Qubic – Wie kommen Daten von der realen in die digitale Welt?

Wie kommen Daten auf den IOTA Tangle?

Die IOTA-Foundation hat zur Beantwortung dieser Frage das Qubic Protokoll entworfen. Mit dem Protokoll können die komplexen Zusammenhänge und Transaktionen für das Internet der Dinge verarbeitet werden. Zusätzlich lässt sich mit dem MIOTA für das Bereitstellen von Rechenleistung bezahlen. Das Qubic Protokoll ermöglicht das technische Zusammenspiel von Smart Contracts, Oracles und Outsourced Computing. IOTA verwendet Qubic als sogenanntes 2nd Layer Protokoll zur Ausführung von Smart Contract und der Datenermittlung.

Was ist Qubic? Was kann es leisten?

• Qubic ist ein Protokoll, dass quorumbasierte Rechenoperationen durchführen soll
• Mit Qubic kann das IOTA-Netzwerk als Basis für die Datenerfassung und -Verarbeitung dienen und ohne einen Server oder eine Drittpartei auf Ergebnisse reagieren
• Die neuen Qubic Regeln erfordern ein verteiltes Hauptbuch mit gebührenfreien Aktivitäten und Datenänderungsfunktionen
• Beispielsweise kann ein Smart Contracts die Temperaturdaten von unterschiedlichen Oracles zu einer Durchschnittstemperatur akkumulieren

Oracles kommunizieren mit Maschinen im IoT

Die außenstehende Informationsquelle zur Datenermittlung wird Oracle genannt und ist Voraussetzung für eine smarte Maschinenökonomie. Während die bekannten Funktionen über den Tangle von IOTA laufen, nutzt Qubic die Oracles um die Informationen an die Maschinen weiterzugeben. In Form von IOTA-Transaktionen werden diese Daten anschließend im Tangle veröffentlicht.

Oracles sind Programme, die externe Daten auf dem Tangle für andere Netzwerk-Teilnehmer zugänglich machen. Sie sammeln Informationen und entscheiden darüber, wie wahrscheinlich bestimmte Ereignisse sind. Damit wird eine zentrale Kontrollinstanz überflüssig. Das Einsetzen bestimmter Bedingungen im Smart Contract könnte davon abhängen, wie das Oracle entscheidet. Mögliche Anwendungen für das Qubic-Protokoll und seine Oracles sind beispielsweise Sensoren von Fahrzeugen, Smart Home Geräte, Aktienkurse, die Krankenakte eines Nutzers, Wahlergebnisse oder Wetterdaten.

Beispiel Autonomes Fahren:
Das Oracle sammelt Daten über die Dichte des Verkehrs und entscheidet dann selbständig, dass ein Stau wahrscheinlich ist. Die Daten gehen an den Tangle und durch Smart Contracts ändert das autonome Fahrzeug selbständig seine Route.

Im Qubic-Protokoll laufen IOTA Transaktionen ab

Für die Datenverarbeitung gibt es Programme, die die IOTA Foundation Qubics nennt. Das sind spezielle IOTA Transaktionen und sie enthalten als Teil des Programm-Codes den Transaktionsinhalt. In diesem ist ebenso enthalten, wann der Qubic-Code auf welchen Daten ausgeführt werden soll.

Oracle Machines führen eine oder mehrere Qubics auf den von Oracle bereitgestellten Daten aus. Qubic garantiert, dass die Daten der Oracles auch wirklich wahr sind. Um die Transaktionen der Smart Contracts auf dem Tangle zu validieren und das Ergebnis zu bestimmen, stimmen sich die Oracle Machines untereinander ab. Sie finden sich in Gruppen zusammen und stimmen nur über die gleichen Qubics ab. Eine Gruppe von Oracle Machines nennt sich Assembly.

Für jedes Ergebnis eines Qubics erstellen sie eine Abstimmung und ermitteln das richtige Ergebnis. Im Rahmen des Transaktions-Managements muss jede Abstimmung mit einer 2/3 Mehrheit gewonnen werden. Das Vorgehen dafür nennt man in der Informatik Quorum. Quorum ist die minimale Anzahl an Stimmen, die notwendig ist, um eine Handlung auszuführen.

Quorum Consensus für Datenvalidierung

Mit dem Quorum Konsens wird nur ein gültiges Ergebnis angenommen. Die Teilnehmer stellen die gleichen Informationen bereit und nur wenn 2/3 der Oracles zum gleichen Ergebnis kommen, wird dieses angenommen. Es gibt auch Oracles, bei denen dieser Prozess nicht notwendig ist, beispielsweise bei Temperatursensoren. Die große Herausforderung wird jedoch sein, sich ohne zentrale Kontrollinstanz auf die Angaben und Vertrauenswürdigkeit der Oracles zu verlassen.

Qubics und Oracle Machines existieren auf dezentral verteilten Teilnehmern im Netzwerk. Für die Transaktionen im Rahmen von Smart Contracts arbeiten Rechner und Systeme verschiedenster Eigentümer miteinander. Die dort notwendige Rechenleistung stammt also aus einem Pool von mehreren Teilnehmern. In der Regel stellen diese Rechner ihre Rechenleistung kostenlos für die Erledigung der Transaktionen zur Verfügung.

Doch mit MIOTA,- dem IOTA-Token, gibt es in Qubic finanzielle Anreize für die Bereitstellung von Rechenleistung. Die Kalkulation der Qubics gibt es dann nur gegen Devisen, doch hier bedarf es einem Sicherungssystem. Es muss verhindern, dass diese nicht ungerecht verteilt werden.

Es stehen zwei Möglichkeiten zur Verfügung:

1. Assemblies verlangen vor Ausführung der Transaktion einen Leistungsbeweis und die Information, wie viel Anteil die Oracle Machine für die Berechnung und Abstimmung eines Qubic Ergebnisses bekommen soll.
2. Sind die Oracle Machines im Assembly eines Netzwerkes überproportional stark, sucht sich die schwache Oracle Machine ein neues Assembly.

IOTA= Qubic + Oracles + Smart Contract +Tangle

Mit dem Qubic kommen Daten aus der realen Welt in die dezentrale Datenbank des Tangle. Dafür bedarf es Oracles und Outsourced Computing. Dabei geht es um die Fähigkeit Rechenkapazität ins Netzwerk auszulagern. Wenn bestimmte Aufgaben wegen mangelnder Rechenkapazität nicht lokal abgearbeitet werden, können anderen Maschinen diese Aufgaben übernehmen. Es ist allerdings nicht lukrativ für einen Teilnehmer, die Unwahrheit zu sagen.

Falls doch mal eine Fehlinformation im Tangle gesichert ist, kann jederzeit ein anderes Oracles dies richtigstellen und updaten. Diese Fähigkeit verdankt Qubic der Distributed Ledger Technologie, die essentiell für die Zukunft von Smart Contracts und IOTA sein wird. Es gibt aber zukünftig auch Oracles, die keinen Quorum Konsens benötigen. Sie basieren beispielsweise auf Aktienkursen oder Wechselkursen. Hier können sie Entscheidungen treffen, die bereits als wahr gelten und müssen keinen Konsens auslösen.

Jeder Teilnehmer am Netzwerk hat die Möglichkeit Rechenkapazität einzukaufen und mit MIOTA zu bezahlen. Mithilfe des Quorum Konsens wird sichergestellt, dass die Ergebnisse sicher und vertrauenswürdig sind. Sobald 66% der Assembly zum gleichen Ergebnis kommen, ist das Quorum erreicht und das Qubic-Ergebnis wird an den Tangle weitergeleitet.

Am Ende teilen sich diejenigen die finanzielle Belohnung des Auftraggebers, die mit dem Quorum richtig abgestimmt haben. Auch hier fallen diejenigen Oracles raus, denen schon systemseitig vertraut wird.

Smart Contracts brauchen Qubic

Bevor die Transaktion ausgeführt wird, gilt es digitale Bedingungen zu erfüllen. Mit IOTA sind diese Transaktionen an programmierbare Bedingungen geknüpft. Die Informationen, die die Smart Contracts benötigen, erhalten sie aus verschiedenen Quellen und Geräten im Internet der Dinge.

Für die Nachrichten und den Informationsaustausch fallen bei IOTA keine Transaktionsgebühren an. Der Abschluss des Smart Contracts erfolgt dann in der Speicherung auf dem Tangle.

Auf Grund dieses Ablaufes sind Smart Contracts selbst Oracles. Denn mit ihnen lassen sich Informationen von außen in die Blockchain integrieren. Sie haben die Hauptaufgabe sichere und vertrauenswürdige Daten für die Smart Contracts zur Verfügung zu stellen.

IOTA-Foundation stellt drei mögliche Szenarien vor

Alle drei Qubic-Protokoll Szenarien beziehen sich auf den Finanzsektor. Hier ist das Qubic-Protokoll für den Handel mit Fremdwährungen eingesetzt:

1. Wechselkurs: Eine einfache Oracle-Machine veröffentlicht den Wechselkurs regelmäßig im Tangle, nachdem die Oracles sie außerhalb des Tangle zusammengetragen haben.
2. Forex Vorhersage: Qubic nimmt die Daten von den Oracles zu den Wechselkursen und sagt den Kurs für die unmittelbare Zukunft voraus. Oracles erledigen intensive Berechnungen im ausgelagerten Netzwerk durch, da diese für Geräte der ersten Ebene zu schwierig oder zu teuer wären.
3. Portfoliomanagement: Oracle führen einen Smart Contract aus. Sie nehmen dafür die Daten der beiden oben genannten Qubics und verkaufen oder kaufen virtuell gebundene USD und Euro.

Das “Rückgrat des Internet” braucht das Qubic-Protokoll

Für die finale Umsetzung von Qubic gibt es bisher kein Datum von der IOTA-Foundation. Die Vision für Qubic ist die Schaffung einer globalen dezentrale Plattform, die vertrauenslose Anwendungen möglich macht, an neuen Wirtschaftsmodellen teilnimmt und die Umsetzung von Industrie 4.0 und Web 3.0 ermöglicht. Qubic gab es schon vor IOTA, wurde dann aber in zwei Komponenten aufgeteilt, – in IOTA und die aktuelle Version von Qubic. IOTA gilt heute als das “Rückgrat des IoT” und mit Qubic existiert ein weiterer Meilenstein der IOTA-Foundation auf dem Weg in das digitale Zeitalter.