Das Wachstum von DeFi, NFTs und Gaming hat das Ethereum (ETH) Netzwerk überlastet, welches jetzt Skalierungslösungen entwickelt, um die Nachfrage zu decken, ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen. In diesem Artikel erkunden wir die Vorteile von Layer-2 Lösungen wie Sidechains, Plasma, State Channels, Validium usw.

Aber bevor wir dazu kommen, lassen Sie uns verstehen, was Layer-1- und Layer-2-Lösungen sind.

Was sind Layer-2-Skalierungslösungen?

Während Layer 1 die Basis-Netzwerkinfrastruktur jeder Blockchain ist, wird Layer 2 auf dem Basisnetzwerk aufgebaut, um Transaktionen und Daten zu skalieren.

Während das Hauptnetzwerk alle On-Chain-Transaktionen validiert und abschließt, ohne von anderen Netzwerken abhängig zu sein, ist Layer 2 eine Erweiterung oder ein sekundäres Gerüst der Hauptnetzwerke.

Jedes Basisnetzwerk hat seinen eigenen Knotenmechanismus, entweder proof-of-work (PoW) oder proof-of-stake (PoS). Auch Layer-1-Protokolle haben ihre nativen Token, die häufig für Gasgebühren oder Transaktionsgebühren verwendet werden.

Da Ethereum nun auf PoS umgestellt hat, wird der Druck auf Layer 1 verringert, da neue Ketten die Last teilen und die Überlastung reduzieren. Es würde jedoch Jahre dauern, bis es vollständig eingesetzt ist, und in der Zwischenzeit skalieren Layer-2-Lösungen die Blockchain.

Layer-2-Lösungen wie Sidechains, optimistische Rollups usw. bieten bestimmte Vorteile für die Ethereum-Skalierung, die wir hier diskutieren werden. Aber bevor wir dazu kommen, lassen Sie uns lernen, wie Layer 2 funktioniert, indem es Transaktionen in großen Bündeln verarbeitet, bevor der Nachweis der Transaktionen in einem Prozess namens „Off-Chain-Calling“ zur Basisschicht eingereicht wird, wodurch die Last vom Basisnetzwerk genommen wird.

So kümmert sich L1 um Datenverfügbarkeit, Sicherheit und Dezentralisierung, während L2 sich auf Skalierbarkeit konzentriert.

Sidechains

Wenn es um Layer-2-Sidechains geht, handelt es sich um unabhängige Ethereum Virtual Machine (EVM) Blockchains, die parallel zur Hauptkette laufen. Sie haben Validator-Knoten, die Transaktionen bestätigen und verarbeiten, Blöcke hinzufügen und ihre eigenen Konsensregeln wie Proof-of-Stake oder Proof-of-Authority für effizientere Transaktionen aufrechterhalten.

Obwohl Sidechains aufgrund ihrer EVM-Kompatibilität komplexere Transaktionen unterstützen, sind sie nicht so dezentralisiert und haben ihren eigenen Konsensmechanismus, wodurch sie nicht auf Layer-1- oder Layer-2-Lösungen angewiesen sind.

Krypto-Projekte wie xDai-Kette und POA-Netzwerk bieten Sidechains.

State Channels und Zahlungskanäle

Dies ist möglicherweise die wichtigste Layer-2-Lösung für die Ethereum-Skalierung, da es sich um Multi-Signatur-Verträge handelt, die es Teilnehmern ermöglichen, schnell und häufig Off-Chain-Transaktionen durchzuführen, die nach Bedarf auf Layer 1 für die endgültige Bestätigung zurückkehren.

Dies macht die State Channels in der Lage, kompliziertere Interaktionen wie Spiele zu handhaben, während Zahlungskanäle Zahlungen zwischen zwei Teilnehmern verwalten. Ersteres ermöglicht Hochdurchsatz-Transaktionen zu geringen Kosten, was ideal für Mikrozahlungen ist.

Projekte wie Raiden, Perun und Celer verwenden State Channels auf Ethereum.

Plasma

Plasmaketten oder Kindketten sind kleinere Ketten, die an die Ethereum-Blockchain angehängt sind, um als kleinere Kopien des ETH-Mainnets zu fungieren. Sie verwenden kryptografische Verifizierung kombiniert mit Smart Contracts, um Transaktionen in das Hauptnetzwerk auszulagern.

Obwohl sie ihren eigenen Blockvalidierungsmechanismus haben, melden sie sich periodisch bei der Ethereum-Hauptkette, um Streitigkeiten mithilfe ihrer Sicherheit beizulegen. Sie ermöglichen Hochdurchsatz-Transaktionen mit geringen Kosten wie Token-Snaps und Übertragungen.

Mehrere Projekte wie LeapDAO, OMG Network usw. bieten Plasma-Implementierungen für die dApp-Integration.

Optimistische Rollups

Diese Layer-2-Lösungen finden sich parallel zur Ethereum-Hauptkette, da sie Transaktionen in günstigen skalierbaren Bündeln außerhalb von Layer 1 zulassen, während sie dennoch die Sicherheit der Basisschicht für die Transaktionseinreichung nutzen.

Optimistische Rollups bieten 100-fache Skalierbarkeit, da sie keine Berechnungen durchführen, was ein sehr teures Element der Ethereum-Blockchain ist. Wenn Ethereum Sharding eingeführt wird, wird diese Skalierbarkeitszahl weiter steigen.

Optimistische Rollups führen Berechnungen durch, wenn Transaktionen über Betrugsnachweise herausgefordert werden; andernfalls wird angenommen, dass sie gültig sind. Es verwendet ein Pfandsystem, und wenn betrügerische Transaktionen nachgewiesen werden, wird das dahinterstehende Konto das Pfand verlieren. Während einige Pfänder gekürzt werden, werden andere für die richtige Partei belohnt.

Da es sowohl Smart Contracts als auch einfache Zahlungen unterstützt, ist es für DeFi-Anwendungen geeignet. Daher verwenden Projekte wie Cartesi, Arbitrum und Optimism diese Layer-2-Lösung.

ZK-Rollups

Zero Knowledge Rollups sind bekannt dafür, Transaktionen Off-Chain zu bündeln, um einen kryptografischen Nachweis namens SNARK zu erzeugen. Dieses Rollup führt Off-Chain-Berechnungen aus, und die Gültigkeitsnachweise werden der Layer-1-Kette eingereicht.

Die Smart Contracts der Zero Knowledge Rollups verwalten alle Transaktionen auf Layer 2, die mit Gültigkeitsnachweisen aktualisiert werden. Allerdings ist das Validieren eines Blocks billiger und schneller, da nur ein Gültigkeitsnachweis und keine Transaktionsdaten benötigt werden. Daher wird weniger Gas und Daten verwendet.

Da die Smart Contracts der Zero Knowledge Rollups die Transaktionen verifizieren, wird der Transfer von Layer 2 zu Layer 1 nicht verzögert. Dies führt zu schnelleren Endgültigkeitszeiten mit Sicherheit und Dezentralisierung. Einige von ihnen haben jedoch keine EVM-Unterstützung und könnten aufgrund intensiver Berechnungen für dApps ungeeignet sein.

Dies wird von mehreren Projekten wie ZKSwap und zkSync implementiert. Während ersteres eine Layer-2-DEX mit hohem Transaktionsdurchsatz und null Gasgebühren ist, ist zkSync ein vertrauensloses Protokoll für skalierbare, kostengünstige Zahlungen auf Ethereum, das DeFi-Geldbörsen wie PayPal skalieren lässt.

Beide diese Rollups scheinen ideal für die Layer-2-Skalierung auf Ethereum zu sein, aber Harmony ist besser, da es breiteren DeFi-Zugang mit seiner Horizen-Bridge-Funktion bietet, die Ethereum mit der Binance-Smart-Chain verbindet.

Validium

Diese Validitätsnachweis-basierte Benutzerkette speichert keine Daten auf Ethereum Layer 1, was den Weg für 10.000 Transaktionen pro Sekunde und Validium-Kette ebnet, die parallel zur Hauptkette in mehreren betrieben werden.

Im Gegensatz zu hoch wertvollen dApps sieht es sich keinen wirtschaftlichen Angriffen gegenüber, da es nur die Kapitaleffizienz verbessert und keine Auszahlungsverzögerungen hat. Diese Ketten haben jedoch eine begrenzte Fähigkeit für Smart Contracts.

Projekte wie StarkWare und Loopring verwenden die Validium-Kette für die Ethereum-Layer-2-Skalierung. Ein Beispiel ist die erste Layer-2-Skalierungslösung für NFTs, Immutable X, die sowohl Validium als auch ZK-Rollup für 9.000 Transaktionen pro Sekunde ohne Gasgebühren verwendet.