Ethereum hat sich zu einer unverzichtbaren Plattform für viele dezentrale Anwendungen entwickelt. Mit zunehmender Verbreitung stehen jedoch erhebliche Herausforderungen an, vor allem in Bezug auf Skalierbarkeit und Transaktionsgebühren . Bei Lastspitzen können die Gebühren für eine einzelne Transaktion Hunderte von Euro erreichen. Um diese Probleme zu lösen, Layer-2 entwickelt. Diese Lösungen beschleunigen Transaktionen und senken gleichzeitig die Kosten. Dieser Artikel untersucht detailliert die Funktionsweise von Layer 2, seine verschiedenen Typen und die damit verbundenen Herausforderungen.
Inhaltsverzeichnis
Das Konzept der Schicht 2 verstehen
Definition und Unterschiede zu Schicht 1
Layer 1 bezeichnet die Hauptschicht einer Blockchain , wie beispielsweise Ethereum oder Bitcoin. Auf dieser Schicht werden alle Transaktionen erfasst und verifiziert. Die Verifizierung einer Transaktion beinhaltet die Bestätigung, dass sie den Netzwerkregeln entspricht, etwa der Verfügbarkeit von Guthaben, der Autorisierung der digitalen Signatur und dem Fehlen von Doppelausgaben. Validatoren ( oder Miner) auf Layer 1 nutzen diese Regeln und Konsensmechanismen wie Proof of Work Work oder Proof Proof of Stake , um eine Transaktion zu bestätigen oder abzulehnen.
Layer 1 stößt jedoch hinsichtlich der Skalierbarkeit an Grenzen. Ethereum kann beispielsweise nur etwa 15 Transaktionen pro Sekunde ( TPS ) verarbeiten, was schnell nicht mehr ausreicht, wenn Tausende von dApps dApp DeFi-Diensten nutzen Layer-2 -Lösungen ins Spiel.
Layer 2 ist eine zusätzliche Schicht, die auf der Haupt-Blockchain (Layer 1) aufbaut, Transaktionen jedoch extern verarbeitet, um das Hauptnetzwerk zu entlasten. Nach der Verarbeitung werden die Transaktionen als Batches oder Zusammenfassungen an Layer 1 übermittelt, wodurch die Last im Hauptnetzwerk reduziert und die Gebühren gesenkt werden.
Warum hat sich Layer 2 als Lösung herauskristallisiert?
Mit dem exponentiellen Wachstum von dApps dApp DeFi -Diensten Ethereum Netzwerk schnell an seine Grenzen. Transaktionen wurden nicht nur langsamer, sondern auch teurer, wodurch einige Anwendungen unrentabel wurden.
Layer-2-Lösungen, insbesondere Rollups und Sidechains , wurden entwickelt, um diesen dringenden Bedarf zu decken. Sie erhöhen die Transaktionsverarbeitungskapazität bei gleichzeitig deutlich niedrigeren Kosten und machen die Blockchain dadurch zugänglicher.
Die verschiedenen Arten von Layer-2-Lösungen
Rollups: Optimistische Rollups und ZK-Rollups
Rollups gehören zu Layer-2- - Chain-Transaktionen, bevor eine Zusammenfassung dieser Transaktionen an die Hauptkette (Layer 1) übermittelt wird.
Optimistische Rollups : Diese Rollups basieren auf der Annahme, dass alle Transaktionen standardmäßig gültig sind. Vermutet ein Netzwerkteilnehmer jedoch Betrug oder einen Fehler, kann er die Gültigkeit einer Transaktion durch Vorlage eines „Betrugsnachweises “ . Dieser Anfechtungsmechanismus führt zu einer Wartezeit (üblicherweise ein bis zwei Wochen), in der jeder die Gültigkeit der Transaktion hinterfragen kann. Diese Verzögerung erklärt, warum Auszahlungen von Geldern aus optimistischen Rollups länger dauern können: Die Haupt-Blockchain muss das Ende der Anfechtungsfrist abwarten, bevor sie die Transaktion bestätigen kann.
ZK-Rollups : Im Gegensatz zu Optimistic Rollups verwenden ZK-Rollups kryptografische Beweise , um die Gültigkeit von Off-Chain-Transaktionen zu verifizieren. Diese Beweise, ZK-SNARKs oder ZK-STARKs , werden an die Hauptkette übermittelt und gewährleisten so die Konformität der Transaktionen, ohne dass jede Transaktion auf Layer 1 ausgeführt werden muss. Dadurch können Transaktionen nahezu sofort validiert werden, ohne die mit Optimistic Rollups verbundenen Verzögerungen durch Streitbeilegung. Ein bekanntes Projekt, das ZK-Rollups nutzt, ist zkSync , das sich durch seine Geschwindigkeit und geringen Kosten für Geldtransfers auszeichnet.
Sidechains: Funktionsweise und Beispiele
Sidechains Blockchains Bridges zwischen der Sidechain und der Hauptkette transferieren .
Diese Brücken ermöglichen die Verknüpfung der beiden Ketten, bergen aber auch zusätzliche Sicherheitsrisiken, insbesondere im Falle eines Hackerangriffs oder einer Kompromittierung der Brückenvalidatoren.
Obwohl Polygon Proof of Stake -Konsensmechanismus (PoS) , nutzt es Ethereum für die Transaktionsfinalität und -sicherheit . So funktioniert es:
1. Periodische Verankerung von Kontrollpunkten auf Ethereum
Polygon sendet regelmäßig Checkpoints an Ethereum Polygon validierten Transaktionen Polygon autonom verarbeitet und validiert werden Ethereum eine gewisse Transaktionsendgültigkeit.
Das bedeutet, dass, obwohl Transaktionen zunächst über den PoS-Mechanismus von Polygonvalidiert werden, der endgültige Zustand der Blockchain (oder zumindest ein Teil dieses Zustands) auf Ethereum durch diese Prüfpunkte gesichert wird, wodurch eine zusätzliche Validierungsebene geschaffen wird.
2. Verbesserte Sicherheit dank Ethereum
Durch die Verwendung Ethereum zur Verankerung dieser Prüfpunkte Polygon von der Sicherheit des Ethereum , einschließlich seiner Unveränderlichkeit und der Leistungsfähigkeit seines dezentralen Netzwerks . Dies gewährleistet, dass selbst bei einem Problem auf Polygon den PoS-Mechanismus von Polygon Ethereum verankerten Daten zuverlässig bleiben und als Grundlage für die Wiederherstellung eines konsistenten Transaktionszustands dienen können.
Der Hauptunterschied zwischen Sidechains und Rollups liegt im Konsensmechanismus. Sidechains verwalten ihre eigene Sicherheit und ihren eigenen Konsens, während Rollups auf die Sicherheit der Hauptkette (Layer 1) angewiesen sind, um Transaktionen zu validieren. Ein bekanntes Beispiel für eine Sidechain ist Polygon Ethereum Sidechain , die kostengünstige und schnelle Transaktionen ermöglicht, aber Bridges für die Interaktion mit Ethereum .
Staatliche Kanäle: Nutzen und Funktionsweise
State Channels sind eine weitere Layer-2- , die es zwei Parteien ermöglicht, Off-Chain-Transaktionen abzuwickeln. Sie funktionieren, indem ein Kanal geöffnet wird, über den Transaktionen direkt zwischen den Parteien durchgeführt werden. Erst wenn der Kanal geschlossen wird, wird der endgültige Transaktionsstatus in der Hauptkette gespeichert. Dadurch können mehrere Transaktionen schnell und gebührenfrei durchgeführt werden, solange der Kanal geöffnet bleibt.
Ein bekanntes Beispiel für einen State Channel ist das Lightning Network von Bitcoin , das schnelle und kostengünstige Zahlungen ermöglicht, ohne die Haupt-Blockchain zu überlasten. Transaktionen werden außerhalb der Blockchain verarbeitet, und nur abschließende Interaktionen, wie beispielsweise das Schließen des Kanals, werden an die Blockchain übermittelt.
Die Vorteile der Verwendung von Layer 2
Reduzierung der Transaktionsgebühren
Layer-2 -Lösungen reduzieren die Transaktionsgebühren erheblich, indem sie die Operationen von der Hauptkette auslagern. Anstatt hohe Gebühren für jede einzelne Transaktion auf Layer 1 zu zahlen, entrichten Nutzer auf Layer 2 lediglich die Gebühren für die Validierung gebündelter Transaktionen. Dies ist besonders wichtig für DeFi-Anwendungen oder Blockchain-Spiele, bei denen viele kleine Transaktionen anfallen.
Verbesserte Skalierbarkeit
Layer 2 erhöht die Netzwerkkapazität, indem die Anzahl der gleichzeitig verarbeitbaren Transaktionen gesteigert wird. Ethereum kann beispielsweise auf Layer 1 etwa 15 Transaktionen pro Sekunde (TPS) verarbeiten. Mit Lösungen wie zkSync oder Optimism lässt sich diese Zahl auf mehrere Tausend TPS steigern, wodurch Transaktionen schneller und leichter zugänglich werden.
Vergleich zwischen Schicht 1 und Schicht 2
Wesentliche Unterschiede
Layer 1 bietet maximale Sicherheit durch die direkte Verarbeitung jeder Transaktion auf der Blockchain, allerdings auf Kosten geringer Skalierbarkeit und hoher Gebühren. Layer 2 Optimistic Rollups beispielsweise führen zu einer Verzögerung bei der Anfechtung von Transaktionen, wodurch das Netzwerk anfälliger für Betrugsversuche wird. Auch Sidechains können angreifbar sein, wenn ihr Konsensmechanismus oder die Bridges kompromittiert werden.
Die wichtigsten Layer-2-Projekte auf Ethereum
zkSync : Eine vielversprechende Lösung für Ethereum
zkSync ZK-Rollup- Lösung , die schnelle und kostengünstige Transaktionen auf Ethereum . Durch die Verwendung kryptografischer Beweise zur Validierung von Transaktionen zkSync hohe Sicherheit bei gleichzeitig reduzierten Gebühren. Es ist die ideale Plattform für Anwendungen, die häufige und schnelle Überweisungen erfordern.
Optimismus: Warum ist er eine beliebte Lösung?
Optimism ist eine der führenden Implementierungen von Optimistic Rollups auf Ethereum Ethereum Smart Contracts und ermöglicht dApp eine einfache Migration in das Netzwerk bei gleichzeitiger Gebührenreduzierung. Nutzer müssen jedoch das Ende der Streitbeilegungsfrist abwarten, bevor sie ihre Guthaben aus dem Netzwerk abheben können.
Polygon : Ein Beispiel für eine beliebte Sidechain
Polygon (ehemals Matic) ist eine Ethereum- Sidechain Ethereum und kostengünstige Transaktionen ermöglicht. Da sie jedoch mit einem eigenen Konsensmechanismus arbeitet, profitiert sie nicht direkt von Ethereum . Nutzer müssen Bridges , um Vermögenswerte zwischen Polygon und Ethereum , was zusätzliche Sicherheitsrisiken mit sich bringen kann.
Die Herausforderungen von Schicht 2
Risiko der Gefährdung der Sicherheit
Layer-2 -Lösungen verbessern zwar die Skalierbarkeit und senken die Kosten, sind aber nicht risikofrei. Optimistische Rollups führen zu Verzögerungen bei der Überprüfung von Transaktionen, was während dieser Wartezeit Betrugsversuche begünstigen kann. Darüber hinaus Sidechains und ihre Bridges die Layer-1- Sicherheit . Ein Sicherheitsverstoß bei den Validatoren einer Sidechain kann erhebliche Verluste verursachen.
Komplexität und Verzögerungen bei der Abhebung von Geldern
Einer der Hauptkritikpunkte an Optimistic Rollups betrifft die Wartezeit für Auszahlungen. Sobald ein Nutzer seine Gelder abheben möchte, muss er nämlich das Ende der Streitbeilegungsfrist abwarten, bevor die Transaktion in der Hauptkette bestätigt wird. Dies kann mehrere Tage dauern und den Prozess dadurch weniger reibungslos gestalten.
Die Zukunft von Layer-2-Lösungen
Hin zu einer breiteren Akzeptanz von Roll-Up-Bannern
Angesichts der zunehmenden Beliebtheit von dApps dApp DeFi- Diensten Rollups als Standardlösung für Ethereum . Insbesondere ZK-Rollups wie zkSync zkSync verbesserte Sicherheit und schnellere Validierungszeiten, was ihre breite Akzeptanz fördern könnte.
FAQ
Was ist Layer 2 in einfachen Worten? Layer 2 ist eine technologische Lösung, die es ermöglicht, Transaktionen außerhalb der Haupt-Blockchain zu verarbeiten. Dadurch werden Gebühren reduziert und Transaktionen beschleunigt, während die Ergebnisse an die Haupt-Blockchain übermittelt werden.
Warum ist Layer 2 für Ethereum ? Es löst Probleme der Skalierbarkeit und der hohen Gebühren und ermöglicht so eine breite Akzeptanz und reibungslosere Nutzung von dApp und DeFi-Diensten.
Wie funktionieren kryptografische Beweise in ZK-Rollups? ZK -Rollups verwenden kryptografische Beweise, sogenannte ZK-SNARKs, um die Gültigkeit von Transaktionen zu beweisen, ohne dass diese auf der Hauptkette ausgeführt werden müssen.
Worin besteht der Hauptunterschied zwischen Rollups und Sidechains? Rollups nutzen die Sicherheit der Hauptkette zur Validierung von Transaktionen, während Sidechains über einen eigenen Konsensmechanismus verfügen und unabhängiger agieren, was zusätzliche Risiken mit sich bringen kann.
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YoAnn
Trainingsingenieur interessierte mich schnell für das Finanzbereich. Ich bin davon überzeugt, dass dezentrale Finanzen eine glänzende Zukunft vor sich haben, und nehme an seiner Demokratisierung durch die Entwicklung Crypternonteil.
