Der Garant im IoT-Business Audit-Trails mit IOTA, der Blockchain-Alternative

Im Reigen der spannendsten IT-Neuerungen sticht die Distributed-Ledger-Technolgoie „IOTA“ deutlich heraus. Ihr trauen Experten das größte Veränderungspotential als extrem leistungsfähige und fälschungssichere Dokumentation von Transaktionen für das Internet der Dinge (IoT) zu. Was steckt dahinter?

Jeder Teilnehmer im IOTA-Netzwerk, der eine Transaktion durchführt, nimmt aktiv am Konsens teil. Teure Miner sind überflüssig. Damit ist IOTA günstiger als jede Blockchain. (Bild: gemeinfrei: CCO geralt / pixabay / CC0

IOTA (vom griechischen Buchstaben Iota abgeleitet) gehört wie die Blockchain, die ursprünglich einmal für die Kryptowährung Bitcoin entwickelt wurde, zu den Distributed-Ledger-Anwendungen. Wobei IOTA Schwachpunkte der Blockchain als eine weiterführende Technologie elegant eliminiert.

„IOTA kann das bislang fehlende Puzzleteil sein, mit dem die Machine Economy und das Internet-of-Things (IoT) ihr gewünschtes Potenzial zur vollen Entfaltung bringt“, erläutert Walter Graf, Industrie 4.0-Evangelist und Fujitsu Distinguished Engineer. „Wir sehen IOTA als eine Möglichkeit, ein öffentliches, über Firmengrenzen hinausgehendes Rückgrat für das Internet der Dinge zu realisieren, das eine echte Interoperabilität zwischen allen Geräten ermöglicht - egal wo sich diese befinden.“

Von der Datenbank zu IOTA

Wohlbemerkt, ein revisionssicheres, unveränderbares Tracken von Informationen ist in der IT-Welt nicht ganz so rasant neu. Denn Datenbank-basierte Anwendungen aus dem Content-Management-Bereich leisten schlussendlich das Gleiche. Doch das Problem, das diese Ansätze alle gemein haben, ist, dass sie zwar innerhalb einer Organisation noch ganz gut funktionieren, aber nach dem Überschreiten dieser Grenzen Konflikte zutage treten können.

Sollen zum Beispiel Produktdaten von mehreren Zulieferern in einem Track-Record eines zentralen Systems gespeichert werden, so kann sich das problematisch gestalten. „Statt einer zentralisierter Datenbank bietet sich mit IOTA eine öffentlich verfügbare, neutrale Plattform an, auf der Daten sicher, privat, nachvollziehbar und unveränderbar hinterlegt werden können“, betont Graf. „Darüber hinaus können sich Maschinen gegenseitig über elektronische Brieftaschen bezahlen.“

Im Gegensatz zu einer Datenbank ist die Fälschungssicherheit bereits ein fester Teil von IOTA und das verteilte Wirtschaftsbuch (Distributed Ledger) ist nicht mehr an eine Institution gebunden und bedient insbesondere auch problemlos lange Daten-Lebenszyklen. IOTA kann sich als Netzwerk vom Hersteller, den Zulieferern bis hin zum Kunden über den gesamten Produktlebenszyklus erstrecken. Denn IoT-Produkte sind so designt, dass sie weiterhin Daten sammeln und in einer Plattform ablegen.

Einzigartige Features

IOTA setzt als Verteilte Datenbank nicht wie die Blockchain auf eine verkettete Liste, sondern auf einen gerichteten azyklischen Graphen, der „Tangle“ (Flechtwerk, Gewirr) genannt wird. Dadurch lässt sich eine deutlich höhere Geschwindigkeit (Realtime-Fähigkeit) und fast unendliche Skalierbarkeit bei wesentlich verringerten Transaktionskosten erzielen.

Letzteres geschieht, weil die Miner wegfallen. Denn diese müssen bei der Blockchain die Verifikation und das Abspeichern der Transkationen durch extrem stromfressende sowie rechen- und zeitaufwendige Prozesse abschließen und dafür auch noch Geld bzw. Kryptowährung erhalten.

Der IOTA-Tangle kennt dagegen kein kostenpflichtiges Miner-Konzept der Validierung. Das bedeutet, dass jeder Teilnehmer des IOTA-Netzwerks, der eine Transaktion durchführen möchte, verpflichtet ist, aktiv am Konsens des Netzwerks teilzunehmen. Dies geschieht, indem er zwei vergangene Transaktionen validiert. Die Auswahl erfolgt dabei über einen Algorithmus.

IOTA skaliert mit der Anzahl von Transaktionen

Das hat weitreichende Konsequenzen: IOTA kann viele Transaktionen pro Sekunde verarbeiten, indem diese parallel verarbeitet werden. Wenn die Anzahl der Teilnehmer zunimmt, werden immer mehr Transaktionen bestätigt. Das heißt, IOTA skaliert proportional mit der Anzahl von Transaktionen. Je größer der Tangle mit zunehmenden Transaktionszahlen, desto schneller und sicherer wird IOTA. „Daher ist gewährleistet, dass niemand in einem IOTA-Netzwerk die Führerschaft übernehmen kann“, unterstreicht Graf. „Diese Tatsche wird ein Erfolgskriterium sein.“

Dank dem Wegfall teurer Miner sind jetzt auch „einfache“ Anwendungen wie zum Beispiel ein fälschungssicherer Tachometerstand möglich. Zu diesem Zweck wird ein digitaler Zwilling vom Kilometerstand in einem IOTA-Tangle abgespeichert. Jeder Fälschungsversuch lässt sich im Distributed-Ledger, dem Wirtschaftsbuch, nun sofort feststellen. Denn dort sind immer die korrekten Daten niedergelegt.

Showcase für eine IOTA-Plattform

In einem Modell einer simplen Supply-Chain zeigt Fujitsu die Funktion eines verteilten Audit-Trails über zwei Firmen, in dem IOTA seine Stärken gegenüber einer klassischen Datenbank-Implementierung beweist. „Dazu simulieren wir mit zwei Robotersystemen, die Plastikklötzchen auf ein Förderband legen und diese hin und her bewegen lassen, einen fiktiven Produktionsprozess zwischen zwei voneinander getrennten Firmen“, führt Graf aus.

IOTA will die Kommunikation zwischen Maschinen ohne menschliche Beteiligung ermöglichen. (Bild: Fujitsu)

Entscheidend sind in diesem Modell die unterschiedlichen Positionen der Klötzchen, die sie jeweils einnehmen. Deshalb wurden sie vorab mit einem QR-Code in der IOTA identifiziert, um die Erkennung sicherzustellen. Auf dem Förderband werden die Klötzchen gescannt und der Standort erkannt und in der IOTA-Tangle zusammen mit weiteren IoT-Daten als Audit-Trail festgehalten. Auf diese Weise entsteht ein Track-Record aller definierten Stationen und Zustände.

„Wir machten auch die Gegenprobe, indem wir ein Klötzchen für gewisse Passagen vom Förderband nahmen, damit das Klötzchen bestimmte Punkte nicht durchlaufen konnte“, so Graf. „Der nächste Roboter realisierte dann sofort, dass das Klötzchen eine Station verpasst hat, weil er es nicht mehr in der IOTA-Tangle gefunden hat, und sortierte den Klotz aus.“

Prozesse dieser Art können somit weit über die Firmengrenzen hinweg zurückverfolgt werden. Ein weiterer großer Vorteil: Die einzelnen Firmen können ohne eine gemeinsame IT-Infrastruktur über relativ einfache Mechanismen Informationen austauschen.

Audit-Trail zweier Roboter, die per IOTA kommunizieren. (Bild: Fujitsu)

Gegenwärtig befindet sich IOTA noch in einer Beta-Phase. Das bedeutet, dass es sich bei den aktuellen Java- und Python-Implementierungen um Referenz-Implementierungen handelt. Daher ist für die nächsten Monate mit weiteren Verbesserungen hinsichtlich Leistung, Funktionalität und Benutzerfreundlichkeit zu rechnen. „Wir von Fujitsu bringen jetzt mit unserem Co-Creator-Ansatz verschiedene Technologie-Stakeholder und insbesondere interessierte Kunden mit ihrem Branchen-Know-how an einen Tisch“, sagt Graf.

„Wir denken, dass es sich speziell bei der Umsetzung eines Audit-Trails, wie wir ihn anhand der beiden Roboter auf der letzten Hannover-Messe vereinfacht gezeigt haben, um einen vergleichsweise naheliegenden und jetzt schon umsetzbaren Use-Case handelt, der sich zusammen mit Kunden auch ohne jegliche Verwendung von Krypto-Währungen realisieren lässt.“

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