Ein Algorithmus für den Konsens Was ist ein Hashgraph?

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Bitcoin funktioniert auf Basis ressourcenintensiver Blockchain-Algorithmen. Mit Hashgraph steht nun ein neuer Konsensalgorithmus bereit, der das Gleiche bei wesentlich geringerem Ressourcenverbrauch leisten soll.

Bitcoin-Mining und andere Anwendungen, die auf ressourcenintensiven Blockchain-Konsenalgorithmen basieren, sind wegen ihres Ressourcenverbrauchs ins Gerede gekommen. Die Branche sucht nach Möglichkeiten, die Vorteile der Distributed-Ledger-Technologie wie Fälschungssicherheit und Vertrauenswürdigkeit zu bewahren. Gleichzeitig sollen algorithmische Alternativen zu Blockchain aber sparsamer sein.

Mit Hashgraph gibt es nun einen Algorithmus, dem das gelingen könnte. Er wurde vom Gründer der Internet-Softwareplattform „Swirlds“, Leemon Baird, entwickelt.

Viele Patente und zwei Firmen

Baird, ehemaliger Professor an der US Airforce Academy gründete Swirlds 2015. Swirlds hält Patente für Hashgraph. Außerdem gründete er 2017 mit anderen Hedera Hashgraph, das bereits mit großem Trara an die Börse gebracht wurde.

Hashgraph hat viele vorteilhafte Eigenschaften, darunter Geschwindigkeit (250.000 Transaktionen pro Sekunde), Fairness (Konsens-Zeitstempel) und Sicherheit, die sich in einem Whitepaper nachlesen lassen.

Die besonders hohe Sicherheit besteht, weil Hashgraph resistent gegen so genannte Byzantinische Fehler ist. Sprich: Das System toleriert, wenn einige am Netz beteiligte Systeme falsche Ergebnisse ausspucken.

Arbeiten mit dem Gossip-Protokoll

Der Algorithmus funktioniert über ein so genanntes Gossip-Protokoll. Ein solches Protokoll dient der Kommunikation in Gruppen.

Jeder Knoten wählt sich, sobald er neue Informationen erhält, frei einen Kommunikationspartner aus dem Kreis der Netzteilnehmer. Der frei gewählte Kommunikationspartner erfährt alles, was die initiierende Partei weiß. Auch der Hashgraph wird über ein Gossip-Protokoll („Gossip über Gossip“) im System verbreitet, was wenig zusätzliche Bandbreite verbraucht.

Der Hashgraph verzeichnet genau, wer mit wem in welcher Reihenfolge kommuniziert hat. Jeder Teilnehmer hat eine Kopie davon. Dadurch kann jeder Teilnehmer kalkulieren, was der Kommunikationspartner im Rahmen eines klassischen Abstimmungs-Algorithmus geschickt hätte.

Keine ressourcenintensiven Abstimmungen übers Netz

So müssen grundsätzlich keine Abstimmungen über das Netz stattfinden, die Bandbreite verbrauchen. Der Hashgraph reicht. Das bezeichnet man als Virtual Voting.

Jede verschickte Nachricht ist im Hashgraph ein kreisförmig dargestelltes Event, in dem eine Menge von Transaktionen steckt. Jedes ankommende Event verweist auf das Sender-Event und das letzte eigene Event.

Alle Events sind über kryptograpische Hashes verbunden. Neue Events enthalten die Hash-Werte der Eltern-Events, also des empfangenen und des letzten eigenen Events.

Mit DAGs zur Rechtssicherheit

Mit Hilfe von Virtual Voting und Hashgraphs entstehen gerichtete, also nur in einer Richtung zu durchlaufende Graphen, so genannte Directed Acyclic Graphs (DAG). So lassen sich alle Transaktionen in die richtige Reihenfolge bringen.

Die richtige Empfangszeit (Consensus Timestamp) entsteht aus dem Median der Empfangszeipunkten der Events in den einzelnen Knoten.Dabei wird eine Transaktion dann als valide betrachtet, wenn 2/3 der Knoten sie gesehen haben.

Die Geschwindigkeit des Datentransports ist keine festgelegte Eigenschaft, es gibt also keinen Timeout. Dadurch laufen DDOS-Angriffe, Bot-Netze und Firewalls ins Leere. Hashgraph braucht kein Proof-of-Work-Framework, einer der Gründe für den hohen Ressourcenverbrauch von Bitcoin. Auch umfassende Berechnungen sind nicht mehr nötig, was der Grund für die hohen Transaktionsleistungen ist.

Namhafte Beiratsmitglieder

Die Technologie wird von Hedera implementiert. Sie soll unter Apache 2.0-Lizenz zugänglich sein. An ihrer Weiterentwicklung ist auch ein Beirat beteiligt. Zu ihm gehören unter anderem IBM, Google, die Deutsche Telekom, Tata Communications und das University College London.

Außerdem gibt es eine dazu passende Kryptowährung, HBAR. Hedera plant, auf seinem Hashgraph-Netzwerk, dem einzigen Public Ledger (elektronischem Hauptbuch) mit dieser Technologie, dafür geschriebene Apps (dApps) laufen zu lassen und an Transaktionsgebühren zu verdienen.

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