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Was ist Polkadot?

28.05.2021
Von   IDG ExpertenNetzwerk
Kamal Vaid ist bei der SVA GmbH als Consultant für Blockchain beschäftigt. Er beschäftigt sich seit mehreren Jahren mit Blockchain und anderen Distributed-Ledger-Technologien. Der Autor hat einen Master of Science in IT-Management von der NORDAKADEMIE Graduate School in Hamburg und einen Bachelor of Science in Wirtschaftsinformatik von der Hochschule Wismar. Er hat bereits an zahlreichen Blockchain-Projekten im Bereich Automotive und Energie mitgewirkt.
Polkadot (DOT) will ein Interoperabilitäts-Champion unter den Blockchains werden. Das sollten Sie über Konzept und Schwachstellen wissen.
Lesen Sie, was Sie über die Kryptowährung Polkadot, das dahinterliegende Konzept und dessen Schwachstellen wissen müssen.
Lesen Sie, was Sie über die Kryptowährung Polkadot, das dahinterliegende Konzept und dessen Schwachstellen wissen müssen.
Foto: Gorev Evgenii - shutterstock.com

Mit dem Konzept, eigene hoch anpassbare Blockchains auf einer Haupt-Blockchain zu betreiben, baut Polkadot zunehmend seine Marktanteile aus und konkurriert mit ähnlichen Ökosystemen wie Ethereum, Cosmos und anderen. Nach aktueller Einschätzung basieren zehn Prozent aller Blockchain-Projekte auf Polkadot – Tendenz steigend.

Polkadot – Definition

Im Jahr 2016 von dem Ethereum-Mitbegründer und dem technischen Vorstand Dr. Gavin Wood ins Leben gerufen, gehört Polkadot zu den jüngeren Blockchains – zumindest im Vergleich zur Bitcoin-Blockchain. Das Protokoll wird von der Web 3 Foundation geführt und von Parity Technologies federführend entwickelt.

Polkadot ist eine sogenannte Next-Generation-Blockchain und hat sich als Ziel vorgenommen, die Dezentralisierung des Web zu unterstützen. Das Ziel möchten die Initiatoren des bereits live geschalteten Netzwerks unter anderem mit der hohen Interoperabilitäts-Eigenschaft erreichen. Blockchains sollen künftig nahtlos miteinander kommunizieren. Gegenwärtig existiert keine Lösung für die einzelnen Blockchains, um miteinander zu interagieren, so dass zum Beispiel ein Smart Contract auf Ethereum eine Zahlung per Bitcoin auslöst.

Polkadot ist gerade dabei, Herausforderungen wie diese zu lösen, indem es Cross-Chain-Interoperabilität bereitstellt, worüber Blockchains und dezentrale Apps miteinander sprechen können. Polkadot ist überzeugt, dass das System seinen Nutzern ermöglicht, Transaktionen privater und effizienter durchzuführen, indem es Blockchains schafft, die die Nutzerdaten nicht an das öffentliche Netzwerk weitergeben oder auf andere Weise eine größere Anzahl von Transaktionen verarbeiten.

Polkadot - Technologiekomponenten

Bei Polkadot kommen verschiedene Komponenten zum Einsatz: Sie verwenden eine Relaychain, mehrere Parachains und Parathreads.

  • Die Relaychain stellt den Kern von Polkadot dar, der für die Netzwerksicherheit, den Konsens und die Zusammenarbeit zwischen den Chains verantwortlich ist.

  • Parachains sind eigenständige Blockchains mit benutzerdefinierten Token und einer auf spezifische Anwendungsfälle angepassten Funktionalität. Die Parachain-Verbindung zu der Relaychain ist durchgehend vorhanden und das System bietet vollen Durchsatz.

  • Anders ist es dagegen bei den Parathreads. Diese spezielle Form der Parachain ist nicht ständig mit der Relaychain verbunden und wird deshalb auf Basis von Pay-as-you-go bepreist. Ein systemtechnischer Down- sowie ein Upgrade zwischen Parachain und Parathreads ist möglich – die Codebasis bleibt unverändert.

Mit diesem Konzept lassen sich Transaktionen sicher und genau durchführen, wobei nur die für den Betrieb der Relaychain erforderlichen Rechenressourcen benötigt werden. Die Nutzer erhalten den zusätzlichen Vorteil, dass sie viele Parachains für viele verschiedene Zwecke anpassen können. Je nach Projekt und Intention bietet dieses Modell Vorteile für Multithreading oder Kostenersparnisse.

Polkadot - Vor- und Nachteile

Ein zentraler Nutzen dieser Architektur ist, dass der Informationsaustausch zwischen den Komponenten vollkommen unkompliziert ist. Dadurch, dass sowohl die Relaychain als auch die Parachain respektive die Parathreads die gleiche Sprache sprechen, kommt sie ganz ohne einen Integrationsserver oder einem sonstigen Vermittler aus.

Die Architektur des Polkadot-Systems.
Die Architektur des Polkadot-Systems.
Foto: Web 3.0 Technologies Stiftung

Um eine Parachain zu der Relaychain hinzufügen zu können, muss sie einen der verfügbaren Parachain-Slots belegen. Ein Parachain-Slot ist eine knappe Ressource auf Polkadot und nur eine begrenzte Anzahl wird verfügbar sein. Mit zunehmender Anzahl an Parachains kann es sein, dass nur wenige Slots alle paar Monate freigeschaltet werden. Letztendlich sollen 100 Parachain-Slots auf Polkadot verfügbar sein. Wenn eine Parachain eine garantierte Blockeinbindung bei jedem Relaychain-Block haben möchte, muss sie einen Parachain-Slot erwerben. Und genau das ist auch einer der Schwachpunkte bei Polkadot: Kleinere Projekte könnten außer vor bleiben, weil sie nicht die nötige finanzielle Stärke besitzen. Dies führt wiederum zu einem Flaschenhalseffekt, wenn die Slots begrenzt sind.

Und als letztes gibt es da noch die Bridges: Sie ermöglichen es dem Polkadot-Netzwerk, sich mit anderen Blockchains zu vernetzten. Momentan läuft die Arbeit, um Bridges mit Blockchains wie EOS, Cosmos, Ethereum und Bitcoin zu bauen, was den Tausch von Token ohne eine zentrale Börse ermöglichen würde.

Polkadot Coin - DOT

Der DOT-Kryptotoken ist die native Währung, die das Netzwerk für das Staking, das Bonding und für die Governance verwendet.

  • Beim Staking erhält der Coin-Nutzer eine Vergütung für das Halten der Währung, damit unterstützt er den operativen Betrieb der Blockchain. Die Auszahlung erfolgt direkt in der Wallet. Polkadot unterscheidet zwischen on-chain- sowie off-chain-basiertems Staken: Hält man die Coins über eine Handelsplattform, läuft das Staken unkompliziert und ungebunden. Währenddessen ist das Staken off-chain, beispielsweise über eine Cold Wallet wie der Ledger Nano X, immer mit dem Bonding geknüpft.

  • Beim Bonding wird eine bestimmte Anzahl von Token für einen bestimmten Zeitraum gesperrt; die Eigentumsrechte bleiben unberührt. Das Staken on-chain sowie off-chain hat Vor- und Nachteile: Auf einer Handelsplattform ist es riskanter, als das Staken auf off-chain, da der Privatekey (die Befugnis zum Vermögensgegenstand) beim Betreiber in Gewahrsam genommen wird und somit der Gefahr einer Entwendung durch Dritte unterliegt. Dafür versprechen Plattformen eine jährliche Rendite von bis zu zwölf Prozent. Beim off-chain-Verfahren behält der Nutzer seinen Privatekey, bindet aber dafür seine DOTs für 28 Tage ans System.

  • Eine weitere Eigenschaft des Systems: Die DOTs werden von der Polkadot-Gemeinschaft für die Governance verwendet, um über Änderungen im Netzwerk abzustimmen. Polkadot ist mit einem Governance-Prozess ausgestattet, der die Grundlage für eine demokratische Blockchain schafft, die sich zum Wohle der Allgemeinheit weiterentwickelt.

Durch die Verwendung von Polkadot lässt sich die Blockchain leicht durch Abstimmungen aktualisieren, ohne dass harte Forks, sprich Abspaltungen wie Bitcoin und Bitcoin Cash, entstehen. Alle Personen, die die DOT-Token besitzen, sind berechtigt, Änderungen am gesamten System vorzuschlagen und größere, von Anderen vorgeschlagene, Verbesserungen zu genehmigen oder abzulehnen. Neben den DOT-Eigentümern gibt es auch noch weitere Rollen im Netzwerk, die das System beeinflussen können, dazu zählen der Council (gewählte Ratsmitglieder) sowie das Technical Committee (von den Ratsmitgliedern gewählte Teams für die Entwicklung von Polkadot).

Nominatoren und Validatoren für Polkadot

Die Sicherheit von Polkadot wird durch die eigene wirtschaftliche Kraft des DOT-Tokens erreicht. Er ist der Treiber des Systems, der die Incentivierung gewährleistet und beim schlechten Beitragen eines Nutzers diesen abgestraft, zum Beispiel durch das Offline-Gehen eines Nodes. Anders als bei Bitcoin oder Ethereum (künftig jedoch nicht mehr) läuft die Produktion eines Blocks nicht über einen Mining-Prozess per Proof-of-Work, sondern per Proof-of-Stake. Bei Polkadot kommt sogar die nominierte Variante (NPoS) zum Einsatz. In diesem Szenario schlagen Nominatoren mit ihren DOTs Validatoren vor, die die Blöcke bilden.

Framework für Polkadot-Projekte

Für die Entwicklung von Polkadot-Projekten stellen die Macher ein Framework namens Substrate bereit. Die Verwendung ist nicht verpflichtend, denn Polkadot ist Open Source. Allerdings wird Substrate für den Einstieg empfohlen. Das Programmiergerüst basiert auf der Sprache Rust und ist modular aufgebaut: Entwickler nehmen sich flexibel und unabhängig die Funktionen heraus, die sie für ihre Blockchain benötigen. Mit dem Substrate-Framework ist unter anderem auch spielend einfach, die eigene Parachain an die Relaychain zu knüpfen – diese Form der Automatisierung muss sonst von den Entwicklern eigenhändig implementiert werden.

Substrate für Polkadot
Substrate für Polkadot
Foto: Kamal Vaid

Wie bei jeder größeren Blockchain, bietet auch Polkadot Testnetzwerke in der Entwicklungsumgebung an. Damit existieren neben den Mainnet auch das Westend- sowie Rococo-Testnet. Eine Besonderheit stellt die Blockchain Kusama dar, die als Vorabversion von Polkadot hervorging und echte ökonomische Bedingungen mit einem eigenen Token (KSM) für die Simulation anbietet. Auch das Team der Web 3 Foundation experimentiert erst auf der Kusama-Blockchain, bevor das finale Deployment auf Polkadot stattfindet.

Polkadot - Prognose

Mit Polkadot und dem hauseigenen Entwicklungs-Framework Substrate ist ein individuelles Blockchain-Projekt im Handumdrehen aufgestellt und dennoch mit höchster Sicherheit konzipiert. Die Anbindung zu anderen Technologien ist darüber hinaus noch ein weiteres Plus. Die knappe Ressource, einen Slot an der Relaychain mit Minimaleinsatz zu bekommen, ist eine Hürde und suboptimal für Kleinstprojekte. Am Ende könnte sich eine intensive Betrachtung und eine genaue Evaluation für das anstehende Blockchain-Projekt lohnen, wenn man vor der Qual der Wahl steht.

Polkadot kommt von einem der Ethereum-Gründer und soll die Fehler im System ausmerzen; sprich viele Dinge künftig besser zu machen. Doch spätestens mit der Veröffentlichung von Ethereum 2.0 könnte der System-technischer Vorteil wieder eingeholt sein. Allerdings ist Polkadot noch klein und agil, quasi ein Speedboot. Im Vergleich dazu erscheint Ethereum wie ein großer und schwerer Tanker, bei dem die Governance nicht immer einen Konsens findet. (bw)