Im letzten Jahr kam die Kampfansage von Charles Hoskinson, dass er in der neuen Dekade ‚das Biest Cardano entfesseln‘ wolle. Nach der Ankündigung einiger relevanter Partnerschaften zu Beginn des Jahres scheint Hoskinson nun ein weiteres Ass aus dem Ärmel zu ziehen. Nach der erfolgreichen Implementierung des neuen Konsensmechanismus, kommt nun die nächste technische Finesse. Die Rede ist von der Einführung eines Konzepts namens Hydra Sharding.

Was steckt eigentlich hinter Hydra und welche Vorteile ergeben sich dadurch? – Die Antworten findest du in diesem Artikel.

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„Hail Hydra“ – Hoskinson mit provokanter Ankündigung

Bevor wir zu den eigentlich technischen Besonderheiten von Sharding bzw. Hydra kommen, wollen wir kurz (und wirklich nur kurz) unser Augenmerk auf die Art und Weise legen, wie Charles Hoskinson die Nachricht verkündete. Hoskinson, der in letzter Zeit gerne mit starken Ausdrücken den Fortschritt von Cardano kommentierte („Wir entfesseln das Biest Cardano“), griff nun zu einer weiteren, provokanten Äußerung.

So lautet der Titel des Videos, in dem er über Hydra spricht, „Hail Hydra“. Eine Anspielung auf eine Organisation aus dem Marvel Universum und für die Fans aus dem Genre sicherlich eine lustige Anspielung. Hier kann es jedoch auch schnell zu einem Missverständnis kommen…

Widmen wir uns nun aber den tatsächlichen inhaltlichen Fortschritten. Diese sind definitiv interessant und ein Meilenstein für Cardano. Dabei darf Hydra gerne auch als Innovation für Skalierbarkeit bezeichnet werden. So ist die aktuelle Implementierung das Ergebnis von mehr als 5 Jahren Forschung und mehr als 24 Entwicklern, wie Hoskinson in dem oben verlinkten Video sagt.

Cardano veröffentlicht Whitepaper zu Hydra Sharding

Wer sich ein wenig mit Cardano beschäftigt, weiß, dass das Team einen sehr wissenschaftlichen Ansatz verfolgt. So wird nach dem Prinzip der „Peer-Reviews“ gearbeitet, was nichts anderes bedeutet, als dass etablierte Forscher und Ingenieure die Whitepaper Cardanos gegenprüfen.

Nachdem das Team hinter Cardano das Whitepaper zu Hydra bereits im November vergangenen Jahres zu einem solchen Review eingeschickt hatte, darf es nun auch öffentlich eingesehen werden.

Was genau hinter dem Hydra Sharding steckt und inwiefern dies eine Bereichung für Cardano ist, betrachten wir nun im folgenden Abschnitt.


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Hydra Sharding als Bestandteil eines skalierbaren PoS Protokolls

Hydra ist zunächst ein wichtiger Bestandteil von Oroborous. Letzteres wiederum ist der „hauseigene“, skalierbare Proof-of-Stake Konsensmechanismus von und für Cardano. Hydra Sharding ist nun das Element, welches für die Skalierbarkeit sorgt. Zur Erinnerung: Skalierbarkeit ist die Fähigkeit eines Systems bzw. Netzwerks zur Größenveränderung. Anders formuliert: ein skalierbares System kann bei einer zunehmenden Nutzung die Performance aufrechterhalten. Hydra ist nun – laut Hoskinson – der Höhepunkt von Oroborous.

Cardano und Hydra aus der technischen Perspektive:

Durch das Lightning Netzwerk kennen wir bereits die Begriffe „Payment Channel“ (dt. Zahlungskanal) sowie „Second-Layer“ Lösung. Hydra ist nun eine Second-Layer Lösung, die auf State Channels aufbaut. Ich versuche diesen Satz etwas einfacher zu formulieren:

State Channels sind eine allgemeine Form von Payment Channels. Die Idee hinter Payment Channels liegt darin, eine direkte Verbindung zwischen zwei Knoten (P2P) aufzubauen. Nach einer initialen Transaktion (funding transaction) können die beiden Knoten sich beliebig viele Transaktionen untereinander tätigen. Die Besonderheit liegt hierbei darin, dass die Transaktionen nicht auf der Blockchain gespeichert werden. Sie umgehen somit die Einschränkungen einer Blockchain hinsichtlich der Bestätigung von Transaktionen und können damit bedeutsam mehr Transaktionen durchsetzen.

Als Second-Layer bezeichnen wir einfach eine Lösung, die wie eine zweite Schicht (second layer) zur eigentlichen Schicht der Blockchain verwendet wird. Eine Lösung, die bildlich gesprochen, auf der Blockchain aufbaut. Ein weiterer Vorteil hierbei ist derjenige, dass Second-Layer Lösungen auch die Interoperabilität von Blockchains ermöglichen. Im Kontrast dazu stehen die „layer-one“ Lösungen, die letztendlich direkte Veränderungen am zugrunde liegenden Protokoll einer Blockchain durchsetzen.

Mit dem Verständnis von Second-Layer und State Channels haben wir eigentlich bereits die Idee hinter Hydra erklärt. Die Idee hinter Hydra Sharding liegt in der off-chain Verarbeitung von Transaktionen, um die Last von Cardanos eigentlicher Blockchain zu nehmen.

Eine ausführlichere (und technisch befriedigende) Antwort findest du im Whitepaper.

Löst Cardano das Skalierbarkeitsproblem? – Bis zu 1 Mio. TX/s

Cardano nimmt sich hierbei also dem Skalierbarkeitsproblem an. Dabei werden die Operatoren von Stake Pools in den Prozess integriert. Die Idee dahinter ist, dass jeder Staking-Pool einen eigenen State Channel betreiben kann. Dabei zeigt Cardano im Whitepaper, dass jeder „Head“ bis zu 1.000 Transaktionen pro Sekunde handeln kann. In Anbetracht der 1000 Staking-Pools, die Cardano erreichen möchte, ergäbe sich ein theoretischer Durchsatz von bis zu 1000*1000 = 1.000.000 Transaktionen pro Sekunde. Die folgende Grafik zeigt die Simulation aus dem Whitepaper:

Hydra Sharding und Skalierbarkeit

Die Konsequenzen einer solchen Umsetzung wären enorm positiv: eine schnellere Verarbeitung von Transaktionen ist der eine Punkt. Dadurch ergibt sich – und hier sind wir beim zweiten Punkt – auch die Möglichkeit weitere Szenarien wie beispielsweise Micropayments zu ermöglichen.

Dabei müssen wir jedoch beachten, dass das eben beschriebene Potential von Hydra bisher nur in der Theorie bzw. durch Simulationen nachgewiesen wurde. Der Praxistest steht noch aus.


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Cardano baut auf Vorarbeit durch Lightning Netzwerk

Um Hydra nun von der Theorie in die Praxis zu bringen, hat IOHK ein eigenes Entwicklerteam ins Leben gerufen. Dabei betont Charles Hoskinson, dass das Entwicklerteam aufgrund bereits bestehender Vorarbeit (Stichwort Lightning) nicht von Null beginnen müsse.

Die Erfahrung, die Charles Hoskinson von Ethereum mitbringt, kommt ihm und dem gesamten Team wohl ebenso zugute. Schließlich ist das Stichwort Sharding und Skalierbarkeit bereits seit Jahren ein großes Thema von Ethereum. Wenn Cardano es also schafft Hydra in die Praxis umzusetzen, kann es nicht nur Ethereum gegenüber einen deutlichen Punktsieg verzeichnen. Es öffnet ebenso die Türe für plattformübergreifende Transaktionen.

Wir können festhalten, dass Charles Hoskinson tatsächlich einen großen Meilenstein für Cardano verkünden konnte. Mit der Einführung von Hydra Sharding traut sich Cardano an ein Problem, welches Bitcoin und Blockchains im Allgemeinen betrifft: das Skalierbarkeitsproblem. Mit der (theoretischen) Aussicht auf bis zu 1 Mio. TX/s würde Cardano ein wahrhafter Paukenschlag gelingen.

Wie bewertest du den Impact von Hydra Sharding? – Hat Cardano das Skalierbarkeitsproblem gelöst und schafft es das Team die Lösung auch tatsächlich in die Praxis umzusetzen?

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[Bildquelle: Shutterstock, Cardano Whitepaper]

QUELLECardano Sharding Whitepaper
Daniel Wenz
Autor
Daniel ist 24, hat einen Bachelor of Science als Wirtschaftsingenieur und ist als Content Creator bei Cryptomonday tätig. Seit 2014 ist er aktiv im Krypto-Sektor unterwegs. Dass es dazu kam, hat er einer Vorlesung zu verdanken, in der über das disruptive Potenzial der Blockchain unterrichtet wurde. Seine Interessen umfassen die Technik und das breite Anwendungsgebiet der Technologie – nicht nur für die Wirtschaft, sondern auch für die Gesellschaft. Um den Zugang zu diesen komplexen Themen zu erleichtern, hat er selbst ein kleines Startup gegründet. Er beschäftigt sich mit der Verbreitung von BTC-Automaten in Deutschland und wirkte maßgeblich an Videos und Büchern mit.