzwerke (konstruktionsbedingt, mit seinem Governance-Modell), obwohl die Ratsknoten global verteilt sind und der Plan darin besteht, die Offenheit langfristig zu erhöhen. Zusammenfassend ist Hedera Hashgraph ein Paradebeispiel für ein DAG-basiertes DLT, das auf Unternehmensanwendungen abzielt, mit Schwerpunkt auf hohem Durchsatz, Sicherheit und Governance.
- Fantom (FTM): Fantom ist eine Smart-Contract-Plattform (Layer-1-Blockchain), die einen DAG-basierten Konsens namens Lachesis verwendet. Fantom wurde 2019 gestartet und gewann insbesondere im DeFi-Boom von 2021-2022 als Ethereum-kompatible Kette mit viel höherer Leistung an Popularität. Fantoms Opera-Netzwerk betreibt den Lachesis-aBFT-Konsens (oben detailliert beschrieben), bei dem Validierer einen lokalen DAG von Ereignisblöcken führen und asynchron Konsens erzielen, um dann Transaktionen in einer Hauptkette zu finalisieren. Dies verleiht Fantom eine typische Time-to-Finality von ~1 Sekunde für Transaktionen und die Fähigkeit, Tausende von Transaktionen pro Sekunde im Durchsatz zu verarbeiten. Fantom ist EVM-kompatibel, was bedeutet, dass Entwickler Solidity-Smart Contracts bereitstellen und dieselben Tools wie Ethereum verwenden können, was seine Akzeptanz in DeFi erheblich förderte. Tatsächlich wurde Fantom zur Heimat zahlreicher DeFi-Projekte (DEXs, Kreditprotokolle, Yield Farms), die von seiner Geschwindigkeit und niedrigen Gebühren angezogen wurden. Es hostet auch NFT-Projekte und Gaming-DApps – im Wesentlichen jede Web3-Anwendung, die von schnellen, günstigen Transaktionen profitiert. Ein bemerkenswerter Punkt ist, dass Fantom für eine DAG-Plattform einen hohen Grad an Dezentralisierung erreicht hat: Es verfügt über Dutzende unabhängiger Validierer, die das Netzwerk sichern (permissionless, jeder kann einen Validierer mit dem Mindest-Stake betreiben), im Gegensatz zu einigen DAG-Netzwerken, die Validierer einschränken. Dies positioniert Fantom als glaubwürdige Alternative zu traditionelleren Blockchains für dezentrale Anwendungen, wobei die DAG-Technologie unter der Haube genutzt wird, um den Leistungsengpass zu überwinden. Der FTM-Token des Netzwerks wird für Staking, Governance und Gebühren verwendet (die nur wenige Cent pro Transaktion betragen, viel niedriger als Ethereum-Gasgebühren). Fantom demonstrierte, dass DAG-basierter Konsens mit Smart-Contract-Plattformen integriert werden kann, um sowohl Geschwindigkeit als auch Kompatibilität zu erreichen.
- Nano (XNO): Nano ist eine leichte Kryptowährung, die 2015 (ursprünglich als RaiBlocks) eingeführt wurde und eine DAG-Block-Lattice-Struktur verwendet. Nanos Hauptaugenmerk liegt auf Peer-to-Peer-Digitalgeld: sofortige, gebührenfreie Transaktionen mit minimalem Ressourcenverbrauch. In Nano hat jedes Konto seine eigene Transaktionskette, und Übertragungen zwischen Konten werden über einen Sendeblock in der Kette des Senders und einen Empfangsblock in der Kette des Empfängers abgewickelt. Dieses asynchrone Design bedeutet, dass das Netzwerk Transaktionen unabhängig und parallel verarbeiten kann. Der Konsens wird durch Open Representative Voting (ORV) erreicht, bei dem die Community Repräsentantenknoten durch Delegation des Bilanzgewichts ernennt. Repräsentanten stimmen über widersprüchliche Transaktionen ab (die selten sind, normalerweise nur bei Double-Spend-Versuchen), und sobald ein Quorum (67 % Gewicht) zustimmt, wird die Transaktion zementiert (unumkehrbar bestätigt). Nanos typische Bestätigungszeiten liegen weit unter einer Sekunde, wodurch es sich im täglichen Gebrauch sofort anfühlt. Da es keine Mining-Belohnungen oder Gebühren gibt, ist der Betrieb eines Nano-Knotens oder Repräsentanten eine freiwillige Anstrengung, aber das Design des Netzwerks minimiert die Last (jede Transaktion ist nur 200 Byte groß und kann schnell verarbeitet werden). Nanos DAG-Ansatz und Konsens ermöglichen es, extrem energieeffizient zu sein – es wird ein winziger PoW von den Sendern durchgeführt (hauptsächlich als Anti-Spam-Maßnahme), aber er ist trivial im Vergleich zu PoW-Blockchains. Die Anwendungsfälle für Nano sind konstruktionsbedingt einfach: Es ist für Währungstransfers gedacht, von alltäglichen Einkäufen bis hin zu Überweisungen, bei denen Geschwindigkeit und Nullgebühren die Verkaufsargumente sind. Nano unterstützt keine Smart Contracts oder komplexe Skripte; es konzentriert sich darauf, eine Sache sehr gut zu machen. Eine Herausforderung für Nanos Modell ist, dass es auf der ehrlichen Mehrheit der Repräsentanten beruht; da es keine monetären Anreize gibt, basiert das Sicherheitsmodell auf der Annahme, dass große Token-Inhaber im besten Interesse des Netzwerks handeln werden. Bisher hat Nano einen ziemlich dezentralen Satz von Hauptrepräsentanten beibehalten und wurde bei Händlerzahlungen, Trinkgeldern und anderen Mikrozahlungsszenarien online eingesetzt.
- Hedera vs. IOTA vs. Fantom vs. Nano (Auf einen Blick): Die folgende Tabelle fasst einige Hauptmerkmale dieser DAG-basierten Projekte zusammen:
| Projekt (Jahr) | Datenstruktur & Konsens | Leistung (Durchsatz & Finalität) | Bemerkenswerte Funktionen / Anwendungsfälle |
|---|---|---|---|
| IOTA (2016) | DAG von Transaktionen („Tangle“); jede Transaktion genehmigt 2 andere. Ursprünglich koordinatorgesichert; Umstellung auf dezentralen führerlosen Konsens (Abstimmung über schwersten DAG, keine Miner). | Theoretisch hoher TPS (skaliert mit Aktivität); ~10s Bestätigung in aktivem Netzwerk (schneller bei zunehmender Last). Laufende Forschung zur Verbesserung der Finalität. Gebührenfreie Transaktionen. | IoT-Mikrozahlungen und Datenintegrität (gebührenfreie Mikrotransaktionen), Lieferkette, Sensordaten, Auto, dezentrale Identität (IOTA Identity DID-Methode). Keine Smart Contracts auf Basisschicht (separate Schichten dafür). |
| Hedera Hashgraph (2018) | DAG von Ereignissen (Hashgraph); Gossip-über-Gossip + virtuelles Voting Konsens (aBFT), betrieben von ~29–39 Ratsknoten (PoS gewichtet). Keine Miner; Zeitstempel zur Anordnung. | ~10.000 TPS max; Finalität 3-5 Sekunden für Transaktionen. Extrem niedriger Energieverbrauch pro Transaktion (~0,0001 kWh). Sehr niedrige feste Gebühren (~0,0001 US-Dollar pro Übertragung). | Unternehmens- und Web3-Anwendungen: Tokenisierung (HTS), NFTs und Content-Dienste, Zahlungen, Lieferkettenverfolgung, Gesundheitsdaten, Gaming usw. Rats-Governance durch große Unternehmen; Netzwerk ist EVM-kompatibel für Smart Contracts (Solidity). Fokus auf hohen Durchsatz und Sicherheit für Unternehmen. |
| Fantom (FTM) (2019) | DAG von Validierer-Ereignisblöcken; Lachesis aBFT PoS-Konsens (führerlos). Jeder Validierer erstellt DAG von Ereignissen, die bestätigt und zu einer finalen Blockchain (Opera Chain) zusammengefügt werden. | Empirisch einige Hundert TPS im DeFi-Einsatz; typisch 1-2 Sekunden Finalität. In Benchmarks Tausende von TPS möglich. Niedrige Gebühren (Bruchteile eines Cents). | DeFi und Smart Contracts auf einer Hochgeschwindigkeits-L1. EVM-kompatibel (führt Solidity DApps aus). Unterstützt DEXs, Lending, NFT-Marktplätze (schneller Handel, günstiges Minting). DAG-Konsens hinter einer entwicklerfreundlichen Blockchain-Oberfläche verborgen. Staking für jedermann verfügbar (dezentraler Validierer-Satz). |
| Nano (XNO) (2015) | DAG von Account-Chains (Block-Lattice); jede Transaktion ist ein eigener Block. Open Representative Voting für Konsens (dPoS-ähnliches Voting bei Konflikten). Kein Mining, keine Gebühren. | ~Hunderte von TPS machbar (hauptsächlich durch Netzwerk-I/O begrenzt). <1s Bestätigung für typische Transaktionen. Keine Gebühren überhaupt (gebührenfrei). Extrem geringer Ressourcenverbrauch (effizient für IoT/Mobil). | Digitales Geld für Sofortzahlungen. Ideal für Mikrozahlungen, Trinkgelder, Einzelhandelstransaktionen, wo Gebühren und Latenz minimal sein müssen. Nicht für Smart Contracts konzipiert – konzentriert sich auf einfache Übertragungen. Sehr geringer Stromverbrauch (grüne Kryptowährung). Von der Community betriebene Repräsentanten (keine zentrale Autorität). |
(Tabelle: Vergleich ausgewählter DAG-basierter Ledger-Projekte und ihrer Merkmale. TPS = Transaktionen pro Sekunde.)
Andere DAG-basierte Projekte, die oben nicht detailliert wurden, umfassen Obyte (Byteball) – ein DAG-Ledger für bedingte Zahlungen und Datenspeicherung, IoT Chain (ITC) – ein IoT-fokussiertes DAG-Projekt, Avalanche – das wir als DAG-Nutzung in seinem Konsens besprochen haben und zu einer wichtigen DeFi-Plattform geworden ist, Conflux – ein Hochdurchsatz-PoW-DAG in China, und akademische Prototypen wie SPECTRE/PHANTOM. Jedes erforscht den Designraum von DAG-Ledgern auf unterschiedliche Weise, aber die vier oben genannten Beispiele (IOTA, Hedera, Fantom, Nano) veranschaulichen die Vielfalt: von gebührenfreien IoT-Transaktionen über Unternehmensnetzwerke bis hin zu DeFi-Smart-Contract-Ketten, die alle DAG-Strukturen nutzen.
Anwendungsfälle der DAG-Technologie im Web3-Ökosystem
DAG-basierte Blockchain-Systeme erschließen bestimmte Anwendungsfälle besonders gut, dank ihrer hohen Leistung und einzigartigen Eigenschaften. Hier sind einige aktuelle und potenzielle Anwendungsfälle, in denen DAGs im Web3 Wirkung zeigen:
- Internet der Dinge (IoT): IoT umfasst Millionen von Geräten, die Daten übertragen und potenziell miteinander Transaktionen durchführen (Maschine-zu-Maschine-Zahlungen). DAG-Ledger wie IOTA wurden explizit für dieses Szenario entwickelt. Mit gebührenfreien Mikrotransaktionen und der Fähigkeit, hohe Frequenzen kleiner Zahlungen zu verarbeiten, kann ein DAG-Ledger IoT-Geräten ermöglichen, Dienste oder Bandbreite spontan zu bezahlen. Zum Beispiel könnte ein intelligentes Elektroauto automatisch eine Ladestation ein paar Cent Strom bezahlen, oder Sensoren könnten Daten in Echtzeit an eine Plattform verkaufen. IOTAs Tangle wurde in Smart-City-Pilotprojekten, IoT-Integrationen in Lieferketten (Verfolgung von Gütern und Umweltbedingungen) und dezentralen Datenmarktplätzen eingesetzt, wo Sensordaten unveränderlich protokolliert und gehandelt werden. Die Skalierbarkeit von DAGs bewältigt das enorme Volumen, das weit verbreitete IoT-Netzwerke erzeugen, und ihre geringen Kosten passen zur Ökonomie von Mikrozahlungen.
- Dezentrale Finanzen (DeFi): DeFi-Anwendungen wie dezentrale Börsen (DEXs), Kreditplattformen und Zahlungsnetzwerke profitieren von hohem Durchsatz und geringer Latenz. DAG-basierte Smart-Contract-Plattformen (z. B. Fantom und in gewissem Maße Avalanches X-Chain für einfache Vermögensübertragungen) bieten den Vorteil, dass Trades schneller abgewickelt werden können und die Gebühren auch bei hoher Nachfrage niedrig bleiben. Im Jahr 2021 erlebte Fantom einen Anstieg der DeFi-Aktivitäten (Yield Farming, Automated Market Maker usw.) und konnte diese mit viel geringerer Überlastung als Ethereum zu dieser Zeit bewältigen. Darüber hinaus reduziert die schnelle Finalität von DAG-Netzwerken das Risiko von Unsicherheiten bei der Handelsausführung (auf langsamen Ketten warten Benutzer viele Blöcke auf Finalität, was bei schnelllebigen Handelsgeschäften Risiken bergen kann). Ein weiterer Aspekt sind dezentrale Zahlungsnetzwerke – Nano zum Beispiel kann als Teil des DeFi-Spektrums angesehen werden, das Peer-to-Peer-Übertragungen ermöglicht und potenziell eine Mikrozahlungsschiene für Layer-2 anderer Systeme sein kann. Die Leistung von DAG könnte auch den Hochfrequenzhandel oder komplexe mehrstufige DeFi-Transaktionen reibungsloser unterstützen.
- Non-Fungible Tokens (NFTs) und Gaming: Der NFT-Boom hat den Bedarf an kostengünstigem Minting und Übertragungen deutlich gemacht. Auf Ethereum wurde das Minting von NFTs teuer, als die Gasgebühren in die Höhe schnellten. DAG-Netzwerke wie Hedera und Fantom wurden als Alternativen vorgeschlagen, bei denen das Minting eines NFT einen winzigen Bruchteil eines Cents kostet, was sie für In-Game-Assets, Sammlerstücke oder groß angelegte Drops praktikabel macht. Hederas Token Service ermöglicht die native Ausgabe von Token und NFTs mit den niedrigen, vorhersehbaren Gebühren des Netzwerks und wurde von Content-Plattformen und sogar Unternehmen (z. B. Musikkünstlern, die Token ausgeben, oder Universitäten, die Abschlüsse verfolgen) verwendet. Im Gaming, wo Mikrotransaktionen üblich sind, könnte ein schnelles DAG-Ledger häufige Asset-Trades oder Belohnungsverteilungen abwickeln, ohne das Spiel zu verlangsamen oder Spieler durch Gebühren zu ruinieren. Der hohe Durchsatz stellt sicher, dass selbst wenn ein beliebtes Spiel oder eine NFT-Sammlung Millionen von Benutzern anzieht, das Netzwerk die Last bewältigen kann (während wir in der Vergangenheit gesehen haben, wie Spiele auf Ethereum das Netzwerk verstopften). Zum Beispiel kann ein NFT-basiertes Spiel auf Fantom den Zustand schnell genug aktualisieren, um eine nahezu Echtzeit-Reaktionsfähigkeit zu bieten.
- Dezentrale Identität (DID) und Anmeldeinformationen: Identitätssysteme profitieren von einem unveränderlichen Ledger, um Identitäten, Anmeldeinformationen und Bestätigungen zu verankern. DAG-Netzwerke werden dafür erforscht, weil sie Skalierbarkeit für potenziell Milliarden von Identitätstransaktionen (jeder Login, jede Zertifikatsausstellung usw.) und geringe Kosten bieten, was entscheidend ist, wenn beispielsweise die ID-Interaktionen jedes Bürgers aufgezeichnet würden. IOTA Identity ist ein Beispiel: Es bietet eine DID-Methode
did:iota, bei der Identitätsdokumente im Tangle referenziert werden. Dies kann für selbstsouveräne Identität verwendet werden: Benutzer kontrollieren ihre Identitätsdokumente, und Verifizierer können Nachweise aus dem DAG abrufen. Hedera ist auch im DID-Bereich aktiv – es hat eine DID-Spezifikation und wurde in Projekten wie der Sicherung manipulationssicherer Protokolle von Hochschulabschlüssen, COVID-Impfzertifikaten oder Lieferketten-Compliance-Dokumenten (über den Hedera Consensus Service als ID-Ankerdienst) eingesetzt. Die Vorteile von DAGs hier sind, dass das Schreiben von Daten günstig und schnell ist, sodass das Aktualisieren eines Identitätszustands (wie das Rotieren von Schlüsseln, das Hinzufügen einer Anmeldeinformation) nicht den Kosten- oder Verzögerungshürden einer ausgelasteten Blockchain gegenübersteht. Darüber hinaus können die Finalitäts- und Ordnungsgarantien für Audits wichtig sein (Hashgraph bietet zum Beispiel eine vertrauenswürdige Zeitstempelreihenfolge von Ereignissen, die bei der Compliance-Protokollierung nützlich ist). - Lieferkette und Datenintegrität: Über die Identität hinaus kann jeder Anwendungsfall, der die Protokollierung eines hohen Volumens von Dateneinträgen beinhaltet, DAG-DLTs nutzen. Die Lieferkettenverfolgung ist ein bemerkenswerter Fall – Produkte, die sich durch eine Lieferkette bewegen, erzeugen viele Ereignisse (hergestellt, versandt, geprüft usw.). Projekte haben Hedera und IOTA verwendet, um diese Ereignisse in einem DAG-Ledger für Unveränderlichkeit und Transparenz zu protokollieren. Der hohe Durchsatz stellt sicher, dass das Ledger auch dann kein Engpass wird, wenn jeder Artikel in einem großen Liefernetzwerk gescannt und aufgezeichnet wird. Darüber hinaus bedeuten die niedrigen oder null Gebühren, dass Sie selbst geringwertige Ereignisse On-Chain aufzeichnen können, ohne hohe Kosten zu verursachen. Ein weiteres Beispiel ist die IoT-Datenintegrität: Energienetze oder Telekommunikationsunternehmen könnten Gerätemesswerte in einem DAG-Ledger protokollieren, um später zu beweisen, dass Daten nicht manipuliert wurden. Das DAG von Constellation Network (ein weiteres DAG-Projekt) konzentriert sich auf die Big-Data-Validierung für Unternehmen und Regierungen (wie die Integrität von US Air Force Drohnendaten) – was hervorhebt, wie ein skalierbarer DAG große Datenströme auf vertrauenswürdige Weise verarbeiten kann.
- Zahlungen und Überweisungen: Schnelle und gebührenfreie Transaktionen machen DAG-Kryptowährungen wie Nano und IOTA gut geeignet für Zahlungsanwendungen. Nano wurde in Szenarien wie Online-Trinkgeldern (wo ein Benutzer sofort ein paar Cent an einen Content Creator senden kann) und internationalen Überweisungen (wo Geschwindigkeit und Nullgebühren einen großen Unterschied machen im Vergleich zum stundenlangen Warten und Zahlen von prozentualen Gebühren) angenommen. DAG-Netzwerke können als Hochgeschwindigkeits-Zahlungsschienen für die Integration in Point-of-Sale-Systeme oder mobile Zahlungs-Apps dienen. Zum Beispiel könnte ein Café eine DAG-basierte Krypto für Zahlungen verwenden und sich keine Sorgen um Latenz oder Kosten machen (die Benutzererfahrung kann mit kontaktlosen Kreditkartenzahlungen mithalten). Hederas HBAR wird auch in einigen Zahlungstests verwendet (aufgrund seiner schnellen Finalität und niedrigen Gebühren ziehen einige Fintech-Anwendungen es für die Abwicklung in Betracht). Zusätzlich, weil DAG-Netzwerke oft eine höhere Kapazität haben, können sie ihre Leistung auch bei globalen Einkaufsereignissen oder Nutzungsspitzen aufrechterhalten, was für die Zahlungszuverlässigkeit wertvoll ist.
- Echtzeit-Datenfeeds und Orakel: Orakel (Dienste, die externe Daten an Blockchain-Smart Contracts liefern) erfordern das Schreiben vieler Datenpunkte in ein Ledger. Ein DAG-Ledger könnte als Hochdurchsatz-Orakelnetzwerk fungieren, das Preisfeeds, Wetterdaten, IoT-Sensormesswerte usw. mit einer Garantie für Reihenfolge und Zeitstempel aufzeichnet. Der Hedera Consensus Service wird beispielsweise von einigen Orakel-Anbietern verwendet, um Daten mit Zeitstempel zu versehen, bevor sie in andere Ketten eingespeist werden. Die Geschwindigkeit stellt sicher, dass die Daten aktuell sind, und der Durchsatz bedeutet, dass selbst schnelle Datenströme verarbeitet werden können. In dezentralen Web3-Analysen oder Werbung, wo jeder Klick oder jede Impression zur Transparenz protokolliert werden könnte, kann ein DAG-Backend das Ereignisvolumen bewältigen.
In all diesen Anwendungsfällen ist der gemeinsame Nenner, dass DAG-Netzwerke darauf abzielen, die Skalierbarkeit, Geschwindigkeit und Kosteneffizienz bereitzustellen, die den Umfang dessen erweitern, was wir dezentralisieren können. Sie sind besonders nützlich, wo hochfrequente oder hochvolumige Transaktionen auftreten (IoT, Mikrotransaktionen, Maschinendaten) oder wo die Benutzererfahrung schnelle, nahtlose Interaktionen erfordert (Gaming, Zahlungen). Es ist jedoch zu beachten, dass nicht jeder Anwendungsfall auf DAG-basierte Ledger migrieren wird – manchmal überwiegen die Reife und Sicherheit traditioneller Blockchains oder einfach Netzwerkeffekte (z. B. Ethereums riesige Entwicklerbasis) die reinen Leistungsanforderungen. Nichtsdestotrotz erobern DAGs eine Nische im Web3-Stack für Szenarien, die konventionelle Ketten belasten.
Einschränkungen und Herausforderungen von DAG-basierten Netzwerken
Während DAG-basierte Distributed Ledger verlockende Vorteile bieten, gehen sie auch mit Kompromissen und Herausforderungen einher. Es ist wichtig, diese Einschränkungen kritisch zu untersuchen:
- Reife und Sicherheit: Die Mehrheit der DAG-Konsensalgorithmen ist relativ neu und weniger praxiserprobt im Vergleich zu den gut untersuchten Blockchain-Protokollen von Bitcoin oder Ethereum. Dies kann bedeuten, dass unbekannte Sicherheitslücken oder Angriffsvektoren existieren könnten. Die Komplexität von DAG-Systemen eröffnet potenziell neue Angriffswege – zum Beispiel könnte ein Angreifer versuchen, den DAG mit widersprüchlichen Subtangles zu spammen oder zu überladen, oder die parallele Struktur nutzen, um Double-Spending zu betreiben, bevor das Netzwerk Konsens erreicht. Akademische Analysen stellen fest, dass erhöhte Komplexität ein breiteres Spektrum an Schwachstellen einführt im Vergleich zu einfacheren linearen Ketten. Einige DAG-Netzwerke hatten Probleme: z. B. musste das IOTA-Netzwerk in seinen Anfängen einige Male aufgrund von Unregelmäßigkeiten/Hacks pausiert werden (ein Vorfall im Jahr 2020 betraf gestohlene Gelder, und der Koordinator wurde vorübergehend abgeschaltet, um das Problem zu lösen). Diese Vorfälle unterstreichen, dass die Sicherheitsmodelle noch verfeinert werden. Darüber hinaus ist die Finalität in einigen DAGs probabilistisch – z. B. hatte IOTA vor Coordicide keine absolute Finalität, sondern nur eine zunehmende Bestätigungssicherheit – was für bestimmte Anwendungen schwierig sein kann (obwohl neuere DAGs wie Hashgraph und Fantom sofortige Finalität mit aBFT-Garantien bieten).
- Konsenskomplexität: Das Erreichen von Konsens in einem DAG beinhaltet oft komplizierte Algorithmen (Gossip-Protokolle, virtuelles Voting, zufällige Stichproben usw.). Diese Komplexität kann zu größeren Codebasen und komplizierteren Implementierungen führen, was das Risiko von Softwarefehlern erhöht. Es macht das System auch für Entwickler schwerer verständlich. Die Längste-Kette-Regel einer Blockchain ist konzeptionell einfach, während beispielsweise Hashgraphs virtuelles Voting oder Avalanches wiederholte zufällige Stichproben nicht sofort intuitiv sind. Die Komplexität kann die Akzeptanz verlangsamen: Entwickler und Unternehmen zögern möglicherweise, einem System zu vertrauen, das sie schwerer verstehen oder prüfen können. Wie eine Studie feststellte, erfordern partiell geordnete Systeme (DAGs) mehr Aufwand, um sie in bestehende Infrastrukturen und Entwicklermentalitäten zu integrieren. Tools und Bibliotheken für DAG-Netzwerke sind in vielen Fällen ebenfalls weniger ausgereift, was bedeutet, dass die Entwicklererfahrung möglicherweise rauer ist als auf Ethereum oder Bitcoin.
- Kompromisse bei der Dezentralisierung: Einige aktuelle DAG-Implementierungen opfern ein gewisses Maß an Dezentralisierung, um ihre Leistung zu erreichen. Zum Beispiel bedeutet Hederas Abhängigkeit von einem festen Rat von 39 Knoten, dass das Netzwerk nicht für jeden offen ist, um am Konsens teilzunehmen, was trotz seiner technischen Stärken Kritik hervorgerufen hat. IOTA verließ sich lange Zeit auf einen zentralen Koordinator, um Angriffe zu verhindern, was einen Single Point of Failure/Control darstellte. Nanos Konsens beruht auf einer kleinen Anzahl von Hauptrepräsentanten, die den größten Teil des Stimmgewichts halten (Stand 2023 kontrollieren die obersten Repräsentanten oft einen großen Teil des Online-Stimmgewichts), was als Machtkonzentration angesehen werden könnte – obwohl dies etwas analog zu Mining-Pools in PoW ist. Im Allgemeinen werden Blockchains derzeit als leichter weitgehend dezentralisierbar (Tausende von Knoten) wahrgenommen als einige DAG-Netzwerke. Die Gründe sind vielfältig: Einige DAG-Algorithmen könnten höhere Knoten-Bandbreitenanforderungen haben (was es für viele Knoten schwieriger macht, vollständig teilzunehmen), oder das Design des Projekts könnte absichtlich eine permissionierte Struktur beibehalten. Dies ist keine inhärente Einschränkung von DAGs per se, sondern eher spezifischer Implementierungen. Es ist möglich, ein hoch dezentralisiertes DAG-Netzwerk zu haben, aber in der Praxis haben viele noch nicht die Knotenanzahl großer Blockchains erreicht.
- Bedarf an Volumen (Sicherheit vs. Durchsatz): Einige DAG-Netzwerke benötigen paradoxerweise ein hohes Transaktionsvolumen, um optimal zu funktionieren. Zum Beispiel wird IOTAs Sicherheitsmodell robust, wenn viele ehrliche Transaktionen sich ständig gegenseitig bestätigen (wodurch das kumulative Gewicht ehrlicher Subtangles erhöht wird). Wenn die Netzwerkaktivität sehr gering ist, kann der DAG unter Trägheit leiden – Spitzen werden nicht schnell genehmigt, oder ein Angreifer findet es leichter, Teile des DAG zu überschreiben. Im Gegensatz dazu benötigt eine traditionelle Blockchain wie Bitcoin keine Mindestanzahl von Transaktionen, um sicher zu bleiben (selbst wenn wenige Transaktionen stattfinden, konkurrieren Miner immer noch darum, die Kette zu erweitern). Daher gedeihen DAGs oft unter Last, könnten aber bei geringer Nutzung stagnieren, es sei denn, es werden spezielle Maßnahmen ergriffen (wie IOTAs Koordinator oder Hintergrund-„Wartungs“-Transaktionen). Dies bedeutet, dass die Leistung inkonsistent sein kann – großartig bei hoher Nutzung, aber möglicherweise langsamere Bestätigung in Nebenzeiten oder bei geringer Nutzung.
- Reihenfolge und Kompatibilität: Da DAGs eine partielle Reihenfolge von Ereignissen erzeugen, die schließlich konsistent sein muss, können die Konsensalgorithmen recht kompliziert sein. In Smart-Contract-Kontexten ist eine vollständige Reihenfolge von Transaktionen erforderlich, um Double-Spending zu vermeiden und eine deterministische Ausführung aufrechtzuerhalten. DAG-Systeme wie Fantom lösen dies durch den Aufbau einer Ordnungsschicht (der finalen Opera Chain), aber nicht alle DAG-Systeme unterstützen komplexe Smart Contracts problemlos. Das Zustandsmanagement und das Programmiermodell können auf einem reinen DAG eine Herausforderung darstellen. Wenn beispielsweise zwei Transaktionen nicht in Konflikt stehen, können sie parallel auf einem DAG bestätigt werden – das ist in Ordnung. Wenn sie jedoch in Konflikt stehen (z. B. zwei Transaktionen, die denselben Output ausgeben, oder zwei Trades auf derselben Order), muss das Netzwerk eine entscheiden und die andere verwerfen. Sicherzustellen, dass alle Knoten die gleiche Entscheidung dezentral treffen, ist ohne eine einzige Kette, die alles ordnet, schwieriger. Aus diesem Grund vermieden viele DAG-Projekte zunächst Smart Contracts oder globalen Zustand und konzentrierten sich auf Zahlungen (wo Konflikte einfacher über UTXOs oder Kontostände zu erkennen sind). Die Schnittstelle von DAG-Ledgern mit bestehenden Blockchain-Ökosystemen kann ebenfalls nicht trivial sein; zum Beispiel erforderte die Verbindung einer EVM mit einem DAG, dass Fantom einen Mechanismus zur Linearisierung des DAG f ür die EVM-Ausführung schuf. Diese Komplexitäten bedeuten, dass nicht jeder Anwendungsfall sofort auf einem DAG ohne sorgfältiges Design implementiert werden kann.
- Speicherung und Synchronisation: Ein potenzielles Problem ist, dass, wenn ein DAG-Ledger ein hohes Volumen paralleler Transaktionen zulässt, das Ledger schnell wachsen kann. Effiziente Algorithmen zum Beschneiden des DAG (Entfernen alter Transaktionen, die für die Sicherheit nicht mehr benötigt werden) sind wichtig, ebenso wie die Ermöglichung des Betriebs von Light Nodes (Light Clients benötigen Möglichkeiten, Transaktionen zu bestätigen, ohne den gesamten DAG zu speichern). Die Forschung hat die Erreichbarkeitsproblematik identifiziert: Sicherstellen, dass neue Transaktionen effizient frühere erreichen und referenzieren können, und herausfinden, wie die Historie in einem DAG sicher gekürzt werden kann. Während Blockchains auch Wachstumsprobleme haben, könnte die Struktur des DAG Dinge wie die Berechnung von Salden oder Nachweisen für den partiellen Zustand erschweren, da das Ledger keine einfache Liste von Blöcken ist. Dies ist größtenteils eine technische Herausforderung, die angegangen werden kann, aber sie erhöht den Aufwand beim Entwurf eines robusten DAG-Systems.
- Wahrnehmung und Netzwerkeffekte: Abgesehen von rein technischen Problemen stehen DAG-Projekte vor der Herausforderung, sich in einem von Blockchains dominierten Raum zu beweisen. Viele Entwickler und Benutzer fühlen sich einfach wohler mit Blockchain-L1s, und Netzwerkeffekte (mehr Benutzer, mehr DApps, mehr Tools auf bestehenden Ketten) können schwer zu überwinden sein. DAGs werden manchmal mit kühnen Behauptungen („Blockchain-Killer“ usw.) vermarktet, was Skepsis hervorrufen kann. Zum Beispiel könnte ein Projekt unbegrenzte Skalierbarkeit beanspruchen – aber Benutzer werden warten, bis dies unter realen Bedingungen demonstriert wird. Solange DAG-Netzwerke keine „Killer-Apps“ oder große Benutzerbasen hosten, könnten sie als experimentell angesehen werden. Darüber hinaus ist die Listung an Börsen, Verwahrungslösungen, Wallets – die gesamte Infrastruktur, die bereits große Blockchains unterstützt – eine fortlaufende Anstrengung für jede neue DAG-Plattform. Es gibt also eine Bootstrapping-Herausforderung: Trotz technischer Verdienste kann die Akzeptanz aufgrund der Ökosystem-Trägheit zurückbleiben.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass DAG-basierte Ledger Einfachheit gegen Leistung eintauschen, und das bringt Wachstumsschmerzen mit sich. Die Komplexität des Konsenses, potenzielle Zentralisierung in einigen Implementierungen und die Notwendigkeit, Vertrauen zu gewinnen, das dem älterer Blockchain-Systeme entspricht, sind Hürden, die es zu überwinden gilt. Die Forschungsgemeinschaft untersucht diese Probleme aktiv – zum Beispiel stellt ein 2024er Systematisierung-des-Wissens-Papier zu DAG-Protokollen die zunehmende Vielfalt der Designs und die Notwendigkeit eines ganzheitlichen Verständnisses ihrer Kompromisse fest. Wenn DAG-Projekte reifen, können wir erwarten, dass viele dieser Herausforderungen (wie die Entfernung von Koordinatoren, offene Teilnahme, bessere Entwicklertools) angegangen werden, aber sie sind wichtig zu berücksichtigen, wenn man DAG vs. Blockchain für eine bestimmte Anwendung bewertet.
Adoptionstrends und Zukunftsaussichten
Die Akzeptanz der DAG-basierten Blockchain-Technologie befindet sich im Vergleich zur weit verbreiteten Nutzung traditioneller Blockchains noch in einem frühen Stadium. Stand 2025 verwenden nur eine Handvoll öffentlicher Distributed Ledger DAGs in großem Maßstab – bemerkenswerte sind Hedera Hashgraph, IOTA, Fantom, Nano, Avalanche (für einen Teil seines Systems) und einige andere. Blockchains (lineare Ketten) bleiben die dominante Architektur in implementierten Systemen. Das Interesse an DAGs hat jedoch sowohl in der Industrie als auch in der Wissenschaft stetig zugenommen. Wir können einige Trends und die Aussichten für DAGs in der Blockchain identifizieren:
- Wachsende Anzahl von DAG-Projekten und Forschung: Es gibt einen sichtbaren Anstieg der Anzahl neuer Projekte, die DAG- oder Hybridarchitekturen erforschen. Zum Beispiel verwenden neuere Plattformen wie Aleph Zero (ein datenschutzorientiertes Netzwerk) einen DAG-Konsens für schnelle Ordnung, und Sui und Aptos (Move-Sprachketten) integrieren DAG-basierte Mempools oder parallele Ausführungs-Engines, um die Leistung zu skalieren. Die akademische Forschung zu DAG-basiertem Konsens floriert – Protokolle wie SPECTRE, PHANTOM, GhostDAG und neuere verschieben die Grenzen, und umfassende Analysen (SoK-Papiere) werden veröffentlicht, um DAG-Ansätze zu klassifizieren und zu bewerten. Dies deutet auf eine gesunde Erforschung und das Aufkommen von Best Practices hin. Wenn die Forschung Lösungen für frühere Schwächen identifiziert (zum Beispiel, wie man Fairness erreicht, wie man DAGs beschneidet, wie man DAGs unter dynamischen Bedingungen sichert), werden wir diese Innovationen wahrscheinlich in Implementierungen einfließen sehen.
- Hybridmodelle im Mainstream-Einsatz: Ein interessanter Trend ist, dass sogar traditionelle Blockchains DAG-Konzepte übernehmen, um die Leistung zu verbessern. Avalanche ist ein Paradebeispiel für einen Hybriden: Es präsentiert sich als Blockchain-Plattform, verwendet aber im Kern einen DAG-Konsens. Es hat eine signifikante Akzeptanz in DeFi- und NFT-Kreisen gefunden, was zeigt, dass Benutzer manchmal ein DAG-basiertes System übernehmen, ohne es überhaupt zu merken, solange es ihre Bedürfnisse erfüllt (schnell und günstig). Dieser Trend könnte sich fortsetzen: DAG als interner Motor, der eine vertraute Blockchain-Schnittstelle exponiert, könnte eine erfolgreiche Strategie sein, die Entwicklern den Einstieg erleichtert. Fantom hat dies mit seiner Opera-Kette getan, und andere Projekte könnten diesem Beispiel folgen, wodurch die DAG-Technologie effektiv zu einem unsichtbaren Rückgrat für Ketten der nächsten Generation wird.
- Unternehmens- und Nischenakzeptanz: Unternehmen, die hohen Durchsatz, vorhersehbare Kosten benötigen und mit stärker permissionierten Netzwerken vertraut sind, neigen dazu, DAG-Ledger zu erforschen. Hederas Governing Council-Modell zog große Unternehmen an; diese wiederum treiben Anwendungsfälle wie die Asset-Tokenisierung für Finanzdienstleistungen oder die Verfolgung von Softwarelizenzen usw. auf Hedera voran. Wir sehen, dass Konsortien DAG-basierte DLT für Dinge wie Telekommunikationsabrechnungen, die Verfolgung von Werbeimpressionen oder Interbankenüberweisungen in Betracht ziehen, wo das Volumen hoch ist und sie Finalität benötigen. IOTA war an von der Europäischen Union finanzierten Projekten für Infrastruktur, digitale Identitätspiloten und industrielles IoT beteiligt – dies sind längerfristige Adoptionspfade, aber sie zeigen, dass DAGs über die Krypto-Community hinaus auf dem Radar sind. Wenn sich einige dieser Tests als erfolgreich und skalierbar erweisen, könnten wir eine sektorspezifische Akzeptanz von DAG-Netzwerken sehen (z. B. ein IoT-Konsortium, das alle ein DAG-Ledger zur gemeinsamen Nutzung und Monetarisierung von Daten verwendet).
- Fortschritte bei Community und Dezentralisierung: Frühe Kritik an DAG-Netzwerken (zentrale Koordinatoren, permissionierte Validierer) wird allmählich angegangen. IOTAs Coordicide wird, falls erfolgreich, den zentralen Koordinator entfernen und IOTA in ein vollständig dezentrales Netzwerk mit einer Form von Staking und von der Community betriebenen Validierern überführen. Hedera hat seinen Code quelloffen gemacht und Pläne angedeutet, die Governance langfristig weiter zu dezentralisieren (über den anfänglichen Rat hinaus). Nanos Community arbeitet kontinuierlich an der Dezentralisierung der Repräsentantenverteilung (ermutigt mehr Benutzer, Repräsentanten zu betreiben oder ihre Delegationen aufzuteilen). Diese Schritte sind wichtig für die Glaubwürdigkeit und das Vertrauen in DAG-Netzwerke und bringen sie stärker mit dem Ethos der Blockchain in Einklang. Mit zunehmender Dezentralisierung werden wahrscheinlich mehr krypto-native Benutzer und Entwickler bereit sein, auf DAG-Projekten aufzubauen oder dazu beizutragen, was das Wachstum beschleunigen kann.
- Interoperabilität und Layer-2-Nutzung: Wir könnten auch sehen, dass DAGs als Skalierungsschichten oder interoperable Netzwerke anstatt als eigenständige Ökosysteme verwendet werden. Zum Beispiel könnte ein DAG-Ledger als Hochgeschwindigkeits-Layer-2 für Ethereum dienen, das periodisch gebündelte Ergebnisse zur Sicherheit an Ethereum verankert. Alternativ könnten DAG-Netzwerke über Brücken mit bestehenden Blockchains verbunden werden, sodass Vermögenswerte dorthin fließen können, wo Transaktionen am günstigsten sind. Wenn die UX nahtlos gestaltet werden kann, könnten Benutzer auf einem DAG-Netzwerk Transaktionen durchführen (und die hohe Geschwindigkeit genießen), während sie sich weiterhin auf eine Basis-Blockchain für die Abwicklung oder Sicherheit verlassen – und so das Beste aus beiden Welten erhalten. Einige Projekte ziehen diese Art von geschichtetem Ansatz in Betracht.
- Zukunftsaussichten – Ergänzung, nicht Ersatz (vorerst): Es ist bezeichnend, dass selbst Befürworter oft sagen, dass DAG eine „Alternative“ oder Ergänzung zur Blockchain ist und kein vollständiger Ersatz. In naher Zukunft können wir heterogene Netzwerke erwarten: einige werden Blockchain-basiert sein, einige DAG-basiert, jeweils optimiert für verschiedene Szenarien. DAGs könnten das Hochfrequenz-Rückgrat von Web3 antreiben (die Schwerstarbeit von Mikrotransaktionen und Datenprotokollierung erledigen), während Blockchains für die Abwicklung, extrem hochwertige Transaktionen oder dort, wo Einfachheit und Robustheit von größter Bedeutung sind, bevorzugt bleiben könnten. Auf längere Sicht, wenn DAG-basierte Systeme sich weiterhin bewähren und wenn sie gleiche oder größere Sicherheit und Dezentralisierung demonstrieren können, ist es denkbar, dass sie zum dominanten Paradigma für Distributed Ledger werden könnten. Der Aspekt der Energieeffizienz bringt DAGs auch gut mit globalen Nachhaltigkeitsdruck in Einklang, was sie langfristig politisch und sozial akzeptabler machen könnte. Die CO2-Fußabdruck-Vorteile von DAG-Netzwerken, kombiniert mit ihren Leistungsvorteilen, könnten ein wichtiger Treiber sein, wenn regulatorische Umgebungen grüne Technologie betonen.
- Community-Stimmung: Es gibt ein Segment der Krypto-Community, das sehr begeistert von DAGs ist – sie sehen sie als den nächsten evolutionären Schritt der DLT. Man hört oft Sätze wie „DAGs sind die Zukunft; Blockchains werden irgendwann als das Einwahl-Internet im Vergleich zum Breitband von DAG angesehen werden.“ Dieser Enthusiasmus muss mit praktischen Ergebnissen in Einklang gebracht werden, aber er deutet darauf hin, dass Talente und Investitionen in diesen Bereich fließen. Andererseits bleiben Skeptiker, die darauf hinweisen, dass Dezentralisierung und Sicherheit nicht für Geschwindigkeit geopfert werden sollten – daher müssen DAG-Projekte zeigen, dass sie das Beste aus beiden Welten haben können.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Zukunftsaussichten für DAG in der Blockchain vorsichtig optimistisch sind. Derzeit dominieren Blockchains immer noch, aber DAG-basierte Plattformen erobern ihren Raum und beweisen ihre Fähigkeiten in spezifischen Bereichen. Wenn die Forschung aktuelle Herausforderungen löst, werden wir wahrscheinlich eine stärkere Konvergenz von Ideen sehen – wobei Blockchains DAG-inspirierte Verbesserungen übernehmen und DAG-Netzwerke die Lehren von Blockchains in Bezug auf Governance und Sicherheit übernehmen. Web3-Forscher und -Entwickler täten gut daran, die DAG-Fortschritte im Auge zu behalten, da sie einen bedeutenden Zweig des DLT-Evolutionsbaums darstellen. Die kommenden Jahre könnten ein vielfältiges Ökosystem interoperabler Ledger sehen, in dem DAGs eine entscheidende Rolle bei der Skalierung und bei speziellen Anwendungen spielen und uns der Vision eines skalierbaren, dezentralen Webs näherbringen.
In den Worten einer Hedera-Publikation: DAG-basierte Ledger sind „ein vielversprechender Schritt nach vorn“ in der Entwicklung digitaler Währungen und dezentraler Technologie – keine Patentlösung, um Blockchains vollständig zu ersetzen, sondern eine wichtige Innovation, die nebenher arbeiten und Verbesserungen in der gesamten Distributed-Ledger-Landschaft inspirieren wird.
Quellen: Die Informationen in diesem Bericht stammen aus einer Vielzahl glaubwürdiger Quellen, darunter akademische Forschung zu DAG-basiertem Konsens, offizielle Dokumentationen und Whitepapers von Projekten wie IOTA, Hedera Hashgraph, Fantom und Nano sowie technische Blogs und Artikel, die Einblicke in die Unterschiede zwischen DAG und Blockchain geben. Diese Referenzen unterstützen die oben diskutierten vergleichenden Analysen, Vorteile und Fallstudien. Der fortgesetzte Dialog in der Web3-Forschungsgemeinschaft deutet darauf hin, dass DAGs ein heißes Thema bleiben werden, während wir versuchen, das Trilemma von Skalierbarkeit, Sicherheit und Dezentralisierung in der nächsten Generation der Blockchain-Technologie zu lösen.