Was sind Layer-2-Skalierungslösungen?

Das Mondrennen der Blockchain ist im Gange, während sich das Ökosystem mit der Entwicklung von Skalierbarkeitslösungen auseinandersetzt, um die Nachfrage zu befriedigen, ohne auf Sicherheit oder Dezentralisierung zu verzichten – das klassische Blockchain-Trilemma.

Das schnelle Wachstum der dezentralisierten Finanzierung, NFTs, und Gaming hat erlebt, dass die Akzeptanz das Ethereum-Netzwerk überlastet, insbesondere, die zu Engpässen und hohen Transaktionsgebühren führt, da nur wenige Transaktionen pro Sekunde verarbeitet werden können, zeitweise viele dApps nutzbar machen.

Der Übergang von Ethereum zu einem Proof-of-Stake-Sharded-Netzwerk könnte diesen Druck auf Layer 1 etwas verringern. mit Sharding, das das Ethereum-Netzwerk in neue Ketten oder Shards aufspaltet, um die Last zu verteilen, Reduzierung von Staus, und Erhöhung der Transaktionen pro Sekunde.

Jedoch, Angesichts der Tatsache, dass die vollständige Bereitstellung noch Jahre entfernt ist und die Teilnahme keine Anzeichen einer Verlangsamung in absehbarer Zeit zeigt, Der dringende Bedarf an skalierbaren Lösungen hat die Einführung der Layer-2-Technologie beschleunigt, die auf Ethereums Layer 1 läuft. anstatt zu versuchen, die Leistung auf der Basisschicht zu verbessern.

Layer 2 und verwandte Technologien bieten verschiedene Lösungen für die Skalierung von Ethereum, jedes mit seinen eigenen Vorteilen und Kompromissen, einschließlich:

• Plasma
• Seitenketten
• Staatliche Kanäle und Zahlungskanäle
• Optimistische Rollups
• ZK-Rollups
• Gültigkeit
• Aggregatoren

Plasma

Plasmaketten sind separate Blockchains, die an Ethereum verankern. manchmal auch Kinderketten genannt, da sie als kleinere Kopien des Ethereum-Mainnets fungieren. Diese untergeordneten Ketten verwenden eine Kombination aus Smart Contracts und kryptografischer Verifizierung, um Transaktionen von der übergeordneten Kette auszulagern.

Jeder mit seinem eigenen Mechanismus zur Blockvalidierung, Plasmaketten berichten regelmäßig an die Ethereum-Hauptkette, nutzt seine Sicherheit, um Streitigkeiten beizulegen, wenn sie durch Betrugsnachweise angefochten werden.

Plasmaketten ermöglichen einen hohen Durchsatz bei geringen Kosten pro Transaktion. Jedoch, nur Basistransaktionen wie Token-Transfers und Swaps werden unterstützt, es besteht eine Lebendigkeitsanforderung, und Kettenabhebungen können langwierig sein, um Herausforderungen zu berücksichtigen.

Mehrere Projekte bieten Implementierungen von Plasma für die dApp-Integration, einschließlich OMG Network und LeapDAO.

Seitenketten

Layer-2-Sidechains sind unabhängige, mit Ethereum Virtual Machine (EVM) kompatible Blockchains, die parallel zur Ethereum-Hauptkette laufen. Validator-Knoten im Sidechain-Netzwerk sind für die Bestätigung und Verarbeitung von Transaktionen verantwortlich, Blöcke hinzufügen, und Aufrechterhaltung der eigenen Konsensregeln der Sidechain, wie ein Berechtigungsnachweis oder ein delegierter Nachweis des Einsatzes, um effizientere Transaktionen zu ermöglichen.

Die Kompatibilität wird über eine Zwei-Wege-Brücke zu Ethereum erreicht, obwohl seine Sicherheit nicht direkt vererbt wird und in der Verantwortung der Sidechain liegt.

Sidechains nutzen etablierte Technologie und unterstützen komplexere Transaktionen mit EVM-Kompatibilität, obwohl sie weniger dezentralisiert sind und sich eher auf ihre eigenen Konsensmechanismen als auf die Sicherheit von Schicht 1 verlassen und daher in diesem Sinne technisch nicht Schicht 2 sind.

Zu den Projekten, die Sidechain-Implementierungen anbieten, gehören POA Network und xDai Chain.

Staatliche Kanäle und Zahlungskanäle

Eine der ersten viel diskutierten Layer-2-Skalierungslösungen, staatliche Kanäle verwenden Multi-Signatur-Verträge, um es den Teilnehmern zu ermöglichen, schnell und häufig außerhalb der Kette zu tätigen, Zurückkehren zu Schicht 1 für die Endgültigkeit nach Bedarf.

Zustandskanäle können komplexere Interaktionen wie ein Spiel verwalten, während Zahlungskanäle vereinfachte staatliche Kanäle sind, die nur Zahlungen zwischen zwei Teilnehmern abwickeln. State Channels ermöglichen einen extrem hohen Transaktionsdurchsatz zu sehr geringen Kosten, Damit sind sie ideal für Mikrozahlungen. Jedoch, der Zeit- und Kostenaufwand für die Einrichtung und Abrechnung von Kanälen ist für Einmalzahlungen nicht ideal, Lebendigkeit ist gefragt, und Gelder müssen in offenen Zahlungskanälen gesperrt werden.

Die wichtigsten Projekte, die staatliche Kanäle auf Ethereum nutzen, sind Celer, Perun, und Raiden.

Optimistische Rollups

Optimistische Rollups sitzen parallel zur Ethereum-Hauptkette auf Layer 2. Sie ermöglichen die kostengünstige und skalierbare Ausführung von Transaktionen in Batches außerhalb von Layer 1 und nutzen dennoch die Sicherheit der Ethereum-Basisschicht, wenn sie als Einzeltransaktion eingereicht werden.

Da die Berechnung das langsame und teure Element des Ethereum-Netzwerks ist, optimistische Rollups bieten bis zu 100-fache Skalierbarkeitsverbesserungen, da sie standardmäßig keine Berechnungen ausführen. eine Zahl, die mit der zukünftigen Einführung von Ethereum-Sharding weiter zunehmen wird.

Stattdessen, optimistische Rollups gehen davon aus, dass Transaktionen gültig sind und führen nur dann Berechnungen durch, wenn sie durch ein Betrugssicheres angezweifelt werden. Optimistische Rollups verwenden ein Bonding-System, und jeder, der nachweislich für eine betrügerische Transaktion oder Anfechtung verantwortlich ist, wird seine Anleihe einbüßen, wobei einige aufgeschlitzt und andere dazu verwendet werden, Anreize für die richtige Partei zu schaffen.

Optimistische Rollups können alles verarbeiten, was auf Ethereum Layer 1 ausgeführt wird, da sie EVM- und Solidity-kompatibel sind. Da alle Transaktionsdaten in der Layer-1-Kette gespeichert sind, optimistische Rollups bleiben sicher und dezentral. Zur selben Zeit, sie bieten Ausführungsskalierbarkeit. Jedoch, Aufgrund der möglichen Betrugsherausforderungen sind lange Wartezeiten für On-Chain-Transaktionen möglich.

Da optimistische Rollups sowohl einfache Zahlungen als auch komplexe Smart Contracts unterstützen, sie gelten als unmittelbarer geeignet für DeFi-Anwendungen, mit Optimismus, Willkür, und Cartesi unter den zahlreichen Projekten, die Implementierungen anbieten.

Als Zeichen für die zukünftige Ausrichtung des Raumes, Die führende DEX-Plattform Uniswap hat kürzlich auch angekündigt, den nächsten Schritt bei der Einführung von Layer-2-Technologie zu unternehmen, indem sie Optimism einführt, um die Transaktionskosten für ihre Benutzer stark zu senken.

ZK-Rollups

Zero-Knowledge-Rollups, oder ZK-Rollups, bündeln Sie Transaktionen außerhalb der Kette und generieren Sie einen kryptografischen Beweis, bekannt als SNARK. Im Gegensatz zu optimistischen Rollups, ZK-Rollups führen Berechnungen außerhalb der Kette durch und übermitteln diese Gültigkeitsnachweise an die Schicht-1-Kette.

ZK-Rollup Smart Contracts behalten den Status aller Transaktionen auf Layer 2 bei, die nur mit Gültigkeitsnachweis aktualisiert werden kann. Da ZK-Rollups nur den Gültigkeitsnachweis und nicht alle Transaktionsdaten benötigen, Die Validierung eines Blocks ist schneller und kostengünstiger, da sie weniger Daten enthält und weniger Gas benötigt.

Zusätzlich, da der ZK-Rollup-Vertrag die Transaktionen bereits verifiziert hat, Es gibt keine Verzögerungen beim Wechsel von Schicht 2 zu Schicht 1.

Infolge, ZK-Proofs bieten schnellere Endgültigkeitszeiten und bleiben gleichzeitig sicher und dezentralisiert, da die zur Wiederherstellung des Zustands erforderlichen Daten auf Ethereum-Schicht 1 gespeichert sind. einige ZK-Rollups haben keine EVM-Unterstützung, und Gültigkeitsbeweise sind aufwendig zu berechnen, was sie für dApps mit geringer Aktivität in der Kette ungeeignet macht.

Es gibt auch mehrere Implementierungen von ZK-Rollups, einschließlich zkSync und ZKSwap. zkSync bietet ein vertrauenswürdiges Protokoll für skalierbare, kostengünstige Zahlungen auf Ethereum mit ZK-Rollup-Technologie, Krypto-Wallets und Defi-Plattformen dabei zu helfen, eine PayPal-ähnliche Skala freizuschalten. ZKSwap bietet einen auf ZK-Rollups basierenden Layer-2-DEX mit null Gasgebühren und hohem Transaktionsdurchsatz, Transformation der Zukunft des AMM-Modells.

Der interoperable Layer 2 von Harmony für Ethereum bietet etwas Einzigartigeres, kombiniert das Beste aus der optimistischen und der ZK-Rollup-Welt. Harmony bietet volle EVM-Kompatibilität, im Gegensatz zu ZK-Rollups, schnellere Abwicklung mit kürzeren Auszahlungszeiten im Vergleich zu optimistischen Rollups, und gaseffiziente Interoperabilität basierend auf seiner fragmentierten Proof-of-Stake-Blockchain, die über Smart Contracts eine Brücke zu Ethereum schlägt.

Aufbauend auf den Vorteilen von optimistischen Rollups und ZK-Rollups, allgemein als die vielversprechendste der Layer-2-Skalierungstechnologien angesehen, während sie ihre Mängel angehen, Harmony kann eine umfassendere Lösung für die Bereitstellung von Projekten bieten. Die Interoperabilität von Harmony geht auch über Ethereum mit seiner Horizen-Brücke zur Binance Smart Chain hinaus. Öffnung des Zugangs zum breiteren Defi-Ökosystem.

Gültigkeit

Validium verwendet Gültigkeitsnachweise wie ZK-Rollups, aber stattdessen, Daten werden nicht auf Ethereum Layer 1 gespeichert ermöglicht eine Skalierbarkeit von bis zu 10, 000 Transaktionen pro Sekunde pro Validium-Kette, von denen mehrere parallel laufen können.

Validium bietet keine Auszahlungsverzögerungen, Verbesserung der Kapitaleffizienz, und ist nicht anfällig für bestimmte wirtschaftliche Angriffe, denen hochwertige dApps mit betrugssicheren Systemen ausgesetzt sind. Jedoch, Validium-Ketten haben eine begrenzte Unterstützung für Smart Contracts.

Zu den Projekten, die Implementierungen von Validium bereitstellen, gehören Loopring und StarkWare. Unveränderliches X, die erste Layer-2-Skalierungslösung für NFTs auf Ethereum, nutzt die Validium- und ZK-Rollup-Technologie von StarkWare, um Transaktionsgeschwindigkeiten von über 9 zu ermöglichen. 000 pro Sekunde ohne Gasgebühren, während die Sicherheit von Ethereum für sein Ökosystem von Marktplätzen erhalten bleibt, Apps, und Spiele.

Aggregatoren

Polygon ist so etwas wie ein Aggregator dieser Layer-2-Lösungen, bietet mehrere Implementierungen von mehreren Layer-2-Technologien. Infolge, Polygon hat sich zum am schnellsten wachsenden Layer-2-Netzwerk entwickelt. die Blockchain-Infrastruktur an die Massen zu bringen, indem die Zugänglichkeit geöffnet wird, Benutzerfreundlichkeit, und Anwendungsfälle dezentraler Anwendungen im Internet der Blockchains von Ethereum.

Die Suite von Layer-2-Skalierbarkeitslösungen von Polygon wurde von Defi Blue Chips übernommen. mit Plattformen wie Aave, SushiSwap, und 1inch bereits integriert.

Lebenslauf, der dezentrale Volatilitätsindex für den Kryptoraum, der vom COTI-Netzwerk betrieben wird, ist dieser Führung auch bei der Integration mit Polygon gefolgt. CVI-Benutzer können Stellen eröffnen, Liquidität und Beteiligung bereitstellen, während der Verarbeitung von Transaktionen aus der Haupt-ETH-Blockchain.

Zusammenfassung

Eine Skalierungslösung allein reicht nicht aus, um die sichere, dezentral, und skalierbare Vision von Ethereum 2.0, Vermeidung des Problems hoher Gebühren und Engpässe.

Sharding wird sicherlich die On-Chain-Skalierung auf Layer 1 unterstützen. Aber Off-Chain-Layer-2-Lösungen, die sich flexibel an die einzigartigen Anforderungen und akzeptablen Kompromisse der Vielzahl von dApp-Projekten anpassen lassen, die entwickelt werden, sind der Schlüssel für die Zukunft der Blockchain.

Das Ökosystem als Ganzes ist mehr als die Summe seiner Teile, und verschiedene Layer-2-Lösungen können existieren und harmonisch zusammenarbeiten, um auf die steigenden Anforderungen der Mainstream-Akzeptanz zu reagieren, weiterhin dazu beitragen, Staus zu reduzieren und Single Points of Failure zu vermeiden, während wir auf die Welt des Web 3.0 umstellen.