Ethereums Skalierungsreise wurde durch die Notwendigkeit geprägt, das "Blockchain-Trilemma" zu adressieren, welches besagt, dass Sicherheit, Dezentralisierung und Skalierbarkeit nicht gleichzeitig in einem Layer-1 (L1) Netzwerk erreicht werden können.
Was Sie über Ethereum Rollups wissen sollten?
Ethereum hat historisch Sicherheit und Dezentralisierung priorisiert, wodurch die Skalierung als Herausforderung bleibt. Mit steigenden Transaktionsgebühren und langsameren Bearbeitungszeiten, während die Nutzernachfrage wächst, sind Layer-2 (L2) Lösungen, insbesondere Rollups, als kritische Werkzeuge zur Überwindung dieser Einschränkungen aufgetaucht.
Rollups skalieren Ethereum, indem sie Berechnungen von der Hauptkette verlagern, Transaktionen in komprimierte Pakete bündeln und zur Überprüfung an L1 übermitteln. Dieser Ansatz ermöglicht schnellere und günstigere Transaktionen und bewahrt gleichzeitig die Sicherheit und Dezentralisierung von Ethereum.
Rollups haben seit 2020 eine zentrale Rolle in Ethereums Roadmap eingenommen und machen Anwendungsfälle wie On-Chain-Gaming und schnelle dezentrale Finanzen (DeFi) möglich. Unter den Rollup-Typen haben sich zk-Rollups dank ihrer Effizienz und Sicherheit durchgesetzt, indem sie Zero-Knowledge-Beweise zur Validierung nutzen. Projekte wie zkSync Era und Linea führen die Adoption an und bieten niedrige Gebühren und hohen Durchsatz.
Trotz ihres Erfolges stehen Rollups Herausforderungen wie Fragmentierung des Zustands und Verfügbarkeit über verschiedene Rollup-Netzwerke gegenüber, was die Benutzererfahrung und Entwicklerakzeptanz einschränkt. Viele Rollups verlassen sich zudem noch auf zentralisierte Komponenten wie Sequenzer für die Transaktionsordnung, was Zensurrisiken birgt.
Ethereums Roadmap zielt darauf ab, Rollups in Richtung vollständiger Dezentralisierung zu entwickeln, indem diese "Stützräder" - zentralisierte Schutzmaßnahmen - entfernt und vertrauenslose Systeme für die Transaktionsreihenfolge und Beweiserzeugung ermöglicht werden.
Für Ethereum-Nutzer sind Rollups entscheidend, um Kosten zu reduzieren und Transaktionsgeschwindigkeiten zu verbessern. Sie sollten jedoch die Kompromisse zwischen verschiedenen Rollup-Architekturen - wie zk-Rollups versus optimistische Rollups - sowie die fortwährende Entwicklung hin zur Dezentralisierung beachten. Mit der Reifung der Rollups werden sie eine zunehmend kritische Rolle bei der Skalierung und Benutzererfahrung von Ethereum spielen.
Hauptmerkmale von basierten Rollups:
-
Dezentrale Sequenzierung: Anstelle der Verwendung eines bestimmten Sequenzers oder einer zentralisierten Instanz wird die Transaktionsordnung von Ethereums eigenen Validierern durchgeführt. Dieser Ansatz reduziert erheblich die Risiken von Zensur und Transaktionsmanipulation, was eine faire und transparente Verarbeitung sicherstellt.
-
Nahtlose L1-Integration: Ethereums L1-Infrastruktur übernimmt Konsens, Datenveröffentlichung und Abwicklung, während die Ausführung im Rollup-Netzwerk erfolgt. Dieses Design übernimmt Ethereums Sicherheits- und Dezentralisierungseigenschaften, ohne neue Ebenen von Vertrauensannahmen hinzuzufügen.
-
Vereinfachte Architektur: Durch die Eliminierung der Notwendigkeit zentralisierter Sequenzer schaffen basierte Rollups ein schlankeres und mehr auf Ethereum ausgerichtetes Transaktionsverarbeitungsmodell. Diese Vereinfachung reduziert auch die Abhängigkeit von externen Governance-Strukturen und macht sie langfristig robuster.
Vorteile von basierten Rollups:
-
Stärkere Sicherheit und Dezentralisierung durch Nutzung von Ethereum-Validatoren.
-
Reduzierte Abhängigkeit von externen Governance- und Infrastrukturanbietern.
-
Ein gestreamlinertes System, das Ethereums ursprünglichem Ethos treu bleibt.
Herausforderungen und Überlegungen:
-
Durchsatzbeschränkungen: Da Ethereums L1-Blockzeiten länger sind (etwa 12 Sekunden), kann die Transaktionsfinalität langsamer sein als bei Rollups mit dedizierten Sequenzern.
-
Vorbestätigung-Innovationen: Um Latenzprobleme zu mildern, erforschen Entwickler Vorbestätigungstechniken, die es ermöglichen, Transaktionen vorläufig zu bestätigen, bevor sie vollständig in L1-Blöcke aufgenommen werden.
Hauptmerkmale von nativen Rollups:
-
Direkte Ethereum-Validierung: Native Rollups beseitigen die Notwendigkeit zusätzlicher Beweissysteme, indem sie auf Ethereums eingebaute Transaktionsvalidierungsregeln zurückgreifen. Dies stellt sicher, dass Zustandstransitionen innerhalb von Ethereum selbst verifiziert werden, was die Komplexität von Rollup-Implementierungen verringert.
-
Automatische Upgrades: Da native Rollups innerhalb der Kerninfrastruktur von Ethereum operieren, erben sie automatisch Protokoll-Upgrades. Dies vermeidet Governance-Engpässe, die oft traditionelle Rollups betreffen, die manuelle Genehmigungen von Sicherheitsräten erfordern.
-
Vereinfachtes Sicherheitsmodell: Durch das direkte Posten von Transaktionsdaten an Ethereum und die Nutzung seiner Validierungsmechanismen reduzieren native Rollups die Notwendigkeit unabhängiger Sicherheitsmodelle, was das System einheitlicher und pflegeleichter macht.
Vorteile von nativen Rollups:
-
Größere Vertrauenswürdigkeit: Transaktionen werden direkt von Ethereum verifiziert, was die Ausrichtung an seinen Sicherheitsgarantien sicherstellt.
-
Geringerer Wartungsaufwand: Rollup-Teams profitieren von Ethereums Sicherheits- und Konsensmechanismen, was die Betriebskomplexität reduziert.
-
Bessere Ökosystem-Interoperabilität: Da die Validierung auf Protokollebene von Ethereum erfolgt, ermöglichen native Rollups nahtlosere Interaktionen zwischen verschiedenen L2-Lösungen.
Herausforderungen und Überlegungen:
-
Notwendige Protokolländerungen: Die Implementierung des EXECUTE-Precompiles erfordert Protokolländerungen bei Ethereum, die Koordination durch Hard Forks und upgrades im gesamten Ökosystem erfordern.
-
MEV-basierte Zentralisierungsrisiken: Miner Extractable Value (MEV) könnte Konkurrenz bei der Transaktionsordnung einführen, was potenziell Aspekte des Rollup-Ausführungsprozesses zentralisieren könnte. Mechanismen zur Minderung dieser Risiken werden erforscht.
Wahl zwischen basierten und nativen Rollups
Ethereums Layer-2-Ökosystem entwickelt sich stetig weiter, und sowohl basierte als auch native Rollups bieten innovative Ansätze zur Skalierung bei gleichzeitiger Beibehaltung von Sicherheit und Dezentralisierung. Jedes Modell bietet unterschiedliche Vorteile und Kompromisse, wodurch die Wahl zwischen ihnen von den Prioritäten der Entwickler, Nutzer und der breiteren Ethereum-Community abhängt.
Basierte Rollups integrieren sich in Ethereums bestehendes Modell der validator-basierten Sequenzierung, verstärken die Dezentralisierung durch die Nutzung von Layer-1-Validatoren zur Reihenfolge der Transaktionen. Dies reduziert die Abhängigkeit von zentralisierten Sequenzer, kann jedoch aufgrund von Ethereums Blockzeiten zu Latenz führen. Im Gegensatz dazu sind native Rollups tief in das Kernprotokoll von Ethereum eingebettet, was die Notwendigkeit separater Sequenzierungsmechanismen und Beweissysteme beseitigt. Obwohl diese Integration die Transaktionsvalidierung strafft, erfordert sie bedeutende Protokoll-Upgrades, möglicherweise durch Hard Forks.
Sicherheit bleibt ein starker Punkt für beide Ansätze, da sie Ethereums robustes Layer-1-Sicherheitsmodell erben. Native Rollups gehen jedoch einen Schritt weiter, indem sie Ethereums eingebaute Validierungsmechanismen nutzen und die Notwendigkeit von Betrugsbeweisen oder Zero-Knowledge-Beweisen beseitigen. Governance ist ein weiterer wesentlicher Unterschied - basierte Rollups stimmen mit Ethereums Wirtschaftsmodell überein, erfordern aber dennoch eine gewisse unabhängige Governance, während native Rollups automatisch Ethereum-Upgrades übernehmen und den Governance-Aufwand reduzieren.
Letztlich wird die Akzeptanz von basierten oder nativen Rollups von Ethereums langfristiger Vision für die Skalierung abhängen. Während basierte Rollups einen sofortigen Weg nach vorne mit minimalen Protokolländerungen bieten, bieten native Rollups eine integriertere, langfristige Lösung für Effizienz und Skalierbarkeit. Mit der Reifung der Rollup-Technologie wird Ethereums Layer-2-Landschaft weiterhin verbessern und schnellere, günstigere und sicherere Transaktionen für Nutzer weltweit bringen.