Kernaussagen

  • Ein gerichteter azyklischer Graph (DAG) ist eine alternative Datenstruktur zur Blockchain, um dezentrale Kryptowährungsnetzwerke aufzubauen—mit Vertices und gerichteten Kanten statt Blöcken und Ketten.

  • In DAG-basierten Netzwerken muss jede neue Transaktion eine oder mehrere vorherige Transaktionen bestätigen, wodurch in den meisten Implementierungen der Bedarf an Minern und Blockzeiten entfällt.

  • DAGs können potenziell höhere Durchsatzraten, null Gebühren und bessere Skalierbarkeit als traditionelle Blockchains bieten—was sie für Mikrozahlungen und IoT-Anwendungen attraktiv macht, auch wenn diese Vorteile je nach Design variieren.

  • Zu den Trade-offs zählen Elemente von Zentralisierung in frühen Implementierungen sowie begrenzte Tests in der Praxis auf Skalenniveau.

  • Zu den bedeutenden DAG-basierten Projekten zählen IOTA (das 2024 eine vollständig dezentralisierte Version startete) und Kaspa, das die DAG-Architektur mit Proof-of-Work kombiniert.

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Einführung

Wenn Sie an Kryptowährung denken, fällt Ihnen der Begriff „Blockchain“ wahrscheinlich zuerst ein. Seit der Einführung von Bitcoin wurden Hunderte Kryptowährungen auf einer ähnlichen Netzwerkarchitektur aufgebaut. Die meisten basieren auf einer wachsenden Kette aus Blöcken, wobei jeder Block über einen kryptografischen Hash mit dem vorherigen verknüpft ist.

In einer Blockchain senden Nutzer Transaktionen, die zu Blöcken gebündelt werden. Es gibt normalerweise eine Wartezeit, bevor eine Transaktion bestätigt wird—je nachdem, wie voll die Blöcke sind. In stark ausgelasteten Phasen kann diese Wartezeit von Sekunden bis zu Stunden reichen.

Einige Entwickler und Forschende sind der Ansicht, dass dieses blockbasierte Modell grundlegende Skalierungsgrenzen hat. Als Alternative wurde ein gerichteter azyklischer Graph (DAG) vorgeschlagen. DAGs verfolgen einen anderen Ansatz, um Transaktionen zu erfassen und zu bestätigen, indem sie den Blockbegriff insgesamt entfernen.

Was ist ein DAG?

Ein DAG ist eine Art Datenstruktur, die aus Knotenpunkten (Vertices) und Kanten (Edges) besteht. „Gerichtet“ bedeutet, dass die Verbindungen nur in eine Richtung fließen. „Azyklisch“ bedeutet, dass es keine Schleifen gibt—du kannst also nie zu einem Startpunkt zurückkehren, indem du dem Graphen vorwärts folgst.

In wissenschaftlichen und datentechnischen Modellierungsanwendungen werden DAGs verwendet, um Beziehungen zwischen Variablen darzustellen und zu beobachten, wie sie sich gegenseitig beeinflussen. Im Kontext von Kryptowährungen steht dabei jeder Knoten in einem DAG für eine Transaktion—nicht für einen Block. Transaktionen verweisen auf frühere Transaktionen und bilden so ein Netz aus Bestätigungen statt einer linearen Kette.

Diese Struktur unterscheidet sich grundlegend von einer Blockchain. Es gibt keine Miner, die Transaktionen zu Blöcken gruppieren, und es gibt keine feste Blockzeit. Transaktionen können theoretisch jederzeit eingereicht werden, ohne auf den nächsten Block warten zu müssen.

Wie funktioniert ein DAG?

In einer DAG-basierten Kryptowährung muss ein Nutzer beim Einreichen einer neuen Transaktion zunächst zwei oder mehr vorherige, noch nicht bestätigte Transaktionen referenzieren und validieren. So entsteht ein sich selbst tragendes Bestätigungssystem, in dem Nutzer gemeinsam die Aktivitäten anderer validieren—statt sich auf eine dedizierte Mining-Schicht zu verlassen.

Einige DAG-Implementierungen erfordern beim Einreichen einer Transaktion eine kleine Menge Rechenarbeit, als leichtes Maß zur Spam-Vermeidung, das zugleich die referenzierten Transaktionen validiert. Andere, wie beispielsweise IOTA 2.0, sind auf Staking-basierte Ansätze umgestiegen, die keine Einreich-Arbeit erfordern. Sobald eine Transaktion frühere Transaktionen referenziert und bestätigt, gelten diese Transaktionen als bestätigt. Die neue Transaktion liegt dann als „Tip“ bereit und wartet darauf, von einer zukünftigen Transaktion bestätigt zu werden.

Transaktionen mit mehr angesammelten Bestätigungen „im Hintergrund“ (auch als höheres Gewicht bezeichnet) werden von neuen Transaktionen, die auf sie aufbauen, wahrscheinlicher ausgewählt. Das motiviert das Netzwerk, die am stärksten bestätigte Verzweigung des Graphen weiter auszubauen.

Wie verhindern DAGs Double Spending?

Double Spending wird verhindert, indem neue Transaktionen dazu verpflichtet werden, durch die gesamte Historie des DAG zurückzuverfolgen, um zu prüfen, ob der Absender über ausreichende Mittel verfügt. Wenn eine Transaktion einen ungültigen Pfad referenziert, werden andere Nutzer die Erstellung darauf verweigern, wodurch diese Verzweigung isoliert und effektiv verworfen wird.

Theoretisch könnten zwei sich widersprechende Verzweigungen gleichzeitig entstehen. DAG-Auswahlalgorithmen lösen dieses Problem, indem sie die schwerere, stärker bestätigte Verzweigung bevorzugen. Mit der Zeit zieht die schwerere Verzweigung mehr neue Transaktionen an, während die schwächere Verzweigung aufgegeben wird.

Das bedeutet, dass DAG-basierte Systeme in dem traditionellen Sinn keine absolute Transaktionsfinalität haben. Wie bei Blockchains wird auch hier mit probabilistischer Finalität gearbeitet. Je mehr Bestätigungen eine Transaktion ansammelt, desto sicherer kann ein Nutzer sein, dass sie bereits „settled“ bleibt.

Pro- und Nachteile gerichteter azyklischer Graphen

Vorteile von DAGs

  • Geschwindigkeit: Da es keine festen Blockzeiten gibt, können Nutzer Transaktionen jederzeit einreichen. Das System kann viele Transaktionen parallel verarbeiten, statt sie in eine Warteschlange für den nächsten Block zu stellen.

  • Weniger oder kein Mining-Aufwand: Viele DAG-Designs ersetzen energieintensives Proof-of-Work-Mining durch eine leichte Validierung, die entweder vom sendenden Nutzer durchgeführt wird oder über Staking erfolgt. Dadurch kann der Energieverbrauch im Vergleich zu PoW-Blockchains drastisch sinken. Beachten Sie, dass einige DAG-Implementierungen, wie etwa Kaspa, PoW bewusst beibehalten, um die Sicherheits-eigenschaften zu nutzen.

  • Keine Transaktionsgebühren: Ohne dedizierte Miner, die bezahlt werden müssen, zahlen Nutzer in vielen DAG-Netzwerken keine Gebühren. Das macht DAGs attraktiv für Mikrozahlungen, bei denen selbst kleine Gebühren den Wert aufzehren würden.

  • Skalierbarkeit: DAGs sind nicht durch ein einzelnes Blockgrößenlimit eingeschränkt. Wenn mehr Nutzer Transaktionen einreichen, kann die Bestätigungsrate steigen und so typische Engpässe der Blockchain-Skalierbarkeit adressieren. Das macht DAGs interessant für Szenarien im Internet der Dinge (IoT), in denen Millionen kleiner Geräte automatisch winzige Wertbeträge austauschen.

Nachteile von DAGs

  • Zentralisierungsrisiko: Viele bestehende DAG-Implementierungen setzten in ihren frühen Phasen auf einen zentralen Koordinationsknoten, um Angriffe zu verhindern, solange das Netzwerk noch klein war. Das Entfernen dieses Koordinators ist eine komplexe Engineering-Herausforderung, und einige Projekte haben damit Schwierigkeiten gehabt, sie zu bewältigen.

  • Begrenzte Tests in der Praxis: DAG-basierte Kryptowährungen haben bisher nicht die Art von dauerhaftem, hochvolumigem Einsatz gesehen, die nötig ist, um ihre Behauptungen in großem Maßstab zu verifizieren. Ihr Verhalten unter adversarialen Bedingungen oder bei extremer Last ist weiterhin weniger gut verstanden als bei Blockchain-Alternativen.

Beispiele für DAG-basierte Kryptowährungen

IOTA ist das prominenteste Projekt, das auf einer DAG-Architektur aufbaut. Sein Netzwerk, die Tangle, wurde für gebührenfreie Mikrozahlungen zwischen IoT-Geräten entwickelt. Über Jahre hinweg setzte IOTA auf einen zentralen Coordinator-Knoten, um das Netzwerk zu sichern. Ende 2024 startete IOTA IOTA 2.0 (auch Rebased genannt), eine vollständig dezentralisierte Version, die den Coordinator komplett entfernt und einen neuen Konsensmechanismus einführt, der auf delegated proof of stake innerhalb der DAG basiert. Stand Mitte 2026 ist IOTA 2.0 das laufende Mainnet.

Kaspa kombiniert DAG-Struktur mit traditionellem Proof-of-Work-Mining. Es nutzt ein Protokoll namens GHOSTDAG, das es ermöglicht, dass mehrere Blöcke parallel erstellt und gleichzeitig in das Ledger aufgenommen werden, statt konkurrierende Blöcke zu verwerfen. Das verleiht Kaspa hohe Blockraten (über 100 Blöcke pro Sekunde), während die PoW-Sicherheits-eigenschaften erhalten bleiben. Kaspa wuchs in den Jahren 2024 und 2025 deutlich und erreichte in seinem Höhepunkt den Status „Top-20“ nach Marktkapitalisierung—als praktischer Beweis für die Umsetzbarkeit von DAG neben PoW.

Sonic (früher Fantom Opera) verwendet einen DAG-basierten Konsensmechanismus namens Lachesis. Jeder Knoten erstellt eine lokale DAG aus Event-Blocks, und die Konsensschicht ordnet sie zu einer finalen Kette. Ende 2024 startete das Netzwerk das Sonic-Upgrade, gefolgt von einem vollständigen Rebranding und einer Migration vom FTM-Token zum S-Token bis 2025. Sonic ist heute das primäre Netzwerk, während die ursprüngliche Opera-Kette durch sie ersetzt wurde.

FAQ

Was ist ein gerichteter azyklischer Graph (DAG) in der Kryptowährung?

Ein gerichteter azyklischer Graph (DAG) ist eine Datenstruktur, die in einigen Kryptowährungsnetzwerken genutzt wird, um Transaktionen aufzuzeichnen und zu bestätigen. Anstatt Transaktionen zu Blöcken zu bündeln, verweist jede Transaktion direkt auf vorherige Transaktionen und validiert sie—so entsteht ein Netz aus Bestätigungen.

Wie unterscheidet sich ein DAG von einer Blockchain?

Eine Blockchain gruppiert Transaktionen in sequentielle Blöcke, die durch Miner oder Validatoren abgesichert werden. Ein DAG hat keine Blöcke. Jede neue Transaktion bestätigt vorherige, und das Netzwerk wächst zu einem gerichteten, nicht zyklischen Graphen statt zu einer linearen Kette. DAGs haben typischerweise keine feste Blockzeit und in vielen Designs keine Transaktionsgebühren.

Hat ein DAG Transaktionsgebühren?

Viele DAG-basierte Netzwerke sind so ausgelegt, dass sie gebührenfrei sind, da es keine Miner gibt, die entschädigt werden müssen. Statt Gebühren zu zahlen, können Nutzer bei der Einreichung von Transaktionen einen kleinen Anteil Rechenarbeit beitragen—auch wenn einige neuere Implementierungen stattdessen Staking verwenden. Einige Implementierungen erheben jedoch minimale Gebühren von Knoten, die zusätzliche Netzwerkfunktionen übernehmen.

Was sind Beispiele für DAG-basierte Kryptowährungen?

Zu den bekannten Beispielen gehören IOTA (Tangle), das 2024 nach Jahren der Nutzung eines zentralen Coordinators eine vollständig dezentralisierte Version startete; Kaspa, das die DAG-Architektur mit Proof-of-Work-Mining kombiniert; und Sonic (früher Fantom), das eine DAG-basierte Konsensschicht namens Lachesis verwendet.

Ist ein DAG besser skalierbar als eine Blockchain?

DAGs können potenziell mehr Transaktionen pro Sekunde verarbeiten als traditionelle Blockchains, weil sie nicht durch Blockgröße oder Blockzeit begrenzt sind. Allerdings wurden die meisten DAG-Netzwerke bisher noch nicht im gleichen Maßstab wie etablierte Blockchains getestet—daher bleibt ihre Leistung unter dauerhaft realen Lastbedingungen eine offene Frage.

Abschließende Gedanken

Gerichtete azyklische Graphen bieten einen alternativen Ansatz beim Aufbau von Kryptowährungsnetzwerken: Anstelle von Blöcken und Minern gibt es ein transaktionsbasiertes Netz aus Bestätigungen. Die Architektur verspricht echte Chancen für leistungsstarke, gebührenfreie Anwendungen—insbesondere im IoT- und im Bereich von Mikrozah lungen.

Aktuelle Entwicklungen, darunter IOTAs Entfernung seines zentralen Coordinators und Kaspas Wachstum als DAG-basierte Proof-of-Work-Kette, deuten darauf hin, dass die DAG-Technologie reifer wird. Ob sie in großem Maßstab die Sicherheit und Verbreitung etablierter Blockchains erreichen kann, bleibt abzuwarten.

Weiterführende Informationen

  • Unterschied zwischen Blockchain und Bitcoin

  • Blockchain Layer 1 vs. Layer 2 Skalierungslösungen

  • Double Spending erklärt

  • Blockchain-Anwendungsfälle: Das Internet der Dinge (IoT)

  • Delayed Proof of Work erklärt

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