Einführung in das Blockchain-Projekt Polkadot

Einführung in das Blockchain-Projekt Polkadot
(Bild: © sdecoret / Fotolia)

Zug – Dezentralisierte Finanzen (DeFi) waren einer der grössten Blockchain-Trends im vergangenen Jahr. Dementsprechend haben vor allen Dingen Projekte, welche sich für DeFi eignen, ein besonderes Interesse erfahren. Eines dieser Projekte ist Polkadot.

Warum Polkadot in Zukunft eine interessante Plattform sein könnte und welche Rolle die Kryptowährung DOT dabei spielt, wird im folgenden Beitrag genauer aufgezeigt.

Was ist Polkadot? 
Bei Polkadot handelt es sich um ein modernes Blockchain-Protokoll, welches es unterschiedlichen Blockchains ermöglicht miteinander zu kommunizieren. Dabei hatten die Gründer vor allen Dingen die Schaffung eines besseren Internets, bei dem der Nutzer mehr Kontrolle besitzt, als Vision.  

Insbesondere heute zeigt sich, dass neue Blockchains ein grundlegendes Problem lösen müssen, denn inzwischen haben sich viele Anwender zugunsten ausgewählter Netzwerke entschieden. Somit fällt es vielen Projekten schwer eine kritische Menge an Nutzern zu gewinnen, welche am Mining oder Staking teilnehmen und somit die Sicherheit der Chain gewährleisten. Vielmehr müssen die zahlreichen Projekte mit limitierten Ressourcen arbeiten und sich diese aufteilen. In der Folge können die Projekte nicht die hohe Sicherheit etablierter Blockchains bieten. Aus diesem Grund können innovative, nützliche und erfolgversprechende Blockchains unter Umständen aufgrund mangelnder Akzeptanz wieder vom Markt verschwinden. 

Polkadot etabliert sich selbst als Lösung für dieses Problem. Mit dem Polkadot-Netzwerk können neue Blockchain-Systeme auf die verfügbaren Kapazitäten zurückgreifen. Somit könnte der Fortbestand dieser Projekte sichergestellt werden. Das bedeutet, dass Polkadot eine Relay Chain ist und lediglich für bessere Transaktionen zwischen den unterschiedlichen Systemen beiträgt. 

Wie funktioniert das Blockchain-Netzwerk von Polkadot? 
Im Zentrum von Polkadot steht die sogenannte Relay Chain – dies ist die eigentlich Polkadot-Blockchain. Früher basierte das Projekt noch auf der Ethereum Blockchain. Um das gesetzte Ziel zu erreichen, mussten die Entwickler jedoch ein eigenes Ökosystem entwickeln. An der Relay Chain können sich sogenannte Parachains anschliessen. Bei den Parachains handelt es sich Blockchains, welche auf die zentrale Infrasturktur von Polkadot zugreifen möchten. 

An die Relay Chain können sich nicht unendlich viele Parachains anhängen. Zu Beginn wollen die Entwickler der Web3 Foundation die Anzahl der Slots langsam auf 100 erhöhen. Allerdings sollen in Zukunft sogenannte Nested Relay Chains dazu beitragen, dass die Anzahl der Slots quasi frei skaliert werden kann.  

Die Rolle von DOT im Polkadot-Ökosystem
Möchte eine Blockchain mit der Relay Chain interagieren, fällt hierfür eine Bezahlung in DOT an. Auch für die Governance und den Konsensus werden DOTs benötigt. Folglich müssen immer ausreichend DOT verfügbar sein, um diese Funktionen zu gewährleisten. Zum Initial Coin Offering (ICO) des Projekts flossen die meisten Polkadot Token an die ICO-Investoren. 

Allerdings handelt es sich bei Polkadot um eine inflationäre Kryptowährung – zu Beginn soll die Inflation der Tokenanzahl bei 10 % liegen. Bei Polkadot handelt es sich um eine Proof-of-Stake-Chain. Folglich fliessen die neuen Token an die Nutzer, die ihre Token staken und somit das Netzwerk absichern.  

Natürlich kann nicht einfach jede Blockchain als Parachain fungieren und somit die wertvollen Slots blockieren. Vielmehr gibt es für den Vergabeprozess ein Auktionsmodell, welches zur Preisfindung dient. Die entsprechenden Polkadot Token werden für den Zeitraum des Kontrakts angelegt. Allerdings erzielen diese Token keine Rendite.

Hat sich eine Parachain an die Relay Chain angeschlossen, dann darf diese ihren Zustand in die Relay Chain schreiben. Über den kompletten Mietzeitraum haben die Parachains das Recht, in die Relay Chain zu schreiben. Blockchains, die noch nicht über ausreichend DOT verfügen, müssen Polkadot (DOT) kaufen, um die Funktionen des Netzwerks wahrzunehmen.  

Parathreads als Alternative zur Parachain
Eine weitere Möglichkeit, um in die Relay Chain zu schreiben, sind die sogenannten Parathreads. Für diese Transaktionen fallen Transaktionskosten an. Wer einen Parathread verwendet, um mit der Relay Chain zu interagieren, darf sich nicht darauf verlassen, dass die Interaktion mit dem nächsten Block stattfindet. 

Dementsprechend sind die Parathreads nicht für grosse Projekte gedacht. Allerdings können kleine Projekte mit einer geringen Aktivität davon profitieren, denn die fehlende Geschwindigkeit resultiert in geringen Kosten. 

In der Praxis trennt das Relay-Chain-Modell von Polkadot die Konsensfindung sehr deutlich von der Zustandskommunikation. Zieht man den direkten Vergleich zwischen Polkadot und Ethereum, dann fällt auf, dass bei Ethereum keine Trennung von Konsens und Zustandskommunikation stattfindet. Im Gegenzug ermöglicht die Relay Chain nicht das Schreiben eigener Smart Contracts. Hierfür müssen die Anwender stets auf eine zusätzliche Blockchain zurückgreifen. 

Das Substrate Framework ermöglicht die einfache Entwicklung eigener Blockchains
Objektiv betrachtet ist der grösste Vorteil des Polkadot Netzwerks die einfache und kostengünstige Möglichkeit eigene Blockchain-Projekte zu entwickeln. Mit Substrate bietet die Web3 Foundation, die für die Entwicklung von Polkadot verantwortlich ist, ein modulares Framework zur Entwicklung eigener Blockchain-Projekte an. 

Mit Substrate, welches auf WebAssembly basiert, lassen sich binnen weniger Minuten rudimentäre Blockchains entwickeln. Auch die Kompatibilität zu Programmiersprachen wie C++ trägt dazu bei, dass zahlreiche Entwickler mit dem Framework interagieren können. 

Alle mit Substrate entwickelten Blockchains sind mit Polkadot kompatibel und können an die Relay Chain angebunden werden. Allerdings ist es auch möglich, dass diese Projekte eigenständig betrieben werden. Ausserdem teilen sich die Blockchains den gleichen Konsensmechanismus, sodass eine einfache Kommunikation zwischen den Chains möglich ist. 

Oracles, welche den Zustand einer anderen Blockchain validieren – dies ist etwa die Aufgabe von Chainlink – sind nicht notwendig. Auf diese Art ermöglicht Polkadot eine synchrone Abwicklung grösserer Rechenoperationen. 

Hierfür werden zeitgleich unterschiedliche Skripte auf den angeschlossenen Parachains und Parathreads emuliert. Die errechneten Ergebnisse werden anschliessend über die Relay Chain kommuniziert. Aktuell steht noch nicht fest, ob dieser Ansatz aus Performancegesichtspunkten einen Unterschied zum Ethereum-Ansatz mit Oracles macht. 

Mit der Einführung von Bridges, den nativen Oracles des Polkadot-Ökosystems, dürften sich die Anwendungsmöglichkeiten in Zukunft allerdings noch stark steigern. Durch die Bridge, also einer spezialisierten Parachain, könnte die Leistung der angebundenen Blockchain dem gesamten Netzwerk zugänglich gemacht werden. 

Das Staking vom Polkadot Token 
Während ältere Blockchain-Projekte wie Bitcoin noch immer auf den Proof-of-Work setzen, verwendet Polkadot einen Proof-of-Stake-Algorithmus, um das Netzwerk gegen feindliche Angriffe zu beschützen. Zum aktuellen Zeitpunkt beträgt die Inflation der Polkadot Token 10 % pro Jahr. Neue DOT entstehen durch das Staking von Polkadot. Die neuen DOT fliessen an die Stakeholder des Netzwerks. Diese können folgende Rollen übernehmen: 

–       Validatoren: Die Validatoren übernehmen zwei wichtige Aufgaben im Polkadot-Ökosystem und müssen hierfür eine Full Node betreiben. Einerseits prüfen sie die eingelieferten Blöcke auf Korrektheit. Andererseits setzen sie diese Blöcke zu Blöcken der Relay Chain zusammen und stimmen über deren Validität ab. Stellt ein Validator falsche Blöcke zur Abstimmung oder stimmt für diese mit Absicht positiv ab, kann diese seine gestaken DOT verlieren. 

–       Nominatoren: Die Nominatoren stimmen lediglich über die Validatoren ab, erhalten im Gegenzug aber weniger Zinsen auf ihre gestakte Einlage. Stimmen Nominatoren für toxische Validatoren ab, können Sie einen Teil Ihrer Einlagen verlieren. 

–       Kollatoren: Auch die Kollatoren spielen eine tragende Rolle im Polkadot-Netzwerk. Immerhin sind es die Kollatoren, die die aktuellen Stati der Parathreads und -chains an die Validatoren übertragen. Kollatoren erhalten keine Bezahlung vom Polkadot-Netzwerk, können aber von der Parachain vergütet werden. 

–       Fischer: Die Kollatoren agieren automatisch auch als Fischer. Sie analysieren die Validatoren und melden identifiziertes Fehlverhalten an das Netzwerk. 

Wer eine dieser Rollen übernehmen möchte, muss seine eigenen DOTs in einen Smart Contract investieren. Dort sind die Polkadot Token mindestens für 28 Tage gesperrt und nicht abrufbar.

Diese Chancen und Risiken zeichnen Polkadot aus
Der Ansatz von Polkadot ist interessant, denn die Entwickler lösen ein wirkliches Problem der Blockchainwelt. Durch Polkadot lassen sich schnell, einfach und kostengünstig neue Blockchain-Projekte entwickeln und einführen. Sollte sich die Plattform durchsetzen, könnten das in den kommenden Jahren zu zahlreichen neuen und innovativen Systemen führen. 

Das Substrate Framework bietet bereits heute zahlreiche Möglichkeiten und sorgt für eine optimierte Umsetzung kleinerer Blockchain-Projekte. Fraglich ist nur, ob Kleinstsysteme, welche kaum Nutzer haben und nur kurze Zeit am Markt verfügbar sind, einen wirklichen Mehrwert bieten. 

Technisch betrachtet ist Polkadot ein spannendes Blockchain-System, welches einen wirklichen Mehrwert bietet. Bei einer entsprechenden Relevanz dürfte sich dieser Mehrwert in steigenden Nutzerzahlen und DOT-Kursen ausdrücken.

Das Potenzial macht sich auch in den Preiserwartungen der Experten deutlich. So dürfte DOT bei einer positiven Marktentwicklung stark profitieren. Wer jetzt Polkadot kaufen möchte, kann diese über einen Broker oder eine Krypto-Börse tun. (pd/mc/hfu)

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