Der Internet Computer von Dfinity verbindet die Rechenkapazität von verschiedenen Knoten, die von unabhängigen Rechenzentren auf der ganzen Welt betrieben werden. Sie erlaubt es Entwicklern interoperable Software für ein offenes, unabhängiges Internet bereitzustellen. Ein Schlüsselmerkmal ist das Network Nervous System (NNS). Das Network Nervous System ist ein tokenisiertes Open Government System. Es ist der Kontrollmechanismus hinter dem Internet Computer und für die dezentralisierte Verwaltung verantwortlich.
Was ist das Netzwerk-Nervensystem?
Das Network Nervous System, abgekürzt NNS, ist eine autonome Software. Sie steuert alle Elemente des Internet Computers von der Ökonomie bis zur Netzwerkstruktur. Es wird im Netzwerk selbst gehostet und gehört zu Protokollsystem. Es verwebt die Rechenkapazität von Knoten innerhalb des Netzwerkes miteinander, um die Blockchain des IC´s zu erstellen. Dieser Aufbau ermöglicht es dem Netzwerk autonom und anpassungsfähig zu sein. Das Network Nervous System übernimmt hier die Rolle einer autonomen Master Blockchain mit einem Public Key (siehe Chain Key Technologie), um alle ICP-Transaktionen zu validieren.
Über das Network Nervous System können Vorschläge zur Abstimmung gestellt werden. Zum Beispiel ob das Netzwerk durch Hinzufügen von Subnets oder das Onboarding neuer Knoten erweitert werden soll. Eine weitere wichtige Funktion des Network Nervous Systems ist es Knoten aus unabhängigen Rechenzentren zu kombinieren, mit dem Ziel Subnets zu erstellen, die zum Hosten von Canisters verwendet werden. Hierbei handelt es sich um eine Weiterentwicklung von Smart Contracts. Die Subnets werden basierend auf den Kapazitätsanforderungen des Hosting Canisters und seiner Fähigkeit, eine Verbindung zu anderen Subnets herzustellen, erstellt.
Das ermöglicht dem Internet Computer eine unbegrenzte Skalierung. Näheres zu diesen Funktionen und Aufgaben in den nachfolgenden Abschnitten.
Warum braucht der Internet Computer von Dfinity ein NNS?
Bei dem Internet Computer handelt es sich um ein verteiltes Protokoll. Es wird von einem Netzwerk von Knotenpunkten, die über verschiedene Rechenzentren gehostet werden, ausgeführt. Die Knoten kommunizieren untereinander, um einen gemeinsamen Konsens zu erzielen. Eine Gruppe von Knotenpunkten, die an einem Konsens beteiligt sind, nennt man Subnet.
Darüber hinaus ist eine weitere wichtige Komponente des Internet Computers die Canister, die ebenfalls über das Internet Computer Protokoll gehostet werden. Canister sind vergleichbar mit Smart Contracts, bieten jedoch deutlich mehr Funktionen und Möglichkeiten. Sie können ebenfalls untereinander kommunizieren und ermöglichen unter anderem die DApp Entwicklung auf dem Internet Computer. Damit DApps reibungslos arbeiten muss der Zustand aller Canister über alle Knoten repliziert und verteilt werden.
Damit der Internet Computer unbegrenzt skalierbar sein kann, besteht das Netzwerk daher nicht aus einem Subnet, sondern aus zahlreichen Subnets. Die Subnets können miteinander kommunizieren. Das erlaubt es auch den Canisters, die auf verschiedenen Subnets gehostet werden, Informationen auszutauschen.
Je weiter der Internet Computer wächst und je mehr DApps und Nutzer hinzukommen, desto mehr Subnets müssen hinzugefügt werden. Nur so kann die Rechenkapazität gewährleistet werden. Für die Robustheit der Subnets ist es außerdem wichtig, im Laufe der Zeit neue Knotenpunkte hinzuzufügen. Langfristig werden Millionen Knotenpunkte Teil des Internet Computer Netzwerks sein.
Das bedeutet jedoch gleichzeitig auch, dass es einen Mechanismus geben muss, der die Knoten und Subnets organisiert, überwacht und verwaltet. Dazu gehört zum Beispiel, zu entscheiden wann Subnets oder Knoten hinzugefügt oder entfernt werden sollten. Andere wichtige Entscheidungen und zukünftige Fragen betreffen die Weiterentwicklung des Protokolls. Hier kommt das Network Nervous System ins Spiel.
Die wichtigsten Aufgaben und Funktionen des Network Nervous Systems im Überblick
Wie der Name es bereits andeutet, ist das Network Nervous System das Nervensystem des Internet Computers. Es steuert alle wichtigen Aspekte innerhalb des ICP, wie zum Beispiel:
- Teilnetze aufteilen und zusammenführen, um die Last im gesamten Netzwerk auszugleichen. Ein Subnetz könnte beispielsweise ein Dutzend Canister haben, und wenn der NNS das Subnetz aufteilt, würde ein Teil der Canister im ursprünglichen Subnetz verbleiben, während der Rest im neuen Subnetz gehostet würde.
- Protokolle und Software aktualisieren, die von den Knoten verwendet werden.
- Verschiedene Knoten aus diskreten Rechenzentren verbinden. Die Gründe hierfür können sehr unterschiedlich sein, wie zum Beispiel Netzwerkanforderungen, um unvorhergesehene Hardwareausfälle auszugleichen, ein gewünschtes Sicherheitsniveau zu erreichen oder aufgrund von verfügbaren Kapazitäten.
- Konfiguriert wirtschaftliche Parameter, die steuern, wie viel von den Benutzern für die Rechenkapazität bezahlt werden muss.
- Schützt das Netzwerk vor böswilligen Akteuren oder Angriffen.
Die Robustheit der Subnetze kann verbessert werden, indem im Laufe der Zeit neue Knoten hinzugefügt werden. Diese Knoten arbeiten unter Verwendung der ICP-Blockchain-Computerprotokolle zusammen, um die Daten und Berechnungen in Bezug auf die von ihnen gehosteten Software-Canister zu replizieren. Das Protokoll kann fehlerhafte oder nicht kommunikative Knoten durch neue ersetzen und auch ganze Subnetze wiederbeleben, wenn zu viele der darin befindlichen Knoten ausgefallen sind. Dies ermöglicht es dem ICP, Netzwerkfehler nahtlos zu beheben und für neue Funktionen zu aktualisieren.
Wie funktioniert die Governance über das NNS?
Das Network Nervous System (NNS) ist unter anderem für die Verwaltung des Internet-Computers verantwortlich ist. Dazu gehört zum Beispiel Informationen darüber zu speichern, welche Knoten zu welchem Subnetz gehören. Es entscheidet auch darüber, wie diese Informationen aktualisiert werden.
Im Großen und Ganzen wird das Network Nervous System durch einen Satz verschiedener Canister umgesetzt. Für die Entscheidungsfindung, also Governance, sind zwei dieser Kanister entscheidend:
- Registry Canister: Hier wird die Konfiguration des gesamten Internet-Computers gespeichert, die dann für alle sichtbar ist. Zum Beispiel speichert der Registry Canister, welche Knoten zu welchem Subnet gehören.
- Governance-Canister: Hier werden zwei Dinge gespeichert. Zum einen Vorschläge, welche Änderungen am Internet Computer vorgenommen werden sollten. Über diese Vorschläge kann dann abgestimmt werden. Zum anderen werden in diesem Canister die Neuronen gespeichert, die bestimmen, wer sich an der Governance beteiligen darf.
Wie so eine Entscheidungsfindung über das Network Nervous System abläuft, soll an dem folgenden Beispiel erläutert werden.
Ein Benutzer A kontrolliert das Neuron A und möchte einen neuen Vorschlag für das Protokoll unterbreiten. Sein Vorschlag ist, einen Knoten Z in Subnet 1 aufzunehmen. Damit das Netzwerk des Internet Computers nicht mit unsinnigen Vorschlägen oder einer bewussten Überflutung von Anträgen geschädigt wird, muss der Nutzer eine Gebühr für die Einstellung seines Vorschlags zahlen.
Dieser Vorschlag wird nun dem Governance Canister hinzugefügt. Andere Benutzer im Netzwerk, die ebenfalls Neuronen kontrollieren, können jetzt über den Vorschlag abstimmen. Wenn sich die Mehrheit der Nutzer für den Vorschlag entscheidet, dann wird er ausgeführt. Der Inhalt des Registry Canisters wird aktualisiert und zeigt an, dass der Knoten Z nun Teil von Subnet 1 ist.
Darüber hinaus gibt es noch viele andere Antragsthemen, die Nutzer über das Network Nervous System einstellen können. Unter anderem gehören dazu:
- Subnet Management: Hier geht es um verschiedene Topologieänderungen, die die Subnets und Knoten betreffen. Das oben genannte Beispiel fällt in diese Kategorie von Vorschlägen.
- Exchange Rate: Diese Vorschläge und Anträge betreffen Echtzeitinformationen über den Wert von ICP Utility Token. Sie sind wichtig, um zu bestimmen, wie viele Token in den Rechenzyklen umgewandelt werden müssen.
- Node Admin: In diese Kategorie fallen alle Anträge, die die Verwaltung von Knoten betreffen. Zum Beispiel könnte ein Nutzer beantragen, alle Knoten in einem Subnet zu aktualisieren.
- Network Economics: Dies betrifft die Verwaltung der Netzwerkökonomie. Unter anderem gehören hier Themen wie zum Beispiel, welche Belohnung Knotenbetreiber erhalten sollten.
ICP Token und Neuronen im Network Nervous System
Ein wichtiger Punkt im Network Nervous System sind die bereits angesprochenen Neuronen. Sperren Nutzer ICP Utility Token in einem Neuron über einen Zeitraum, erhalten sie als Belohnung ein Stimmrecht und können am Governance System des NNS teilnehmen. Um dieses Konzept besser zu verstehen, ist es wichtig sich mit dem ICP Token näher auseinander zu setzen.
Die ICP Token werden vom Ledger Canister verwaltet. Er speichert Konten und Transaktionen. Ein Kontodatensatz verfolgt, wie viele Token sich im Besitz einer Identity befinden. Die Token können dann von einem Konto zum anderen gesendet werden. Die Transaktionen werden im Ledger Canister verbucht.
Der Internet Computer Utility Token kann für drei verschiedene Dinge verwendet werden:
- Die Teilnahme an der Governance.
- Belohnung für einen Beitrag zum ICP. Das kann sowohl die Beteiligung an der Governance sein, als auch Bereitstellung von Rechenkapazität durch das Betreiben eines Knotens.
- Token werden außerdem in Cycles umgewandelt. Er ist sozusagen der Treibstoff für die Berechnung und Datenspeicherung in den Canisters, vergleichbar mit Gas auf Ethereum.
Fazit
Das Network Nervous System ist die Master-Blockchain des Internet Computers. Der Vergleich zum Nervensystem ist treffend. Denn sein Aufbau unterscheidet sich deutlich von dem anderer klassischer Blockchain-Projekte. Er erlaubt dem Internet Computer eine deutlich höhere Robustheit und macht das System praktisch unbegrenzt skalierbar. Es ist ein entscheidender technologischer Fortschritt, der ein Projekt mit einem solchen Umfang erst möglich macht.