Algorand – die klimaneutrale Blockchain

Im folgenden Blog stellen wir Ihnen ein weiteres Krypto-Asset vor, das Teil unseres dynamischen Portfolios ist – Algorand. Algorand ist eine dezentrale Blockchain-Plattform, deren Hauptziel darin besteht, das anhaltende Problem des Blockchain-Trilemmas zu lösen.

Die Geschichte von Algorand

Die Idee zur Entwicklung der dezentralen Plattform Algorand entstand im Jahr 2017 und wurde von Silvio Micali initiiert, einem Professor am Massachusetts Institute of Technology (MIT) und Gewinner des renommierten Turing Awards, der jährlich von der Association for Computing Machinery für herausragende technische Beiträge zur Informatik verliehen wird.

Silvio Micali beschäftigt sich bereits seit den 1980er-Jahren mit Kryptografie. Er ist Mitentwickler von Zero-Knowledge-Proofs, pseudorandomisierter Generierung sowie verifizierbaren Zufallsfunktionen (Verifiable Random Functions), die heute den Kern vieler moderner Blockchain-Plattformen bilden, darunter Cardano, Dfinity und Elrond.

Gemeinsam mit einem international anerkannten Team aus Forschern, Mathematikern, Kryptografen und Ökonomen entwickelte Micali Algorand mit dem Ziel, echte Dezentralisierung bei gleichzeitig maximal möglicher Sicherheit und Skalierbarkeit zu gewährleisten.

Das Algorand-Netzwerk wurde im Juni 2019 offiziell gestartet und seine Blockchain enthält bereits mehr als 20,7 Millionen validierte Blöcke.

Was ist Algorand?

Algorand ist eine dezentrale Open-Source-Blockchain-Infrastruktur, deren Hauptziel die Lösung des sogenannten Blockchain-Trilemmas ist.

Das Blockchain-Trilemma beschreibt die Herausforderungen, mit denen Entwickler bei der Gestaltung von Blockchains konfrontiert sind. Es basiert auf der Annahme, dass Entwickler bei der Erstellung von Blockchains Kompromisse in mindestens einem der drei folgenden Kernbereiche eingehen müssen:

• Dezentralisierung – die Schaffung eines autonomen Blockchain-Systems, das sich nicht auf eine zentrale Instanz stützt.
  
• Sicherheit – die Fähigkeit eines Blockchain-Systems, sich gegen Angriffe, Fehler und andere unvorhersehbare Probleme zu schützen und wie vorgesehen zu funktionieren.
  
• Skalierbarkeit – die Fähigkeit eines Blockchain-Netzwerks, eine stetig wachsende Anzahl von Nutzern ohne Zeitverzögerungen und steigende Gebühren zu bewältigen.
  

Algorand ist ein Netzwerk, das versucht, ein Gleichgewicht zwischen allen genannten Bereichen zu erreichen. Darüber hinaus wurde Algorand als Netzwerk für schnelle Zahlungen und eine nahezu sofortige Transaktionsfinalität konzipiert.

Wichtige Eigenschaften

Zu den wichtigsten Eigenschaften, die Algorand bei Nutzern beliebt gemacht haben, gehören:

• Niedrige Gebühren – Die Gebühren im Algorand-Netzwerk werden anhand der Transaktionsgröße berechnet. Nutzer können die Gebühr freiwillig erhöhen, wenn ihre Transaktion besonders schnell bestätigt werden soll. Anders als bei vielen Smart-Contract-Plattformen gibt es auf Algorand jedoch kein Gas-Fee-Modell. Die Mindestgebühr pro Transaktion beträgt 0,001 ALGO (0,0006 USD).
  
• Transparenz – Der gesamte Code des Algorand-Protokolls ist Open Source und somit jederzeit für jeden zugänglich.
  
• Hoher Durchsatz – Auf Algorand werden Blöcke durchschnittlich alle 4,5 Sekunden erzeugt, wobei jeder Block bis zu 5.000 Transaktionen enthalten kann. Das Netzwerk kann dadurch bis zu 1.000 Transaktionen pro Sekunde verarbeiten. Laut dem Portal algoexplorer.io verarbeitet das Netzwerk derzeit durchschnittlich 21 Transaktionen pro Sekunde.
  
• Finalität – Transaktionen im Algorand-Netzwerk gelten unmittelbar nach ihrer Bestätigung in einem Block als endgültig. Zusätzliche Netzwerkbestätigungen sind daher nicht erforderlich.
  

Das Konsensprotokoll

Laut dem Gründer von Algorand besteht das Problem vieler aktueller Blockchains darin, dass sie bei der Verwendung traditioneller Konsensalgorithmen mindestens eine der drei Kerneigenschaften opfern müssen, um effizient zu funktionieren. Silvio Micali und sein Team beschlossen, dieses Problem durch die Entwicklung eines neuen Konsensmechanismus namens Pure Proof-of-Stake (PPoS) zu lösen, der anschließend in das Algorand-Protokoll integriert wurde.

PPoS basiert auf einem zweistufigen Blockproduktionsprozess, der aus Vorschlag und Abstimmung besteht. Der Algorithmus wählt in jeder Blockrunde mithilfe einer Verifiable Random Function (VRF) einen Blockvorschlagenden sowie mehrere Abstimmungskomitees aus, die den vorgeschlagenen Block bestätigen müssen. Sowohl der Blockvorschlagende als auch die Komiteemitglieder werden zufällig aus allen ALGO-Inhabern ausgewählt, wobei die Auswahlwahrscheinlichkeit proportional zum Anteil der gehaltenen ALGO-Token ist.

Nach der Erstellung des Blockvorschlags folgt die Abstimmungsphase, in der die Netzwerkknoten überprüfen, ob der Block keine doppelten oder ungültigen Ausgaben enthält. Wenn das Komitee bestätigt, dass alles korrekt ist, wird der Block der Blockchain hinzugefügt. Falls Probleme oder böswillige Aktivitäten festgestellt werden, wird der fehlerhafte Block verworfen und ein neuer Blockvorschlagender ausgewählt.

Gerade dieser einfache Wiederherstellungsprozess wurde mehrfach kritisiert. Das Netzwerk verwendet keinen Bestrafungsmechanismus für fehlerhafte Blockvorschlagende, wie dies bei vielen anderen Blockchain-Netzwerken der Fall ist. Stattdessen wird der fehlerhafte Block einfach verworfen. Dieses System unterstützt zwar die Geschwindigkeit und Skalierbarkeit des Netzwerks, sanktioniert jedoch fehlerhafte Vorschläge nicht.

Quelle: Binance

Das Staking bei Algorand funktioniert besonders einfach. Es genügt, ALGO-Token in einer Wallet zu halten, und die Coins werden automatisch gestakt, ohne dass weitere Aktionen erforderlich sind. Die erhaltenen Belohnungen werden zwar dem Guthaben hinzugefügt, nehmen jedoch erst dann selbst am Staking teil, wenn mit ihnen eine Transaktion durchgeführt wird – beispielsweise wenn sie auf eine andere Adresse gesendet und anschließend zurückübertragen werden.

Smart Contracts im Algorand-Netzwerk

Dezentrale Finanzen gehören derzeit zu den am schnellsten wachsenden Bereichen des globalen Blockchain-Ökosystems. Dennoch besteht weiterhin Potenzial zur Weiterentwicklung komplexer dezentraler Anwendungen, die weit über das einfache Senden und Empfangen von Geldern hinausgehen und Funktionen wie Kreditrückzahlungen, Versicherungen oder die Tokenisierung von Vermögenswerten ermöglichen.

Algorand gehört zu den Protokollen, die Smart-Contract-Funktionalität unterstützen. Smart Contracts im Algorand-Netzwerk sind Verträge, die nach ihrer Bereitstellung von jedem Netzwerkknoten aus gesteuert werden können. Nach der Bereitstellung wird der Vertrag einer spezifischen Anwendung mit eigener ID zugeordnet. Anwendungen werden anschließend durch einen speziellen Transaktionstyp namens Application Call Transaction ausgeführt.

Smart Contracts werden in der Regel in TEAL geschrieben, einer Programmiersprache, die letztlich in Bytecode für die Ausführung auf der AVM umgewandelt wird. Zum Vergleich: Im Ethereum-Netzwerk werden Smart Contracts in Solidity geschrieben und über die EVM (Ethereum Virtual Machine) ausgeführt. Auf Algorand können Smart Contracts jedoch auch in Python über die PyTeal-Bibliothek oder in Reach, einer JavaScript-ähnlichen Sprache, entwickelt werden.

Die Änderungen des Netzwerkzustands werden durch die Algorand Virtual Machine (AVM) verarbeitet, welche die mit Transaktionen verbundenen Programme auf den einzelnen Netzwerkknoten ausführt.

Forkless-Technologie

Ein Fork beschreibt eine Situation, in der sich eine Blockchain in zwei separate Zweige aufspaltet. Dies kann beispielsweise passieren, wenn ein Teil der Community neue Updates oder Änderungen am Protokoll ablehnt, die nicht mit älteren Softwareversionen kompatibel sind. Forks entstehen auch dann, wenn zwei Miner nahezu gleichzeitig einen neuen Block erzeugen und diese Information noch nicht im gesamten Netzwerk verbreitet wurde. Um die Kontinuität der Blockchain zu gewährleisten, wird einer der Zweige schließlich verworfen und die darin enthaltenen Transaktionen verlieren ihre Gültigkeit.

Der PPoS-Konsensmechanismus verwendet ein kollektives Abstimmungssystem zur Blockvalidierung, das eine sofortige Transaktionsfinalität gewährleistet und die Entstehung von Forks verhindert. Im Algorand-Netzwerk können niemals zwei Blöcke gleichzeitig zur Blockchain hinzugefügt werden, da immer nur ein Block die erforderliche Stimmenzahl der ausgewählten Abstimmungskomitees erreichen kann.

In der Praxis bedeutet dies, dass Nutzer unmittelbar nach der Bestätigung eines Blocks sicher sein können, dass der Block mit ihren Transaktionen dauerhaft Bestandteil der Blockchain bleibt. Dank dieser Technologie müssen Nutzer im Algorand-Netzwerk nicht auf mehrere Blockbestätigungen warten, wie dies beispielsweise bei Bitcoin üblich ist.

Die grüne Blockchain

Algorand gilt innerhalb des Krypto-Ökosystems als eine der effizientesten und umweltfreundlichsten Blockchains. Seit April 2021 ist die Plattform sogar klimanegativ, was bedeutet, dass sie mehr CO₂-Zertifikate kauft, als sie selbst an Emissionen verursacht.

Quelle: Twitter

Algorand Foundation

Die Mission der Algorand Foundation besteht darin, eine dezentrale und grenzenlose globale Wirtschaft auf Basis der Algorand-Technologie zu schaffen. Die Stiftung unterstützt dieses Ziel, indem sie die Verantwortung für die Tokenomics des Projekts übernimmt und die dezentrale Governance sowie ein gesundes und prosperierendes Ökosystem fördert.

Ein wichtiger Bestandteil dieser Vision sind die sogenannten Algorand Ambassadors, die lokale Communities aufbauen und Wissen über die Entwicklung des Blockchain-Ökosystems weltweit verbreiten. Die Algorand Foundation hat ein globales Programm geschaffen, um diese Botschafter für ihre Arbeit bei der Entwicklung nationaler und internationaler Communities zu unterstützen und zu belohnen. Darüber hinaus fördert die Stiftung die Erstellung von Bildungsinhalten für die Weiterentwicklung des Ökosystems.

Das Algorand-Ökosystem

Zu den bekanntesten Projekten innerhalb des Algorand-Ökosystems gehören:

• AlgoFund – Ein Projekt zur Unterstützung innovativer und zukunftsweisender Anwendungen auf Algorand.
  
• Kaafila – Ein dezentrales Medien- und Bildungsprojekt, das auf Algorand und IPFS basiert.
  
• Openfabric – Ein Ökosystem für die Entwicklung und Vernetzung von Anwendungen im Bereich künstliche Intelligenz.
  
• Folks Finance – Ein Protokoll für dezentrale Kredite, das es Nutzern ermöglicht, Kapital anzulegen und dafür Zinsen zu erhalten.
  
• CryptoTrees – Ein Projekt, das die klimaneutrale Algorand-Blockchain nutzt, um weltweit Bäume zu pflanzen und Wälder zu schützen. Nutzer können Token verdienen und gleichzeitig zum Kampf gegen den Klimawandel beitragen.
  

Der native Token des Netzwerks – ALGO

Die native Währung des Algorand-Netzwerks ist ALGO, das zentrale Fundament der gesamten Infrastruktur. Die Belohnungen im Netzwerk werden an alle ALGO-Inhaber verteilt und nicht ausschließlich an Validatoren. Dadurch können alle ALGO-Inhaber Belohnungen von etwa 7,5 % pro Jahr erhalten.

Die maximale Menge an ALGO beträgt 10 Milliarden Token. Derzeit befinden sich rund 7,1 Milliarden Token im Umlauf, während etwa 2,5 Milliarden Token von der Algorand Foundation und Algorand Inc. gehalten werden.

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