Bei einer Layer 2 Blockchain handelt es sich um ein sekundäres Protokoll oder Layer 2 Netzwerk, das auf eine bestehende Layer 1 Blockchain basiert. Layer 2 Lösungen werden angewendet, um die Effizienz bei der Verarbeitung von Transaktionen zu steigern und die Skalierbarkeit zu verbessern.
In diesem Leitfaden befassen wir uns damit, was die wichtigsten Ursachen für Skalierbarkeitsprobleme sind und wie Layer 2 Netzwerke diese beheben können.
Layer 2 Blockchains: Was ist Layer 1?
Bevor wir uns dem Thema Layer 2 widmen, werden wir kurz erklären, was Layer 1 Blockchains sind. Einfach ausgedrückt handelt es sich bei Layer 1 um die "Basisschicht" eines Blockchain-Netzwerks. Dieses ist für die Validierung und die Abwicklung von Transaktionen zuständig, wie zum Beispiel bei Ethereum.
Bei der Entwicklung von Layer 1 Lösungen wird der Schwerpunkt auf Dezentralisierung und Sicherheit gelegt. Da es bei öffentlichen Blockchains keine zentrale Stelle gibt, müssen die Layer 1 Netzwerke der Sicherheit und Dezentralisierung zwangsläufig eine hohe Priorität gewähren.
Durch diese Priorität im Layer 1 Design wird das Element der Skalierbarkeit beeinträchtigt und rutscht an das Ende der Prioritätenliste. Die Unfähigkeit, auf der gleichen Ebene Layer 1 Lösungen sowohl für Dezentralisierung, Sicherheit als auch Skalierbarkeit auf der gleichen Ebene anzubieten und zu vereinen, ist die Schwachstelle der Technologie. Dieses Phänomen ist als Blockchain-Trilemma bekannt.
Zu diesem Zweck wurden Layer 2 Lösungen eingeführt, die sich um das Element "Skalierbarkeit" kümmern.
Skalierbarkeit Blockchain: Welche Probleme gibt es?
Die steigende Popularität von Layer 1 Netzwerken wie Ethereum hat zwar zu einem Anstieg der Nutzer im dezentralen Blockchain-Ökosystem geführt, aber auch zu Skalierbarkeitsproblemen geführt.
Da immer es immer mehr Nutzer gibt, hat das Ethereum-Netzwerk seine derzeitige maximale Kapazität von 1,5 Millionen Transaktionen pro Tag erreicht. Da die Ethereum-Blockchain aber nicht mehr als ca. 15-20 Transaktionen pro Sekunde abwickeln kann, hat dies erhebliche Schwierigkeiten verursacht.
Die Menge der Anfragen an die Smart Contracts und DApps im Ethereum-Netzwerk übersteigt die aktuellen technischen Möglichkeiten, was eine Überlastung des Netzwerks verursacht. Aus diesem Grund ist sowohl die Bearbeitungszeit einer einzelnen Transaktion als auch die Gebühren dafür erheblich gestiegen, und alle Nutzer bekommen das zu spüren.
Durch die hohen Transaktionsgebühren wird ein durchschnittlicher Nutzer bei der Interaktion mit dezentralisierten Kryptobörsen (DEX) oder anderen DApps unglaublich eingeschränkt. Die Kernaufgabe von DeFi (dezentralisierte Finanzen) besteht darin, eine alternative Finanzbranche zu schaffen, für die keine Banken benötigt werden. Aber durch die bestehenden Probleme ist man noch sehr weit davon entfernt, dieses Ziel zu verwirklichen.
Das Ethereum-Netzwerk ist zweifelsohne dezentralisiert und sicher. Es ist jedoch derzeit nicht in der Lage, die Komponente "Skalierbarkeit" in der Layer 1 unterzubringen. Der Grund dafür ist die immer größere Anzahl von Nutzern und das Blockchain-Trilemma.
Arten von Layer 2 Skalierungslösungen
Es gibt verschiedene Arten von Layer 2 Lösungen. Das ist aus zwei Gründen wichtig:
Sich nicht zu sehr auf eine einzige Lösung verlassen
Möglichen Zusammenbruch eines einzelnen Teils des Netzwerks verhindern
Unabhängig von der Art der Layer 2 Lösung verfolgen alle das gemeinsame Ziel, das Layer 1 Netzwerk zu skalieren. Gemeint ist damit die Erhöhung der Transaktionsgeschwindigkeit und Senkung der Krypto-Gebühren, die für jede Transaktion anfallen. Man ist auch bestrebt, sowohl die Geschwindigkeit hoch als auch die Kosten konstant niedrig zu halten.
Mit Hilfe einer Layer 2 Lösung können die Blockchain-Netzwerke der Layer 1 Tausende von Transaktionen mit geringem Wert auslagern. Diese Transaktionen werden in untergeordneten Blockchains abgewickelt. Anschließend werden die Informationen über jede Transaktion an die Layer 1 Blockchain übertragen, um dort unveränderlich aufgezeichnet zu werden.
Hier sind einige verschiedene Arten von Layer 2 Lösungen, die derzeit existieren:
Rollups Ethereum
Rollups sind Teil der Skalierungsinitiativen von Ethereum und ermöglichen es, eine Reihe von Transaktionen in einer einzigen Transaktion zu bündeln. Mit Hilfe von Rollups werden Transaktionen außerhalb der Layer 1 Blockchain ausgeführt, die Daten werden danach in einer einzigen Datenübertragung zurückgesendet. Da die Transaktionsdaten im Hauptnetzwerk verschlüsselt werden, profitiert man von der robusten Sicherheit der Haupt-Blockchain.
Zero Knowledge Rollups: Die Verarbeitung erfolgt außerhalb der Layer 1 und die Daten werden als einzelne Transaktion mit einem Gültigkeitsnachweis an die Layer 1 Blockchain übermittelt.
Optimistic Rollups: Verarbeite Daten über ein fälschungssicheres Protokoll, bei dem jede Transaktion standardmäßig als gültig gilt. Sie kann aber angefochten werden, wenn der Verdacht besteht, dass sie gefälscht ist.
Auf diese Weise können Rollups dazu beitragen, die Geschwindigkeit der Transaktionen zu erhöhen und ihre Kosten niedrig zu halten.
Plasma: Ethereum Sidechain
Plasma-Frameworks ermöglichen die Erstellung eines endlosen Stapels von untergeordneten Layer 2 Blockchains (Sidechains), oder "Child Chains", die im Wesentlichen eine Nachahmung der Haupt-Blockchain von Ethereum sind. Das sind Netzwerke, die in der Basis-Blockchain verankert sind und über ihre eigenen Blockvalidierungsprozesse Transaktionen außerhalb der Chain ausführen. So wird der Datenverkehr bei den übergeordneten Chains verringert, um Staus von Transaktionen zu vermeiden. Sie sind durch Smart Contracts verbunden, der den aktuellen Zustand des Netzwerks festhält und die Regeln für die Child Chains festlegt.
State Channels Ethereum & Bitcoin
Ein State Channel ermöglicht den Austausch von Informationen mit der Layer 1 und einer transaktionalen Chain, um die Transaktionskapazität und Geschwindigkeit zu steigern. Über State Channels können zwei Teilnehmer beispielsweise ihre Ethereum Token lagern und mit einer virtuellen Version der Token, die ihren Wert abbildet, in einem Off-Chain-Netzwerk handeln, das viel schneller ist. Nach einer bestimmten Anzahl von Transaktionen können die Parteien die abgewickelte Transaktion in der Haupt-Blockchain eingeben. Das Lightning Network von Bitcoin ist eines der größten Beispiele für State Channels.
Können Layer 2 Lösungen die Skalierbarkeit lösen?
Layer 2 Lösungen haben sich bei der Skalierung der Layer 1 Blockchains bewährt. Sie konnten erfolgreich die Geschwindigkeit und die Anzahl der Transaktionen pro Sekunde (Transaktionsdurchsatz) über das bestehende Potenzial hinaus steigern. All das unter Beibehaltung des Grades an Sicherheit und Dezentralisierung, die die eigentliche Layer 1 Blockchain bietet.
Es gibt jedoch einige Sicherheitsrisiken, die beachtet werden müssen, da diese technologische Innovation noch in den Kinderschuhen steckt. Obwohl solche Lösungen theoretisch die gleiche Sicherheit wie das Layer 1 Netzwerk haben, können die Layer 2 Lösungen nur dann als sicher eingestuft werden, wenn der Betrugsschutz aktiviert ist. Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Artikels war dies noch nicht zu 100% bei Layer 2 der Fall.
Angesichts der vielen Innovationen und der Vielfalt der Layer 2 Lösungen wird erwartet, dass neben dem der Problem der Skalierbarkeit auch die Sicherheitsrisiken ausgeräumt werden.
