New Economy Movement: Reputations-basierte Blockchain

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New Economy Movement (kurz NEM) wurde im Frühjahr 2014 angekündigt und nach gut einjähriger Entwicklungszeit am 31. März 2015 veröffentlicht. Der Name der Plattform wurde in Anlehnung an die sogenannte New Economy movement-Theorie gewählt, die in der Literatur wie folgt beschrieben wird:

The theory is based on the assumption that people and the planet should come first, and that it is human well-being, not economic growth, which should be prioritized. It draws on an aggregate of alternative economic thought that challenges the fundamental assumptions of mainstream neoclassical and Keynesian economics. [1]

Die NEM-Blockchain basiert im Gegensatz zu den meisten Projekte dieser Art weder auf Proof-of-Work (PoW) noch auf Proof-of-Stake (PoS), sondern auf dem neu entwickelten Konzept der Konsensfindung des Proof-of-Importance (PoI). Ähnlich wie PoS hat PoI eine fest definierte Anzahl von Einheiten, die von Anfang an dem System zur Verfügung stehen. Die insgesamt 9 Milliarden Einheiten namens XEM wurden 2015 durch ein öffentliches Crowdfunding vergeben. Die kleinste Einheit ist 10-6. Die Blockzeit beträgt eine Minute.

Fachliche Funktionsweise

PoI gewichtet die Wahrscheinlichkeit zur Generierung eines Blocks anhand der Wichtigkeit (Importance) eines Teilnehmers. Dieses Vorgehen führt zum ersten Mal eine Form von Reputation in eine Blockchain ein. Die Wichtigkeit wird vom implementierten Algorithmus für jeden Teilnehmer anhand der Anzahl der besitzenden Einheiten und dessen Aktivität im Netzwerk berechnet. Der Faktor für die Aktivität ergibt sich aus der Anzahl der transferierten Einheiten des Teilnehmers in Relation zu den transferierten Gesamteinheiten im Netzwerk.

Mit dieser Eigenschaft löst PoI einen Umstand der bei PoS oftmals als Schwäche erkannt wird. Beim typischen PoS-Algorithmus hat der Teilnehmer mit den meisten Einheiten die höchste Wahrscheinlichkeit einen Block zu generieren. Mit jedem generierten Block werden dem Teilnehmer die enthaltenen Gebühren zugesprochen, was gleichzeitig zu einem größeres Guthaben und einer noch größeren Wahrscheinlichkeit zukünftige Blocks zu errechnen führt. Kurz zusammengefasst, das bekannte Prinzip in dem die Reichen reicher werden und die Armen arm bleiben.

Beim PoW hingegen ist es irrelevant wie viele Einheiten ein Teilnehmer schon besitzt. Hier zählt nur die Rechenpower um neue Blöcke zu errechnen. Je höher die Rechenpower im Gesamtnetzwerk, desto höher ist die Schwierigkeit neue Blöcke zu errechnen, was folglich den Energieverbrauch stark erhöht. Demgegenüber sind PoS und PoI deutlich im Vorteil.

Das Erzeugen neuer Blöcke bei NEM wird „Harvesting“ (das Ernten) genannt. Auch dahingehend unterscheidet NEM sich von anderen Plattformen in denen das „Mining“ (das Schürfen) oder „Forging“ (das Schmieden) als Prozess der Blockgenerierung bezeichnet wird. Je höher die Wichtigkeit eines Teilnehmers, umso größer ist die Wahrscheinlichkeit einen Block zu ernten.

Über das sogenannte „Vesting“ wird sichergestellt, dass kurzfristig viele durchgeführte Transaktionen nicht zu einem starken Anstieg der Wichtigkeit führen. Neu erhaltene Einheiten werden nur nach und nach zur Berechnung der Wichtigkeit herangezogen. So werden beispielsweise 100.000 neue XEM erst nach 20 Tagen vollständig für die Berechnung der Wichtigkeit  eingesetzt.

NEM Vesting Zeitverlauf
Vesting Zeitverlauf bis neue Einheiten für die Wichtigkeit mit berücksichtigt werden

NEM unterstützt Supernodes als Rückgrad für die Unterstützung von Light- und Mobile-Wallets (z.B. die NEM Wallet App für Android oder das NEM Nano Wallet für den Browser) sowie Drittanwendungen. Supernodes stellen einen besseren Zugriff auf die NEM-Blockchain sicher, sodass Anwender schnell und zuverlässig ins Netzwerk gelangen können, ohne sich lokal komplett mit der Blockchain synchronisieren zu müssen. Ein Supernode kann jeder betreiben der ein NEM-Konto mit mindestens 3 Millionen XEM besitzt. Das NEM-Konto eines Supernodes hat i.d.R. eine höhere Wichtigkeit im Netzwerk und harvestet dementsprechend deutlich mehr Blocks.

Die Implementierung eines angepassten Eigentrust++ Algorithmus erkennt böswillige Nodes besser und minimiert deren Auswirkung auf das Netzwerk. Dadurch wird die potenzielle Gefahr einer Sybil-Attacke auf das Netzwerk eingeschränkt. Eigentrust++ kommt auch beim Reputationssystem zum Einsatz. NEM verfügt von Haus aus über ein integriertes P2P-sicheres und verschlüsseltes Messaging-System und multisignierte Konten.

Komponenten und Entwicklungen

Mijin
Mijin ist eine private Blockchain die auf der NEM Technologie basiert und die gleichen APIs teilt. Mijin ist gegenwärtig eine der wichtigsten Entwicklungen von NEM. Die Technologie wurde bereits von Finanzinstituten in Asien getestet und stellte signifikante Einsparungen der Kosten von bis zu 90% und eine Erhöhung der Sicherheit fest. In den Tests wurden 2,5 Millionen Bankkonten mit über 2 Millionen unterschiedlichen Transaktionen pro Tag über einen Zeitraum von drei Monaten simuliert. Dabei stellte sich ein hoher Grad an Verfügbarkeit und Fehlerrobustheit des Netzwerks heraus. Mit Mijin kann durch Erweiterung von Serverkapazität die Anzahl der Transaktionen skalierbar erhöht werden.

Catapult
Catapult ist eine Weiterentwicklung von Mijin in C++ (NEM selbst basiert auf Java) vom japanischen Startup TechBureau Inc., die Durchsatz, Flexibilität, Stabilität, die Optimierung der Netzwerkkommunikation sowie die Skalierbarkeit für eine bessere Netzwerkleistung schafft. Catapult bringt die private Blockchain von Mijin mit der öffentlich Blockchain von NEM zusammen. Damit wird es möglich sein mit der NEM Blockchain bis zu 4000 Transaktion pro Sekunde zu verarbeiten.

Apostille
Apostille ist eine Komponente für notarielle Beurkundungen mit der sich Inhalte von Dokumente mit Hilfe der Blockchain eindeutig zu einem bestimmten Zeitpunkt verifizieren lassen. Die Bezeichnung geht auf das „Apostille Abkommen“ von 1961 zurück, bei dem 112 Länder eine Vereinbarung zur Vereinheitlichung von internationalen notariellen Dokumenten verabschiedeten.
Die Innovation des Notarisierungssystems von NEM besteht darin, nicht nur einen einmaligen Zeitstempel eines Fingerabdrucks eines Dokuments zu machen, sondern auch den Dateinamen des Dokuments mit den Kontoinformationen des Teilnehmers zu kombinieren, um einen einzigartigen privaten Schlüssel zu generieren. Anschließend wird aus dem Inhalt des Dokuments ein Hash erstellt, mit dem vorher erzeugten privaten Schlüssel signiert und schließlich mit einer Transaktion in einen Block geschrieben.

Anwendung und Implementierung

NEM machte bisher vor allen in Japan und Südostasien Schlagzeilen. In Japan haben eine Reihe von Banken die Blockchain von NEM ausführlich getestet und eine Machbarkeitsstudie erstellt.

Hitachi Finance, eine der größten Banken Japans, kündigte Ende Februar 2017 die Implementierung von Mijin an.

Das Internetunternehmen OKWAVE ist die größte Webseite für Fragen und Antworten in Japan und setzt Mijin als Wissensverteilungssystem ein. Darüber hinaus erfolgt der Einsatz auch für Logins, Registrierungen, Micropayments und dem Lizenzmanagement.

Der ebenfalls aus Japan stammende Anbieter für hauseigene E-Geld-Karten für Geschäfte, Supermärkte und Cafes ARARA, setzt Mijin als Backend ein. Laut eigenen Verlautbarungen wurden die Kosten fürs Backend um 70% gesenkt und die Uptime des Dienstes für den Kunden auf 100% erhöht.

Eine Liste weiterer Kooperationspartner in Asien mit entsprechenden Links finden sich in einem Beitrag im offiziellen NEM-Blog.

Kürzlich wurde bekannt, dass die belgischen Städte Gent und Antwerpen in Zusammenarbeit mit der japanischen Firma TechBureau Inc., digitale Services auf Basis der Mijin Blockchain entwickeln möchten. Mijin soll in Antwerpen im Rahmen der Entwicklung einer offenen Städteplattform namens ACPasS: Antwerp City Platform as a Service” integriert werden, welche einen reibungsloseren und effizienteren Verwaltungsrahmen für die Stadt schaffen soll. Die Plattform soll offen für Firmen und Startups sein, die das Ziel verfolgen digitale Dokumentation mit Blockchain zu erschaffen. 32 Firmen haben bereits ihr Interesse geäußert.

NEM befindet sich derzeit in der Version 0.6.x. Die Roadmap bis zur Version 1.0 sieht verschiedene weitere Funktionalitäten vor, darunter Colored Coins (neue Kryptowährungen bzw. Assets innerhalb des NEM-Ökosystems), Geschäftsregeln (Smart Contracts), eine dezentralisierte Asset Exchange und die Integration einer Multisignatur für die Asset Exchange und Smart Contracts.

Last but not least…

NEM war das erste Blockchain Projekt welches über die NXT Asset Exchange herausgegeben wurde. NXT gilt als technologisches Vorbild für die Entwicklung. NEM zeigte dadurch schon zu einem frühen Zeitpunkt, dass Crowdfunding über Blockchain-basierte Plattformen transparent, nachvollziehbar, günstig und unkompliziert durchführbar ist. Auf Basis der erworbenen Anteile wurde zu einem späteren Zeitpunkt eine festgelegt Anzahl an XEM-Einheiten ausgegeben.

Referenzen
Offizielle NEM Webseite http://nem.io
NEM Technical Reference https://www.nem.io/NEM_techRef.pdf

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/New_Economy_Coalition#New_Economy_movement

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