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Was ist Zilliqa – Kann es Ethereum schlagen?

Zilliqa ist eine relativ junge Blockchain-Plattform, mit dessen Entwicklung erst im Juni 2017 begonnen wurde und die bereits jetzt Tausende von Transaktionen pro Sekunde verarbeiten kann. Das Ziel von Zilliqa ist sich hinsichtlich der Transaktionsgeschwindigkeit mit traditionellen Zahlungsmethoden (wie VISA) zu messen. VISA kann derzeit rund 24.000 Transaktionen pro Sekunde (in der Theorie) verarbeiten. Zum derzeitigen Stand kann Zilliqa immerhin schon 2.488 Transaktionen pro Sekunden (TPS) verarbeiten, was im Vergleich zu Bitcoin (3-7 TPS) und Ethereum (10-15 TPS) bereits eine eindrucksvolle Zahl ist.

Zilliqa ist aber nicht wie Bitcoin nur eine alternative Währung zum Fiat-Geldsystem, sondern ist auch eine Plattform für dezentrale Anwendungen (dApps) und Smart Contracts, die mit einer extra entwickelten Skriptsprache „Scilla“ erstellt werden können. Scilla wurde speziell darauf optimiert, um Transaktionen parallel auszuführen, um hohe Transaktionszahlen zu erreichen.

Ein extrem wichtiges Merkmal von Zilliqa ist, dass der Transaktionsdurchsatz von Zilliqa mit seiner Netzwerkgröße (etwa) linear steigt. Technische Grundlage hierfür ist Sharding, welches auch Ethereum in einer eigenen Variante einführen möchte. Zilliqa wird allerdings die erste Blockchain-Plattform sein, die diese Technologie implementieren wird – die ursprünglich aus dem Bereich der klassischen Datenbanken und der Datenbankpartitionierung stammt. Durch Sharding wird Zilliqa eine für Blockchains vollkommen neue Art der Konsensbildung bereitstellen.

Der aktuelle ZIL-Kurs kann hier angeschaut werden. In unserer Kursübersicht findest du aktuelle Charts zu Bitcoin und weiteren Altcoins (hier klicken!).

Der ZIL-Token

Die Kryptowährung zur Zilliqa-Blockchain heißt ZIL. Das Mainnet von Zilliqua ist am 31.01.2019 offiziell gestartet und seit dem wurden alle ZIL auf die eigene Blockchain migriert.

Die maximale Gesamtmenge an ZIL ist auf 21 Milliarden begrenzt, wobei sich der Block Reward auf 10 Jahre verteilt und mit der Zeit abnimmt. Etwa 80% aller ZIL werden dabei in den ersten 4 Jahren erzeugt, während die restlichen 20% in den darauffolgenden 6 Jahren schrittweise freigegeben werden. Wenn ein Node einen Transaktionsblock erfolgreich „minen“ kann, wird er mit diesen belohnt.

Wie funktioniert Sharding bei Zilliqa?

Sharding in Zilliqa hat drei verschiedene Formen: Network Sharding, Transaction Sharding und Computational Sharding. Die wichtigste Form ist das Network Sharding, welches die Grundlage für die anderen beiden Sharding-Mechanismen legt.

Was ist Zilliqa Network Sharding?

Network Sharding ist ein Mechanismus, der dafür sorgt, dass der Datendurchsatz in Zilliqa mit der Größe des Netzwerks linear steigt. Hierfür wird das gesamte Zilliqa-Netzwerk in Gruppen von Nodes aufgeteilt, die jeweils als Shard bezeichnet werden. Jedes Shard erreicht dabei einen eigenen Konsens.

zilliqa sharding

Source: https://docs.zilliqa.com/zilliqa-slides-updated.pdf

Beispielsweise könnte ein Netzwerk aus 1.000 Nodes in 10 Shards zu je 100 Nodes zerlegt werden. Diese 10 Shards können Transaktionen parallel verarbeiten. Wenn in dem Beispiel jedes Shard 10 Transaktionen verarbeiten kann, kann das gesamte Netzwerk 100 Transaktionen (10 Transaktionen x 10 Shards = 100 Transaktionen) verarbeiten.

Wenn weitere 1.000 Nodes dem Netzwerk beitreten und ein Shard weiterhin aus 100 Nodes besteht, würde das Netzwerk folglich 200 Transaktionen pro Sekunde verarbeiten können. Der Datendurchsatz in Zilliqa steigt damit (etwa) linear mit dem Anstieg der Nodes an. In den letzten Tests verzeichnete Zilliqa einen maximalen Datendurchsatz von 2.488 Transaktionen pro Sekunde, bei 3.600 Nodes.

zilliqa sharding transactions per second

Source: https://docs.zilliqa.com/zilliqa-slides-updated.pdf

Zwar ist die Grundidee recht simpel, die Herausforderungen, die mit dieser Technologie verbunden sind, sind jedoch sehr groß. Das Netzwerk muss vor Sybil Attacken geschützt sein, damit keine bösartigen Nodes das System untergraben. Darüber hinaus bedarf es eines Mechanismus, der die Nodes den Shards zuordnet. Weiterhin muss geklärt werden, wie viele Nodes einen Shard umfassen. Die Anzahl darf dabei nicht zu klein sein, um die Übernahme durch Angreifer zu verhindern.

Auf alle drei Fragen hat Zilliqa eine Antwort gefunden. Um Sybil Attacken zu verhindern, nutzt Zilliqa einen Proof-of-Work (PoW). Jeder neue Node, der dem Zilliqa-Netzwerk beitreten möchte, muss zunächst einen PoW durchführen. Bestehende Knoten im Netzwerk validieren den PoW und autorisieren den Node, der sich dann dem Netzwerk anzuschließen kann.

zilliqa pow mining

Source: https://docs.zilliqa.com/zilliqa-slides-updated.pdf

Das Shard-Management wird durch das sogenannte “Directory Service Committee” (DS Committee) geregelt, welches Nodes den spezifischen Shards zuordnet. Das DS Commitee wird gewählt. Die Wahl basiert auf dem PoW. In regelmäßigen Abständen, auch bekannt als DS-Epoche, wird eines der Mitglieder des DS-Ausschusses entfernt und ein neues Mitglied hinzugefügt (mittels dem First-in-First-out-Algorithmus).

Die Frage nach der Mindestanzahl von Nodes in einem Shard hat Zilliqa mit 600 Nodes beantwortet. Die Übernahme eines Shards durch bösartige Nodes ist bei dieser Anzahl sehr gering.

Transaction Sharding

Als Transaktions-Sharding wird das Zuordnen der Transaktion, zu einem bestimmten Shard bezeichnet. Die Zuordnung wird durch die ersten paar Bits der Sendeadresse der Transaktion bestimmt und durch das DS-Commitee vorgenommen.

zilliqa transactions sharding

Source: https://docs.zilliqa.com/zilliqa-slides-updated.pdf

Computational Sharding

Das Computational Sharding richtet sich an ressourcenintensive dApps. Die Technologie ermöglicht es Berechnungen und Smart Contracts auf sehr effiziente Weise auszuführen. Das Computational Sharding sorgt nämlich dafür, dass Anweisung bzw. Teilprogramme parallel über verschiedene Nodes im Netzwerk ausgeführt werden können, im Gegensatz zu anderen dApp und Smart Contract-Plattformen wie Ethereum, wo Anweisungen stets sequentiell (nacheinander) abgearbeitet werden.

Dies schafft die Grundlage dafür, dass ressourcenintensive dApps und Smart Contracts wesentlich schneller ausgeführt werden und auf viel mehr Transaktionen skalieren können.

Der Konsensmechanismus von Zilliqa

Der Konsensalgorithmus von Zilliqa besteht aus zwei Kernfunktionen, dem Proof-of-Work (PoW) und dem Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT). Den Proof-of-Work verwendet Zilliqa allerdings nur, um die Identität eines Nodes herzustellen. Im Gegensatz zu Bitcoin wird der PoW also nicht benutzt, um einen Konsens im Netzwerk zu erreichen, sondern nur um Sybil-Attacken zu verhindern. Das DS-Commitee, dessen Mitglieder jede Epoche wechseln, wird durch den ASIC-resistenten PoW gesichert.

Um den Konsens im Netzwerk zu erzielen, erfordert Zilliqa aufgrund der vergleichsweise kleinen Größe der Shards (im Vergleich zu Zehntausenden von Nodes im Bitcoin oder Ethereum Netzwerk) ein spezielles und effizientes Konsensprotokoll. Zilliqa verwendet hierfür das Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT)-Protokoll innerhalb jedes Shards.

Beim PBFT haben alle Nodes innerhalb eines Shards eine Reihenfolge. Dementsprechend gibt es einen primären Node (alias einen Leader), der nach dem Zufallsprinzip gewählt wird. Die übrigen Nodes werden als Backup-Nodes bezeichnet.

Eine Transaktion funktioniert innerhalb von Zilliqa dann wie folgt: Nachdem mehrere Benutzer eine Transaktion versendet haben, werden sie an einem bestimmten Shard weitergeleitet. Die Shards, deren Mitgliedschaft über den PoW geregelt wird, gruppieren die Transaktionen in Mikroblöcke und validieren die Transaktionen.

Der Leader eines Shards ist dafür verantwortlich, die Signaturen von anderen Shard-Mitgliedern nach dem EC Schnorr-Signatursystem zu sammeln. Wenn dies erfolgreich geschehen ist, reichen die Shards die Mikroblöcke an das DS-Commitee weiter, welches die die Mikroblöcke durch den Einsatz eines PBFT-Prozesses verifiziert.

Danach werden die Mikroblöcke aggregiert und ein vollständiger Block mit Transaktionen an die Blockchain übergeben. Sobald ein Block von den Shards und dem DS-Komitee bestätigt wird, ist er der einzige Block, der auf den ihm vorausgehenden Block verweisen kann.

Zilliqa Roadmap

Die aktuelle Roadmap sieht zunächst nur eine Planung bis Jahresende 2018/ Anfang 2019 vor. Aktuell sind noch zwei Punkte ausstehend. Der Launch des Mainnets und die Veröffentlichung erster dApps.

zilliqa roadmap

Source: https://zilliqa.com/about-us.html

Fazit

Die Skalierbarkeit von Blockchains ist eines der heißesten im Krypto-Space. Derzeit arbeiten unter anderem Bitcoin und Ethereum an ihren eigenen Skalierungslösungen, damit eine Massenadaption von Kryptowährungen stattfinden kann. Zilliqa hat nach seinem ICO einen vielversprechenden Start hingelegt und viel Aufmerksamkeit durch seine hohe Anzahl von Transaktionen pro Sekunde und die ausgereifte Sharding-Technologie auf sich gezogen.

Von daher ist Zilliqa definitiv ein Projekt, was es zu beobachten gilt, insbesondere, wenn das Mainnet startet. Um den großen Wettbewerber Ethereum, der selbst an einer Sharding-Lösung arbeitet, auszustechen, muss Zilliqa aber eine noch eine breite Akzeptanz aufbauen, um wettbewerbsfähig zu sein. Insbesondere müsste Zilliqa Entwickler und Unternehmen von Ethereum weglocken und dazu bringen, zu Zilliqa zu wechseln. Unabhängig davon ist Zilliqa aber ein sehr viel versprechendes Blockchain-Projekt.

Für weitere Informationen und Details empfehlen wir: https://zilliqa.com/resources.html

Zuletzt aktualisiert: 02/07/2019

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About Author

Jake Simmons

Jake Simmons ist seit 2016 ein Krypto-Enthusiast. Seit er von Bitcoin und der Blockchain-Technologie gehört hat, beschäftigt er sich täglich mit dem Thema. Jenseits von Kryptowährungen studierte Jake Informatik und arbeitete 2 Jahre lang für ein Startup im Blockchain-Bereich. Bei CNF ist er für die Beantwortung technischer Fragen zuständig. Sein Ziel ist es, die Welt auf eine einfache und verständliche Weise auf Kryptowährungen aufmerksam zu machen.

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