Präambel
Im zweiten Teil der Artikelserie „Finden Sie die Trends, die den Kryptomarkt in der nächsten Saison antreiben werden“, werden wir ein Puzzleteil untersuchen, das seit mehr als einem Jahr für Aufsehen sorgt: Schicht 2.
Wenn Sie Teil 1 noch nicht gesehen haben, lesen Sie ihn bitte hier noch einmal: Teil 1: LSDfi
Was Sie in diesem Artikel gewinnen werden:
Architektur des Blockchain-Netzwerks
Skalierungslösungen für das Ethereum-Netzwerk
Die Notwendigkeit und das Potenzial von Schicht 2
Herausragende Layer-2-Projekte
Teil 2: Layer-2-Kriege – Der Krieg zwischen Erweiterungslösungen und zwischen Projekten innerhalb jeder Lösung
Theoretisch können Entwickler Layer 2 auf jeder Kette aufbauen, nicht nur auf Ethereum, aber derzeit ist Ethereum die Kette mit der höchsten Aktivität und dem dringendsten Erweiterungsbedarf. Wenn wir also Layer 2 in Betracht ziehen, werden wir standardmäßig auf Layer 2 zurückgreifen Äther.
Auch in diesem Artikel erfahren wir mehr über Skalierungslösungen für Ethereum.
Schichtung von Blockchain-Systemen
Bevor wir erfahren, was Layer 2 ist und warum Layer 2 benötigt wird, gehen wir die Schichten im Blockchain-System durch.
Seit der Geburt von Bitcoin im Jahr 2009 und Ethereum im Jahr 2015 verfügen wir immer noch nur über das Konzept der Blockchain-Infrastrukturschicht und der darauf aufbauenden dApp-Schicht. Später, mit der Explosion von Layer-1-Blockchain-Netzwerken, bestand ein Bedarf an Kommunikation zwischen Blockchains und der Bedarf an einer Erweiterung für jede Blockchain, sodass die Konzepte von Layer 0, Layer 1 und Layer 2 weit verbreitet waren.
Derzeit ist das Blockchain-Netzwerk, insbesondere Ethereum, in drei Hauptschichten unterteilt.
Schicht 0: Ein Blockchain-Netzwerk, das die Verbindung und Kommunikation zwischen mehreren Schicht-1-Blockchains unterstützt.
Schicht 1: Sind unabhängige Blockchain-Netzwerke mit eigener Infrastruktur und Konsensmechanismen, die nach ihren eigenen Regeln arbeiten. Zum Beispiel Ethereum, BNBChain, Fantom,…
Schicht 2: Ein Netzwerk von Blockchains, das auf der Grundlage von Schicht-1-Blockchains aufbaut und mit Schicht 1 kompatibel ist, um es zu erweitern oder seinen eigenen Zwecken zu dienen. Zum Beispiel Optimism, Arbitrum, zkSync.
Schicht 3: Sind Blockchains, die auf Schicht 2 aufbauen.
Die dApp-Schicht kann auf jeder Schicht aufgebaut werden, um jedem spezifischen Bedarf gerecht zu werden.
Hier stelle ich auch die Infrastrukturarchitektur des Blockchain-Systems vor, damit Sie die Informationen für die Analyse der dahinter stehenden Erweiterungslösungen erfassen können, ohne zu sehr in die Tiefe zu gehen, um Komplexität zu vermeiden.
Infrastrukturschicht: Dies ist die physische Infrastrukturschicht der Blockchain, die für die Speicherung und Verwaltung von Daten in verteilter Hardware verantwortlich ist.
Datenschicht: Diese Schicht definiert, wie Daten in der Blockchain organisiert und gespeichert werden.
Netzwerkschicht: Die Netzwerkschicht verwaltet die Kommunikation zwischen Knoten im Blockchain-Netzwerk. Die Aufgabe der Netzwerkschicht besteht darin, Knoten zu erkennen und Daten zwischen Knoten zu übertragen.
Konsensschicht: Schicht, die für die Sequenzierung und Validierung von Transaktionen und Blöcken verantwortlich ist. Sorgen Sie für Konsistenz und Sicherheit für das Netzwerk.
Anwendungsschicht: Besteht aus dezentralen Anwendungen, die mit dem Blockchain-Netzwerk interagieren, um unterschiedliche Anforderungen zu erfüllen. Dies ist die Ebene, die direkt mit Benutzern interagiert.
Warum wird Layer 2 benötigt?
Nachdem wir also verstanden haben, was Schicht 1 und was Schicht 2 ist, stellt sich die Frage: Warum ist das Erscheinen von Schicht 2 notwendig?
Um diese Frage zu beantworten, kommen wir zunächst zum Trilemma der Blockchain.
Eines der schwierigsten Probleme für Blockchain-Entwickler ist die unmögliche Dreifaltigkeit:
Dezentralisierung
Sicherheit
Verlängern
Wenn Sie möchten, dass das Netzwerk über eine oder zwei überlegene Fähigkeiten verfügt, müssen Sie die verbleibenden opfern. Wenn Sie beispielsweise überlegene Skalierbarkeit und hohe Sicherheit wünschen, müssen Sie auf Dezentralisierung wie Solana verzichten.
Oder wenn Sie ein dezentrales Netzwerk wünschen, das dennoch sicher ist, müssen Sie auf Skalierbarkeit verzichten. Dies ist die Wahl von Ethereum. Durch diese Wahl sinkt die TPS nur auf etwa 20 Transaktionen/Sekunde. Im Vergleich zu Solana mit 65.000 TPS oder dem internationalen Zahlungssystem Visa mit 24.000 TPS ist der Abstand sehr groß.
Was beeinflusst im weiteren Verlauf die Skalierbarkeit des Netzwerks? Durch die Erweiterung des Netzwerks kann es den Anforderungen einer vielfach größeren Anzahl von Benutzern gerecht werden und gleichzeitig Dezentralisierung, Geschwindigkeit und Sicherheit der Transaktionen gewährleisten.
Mit zunehmender Benutzerzahl steigt auch die Anzahl der Transaktionen, was dazu führt, dass die Netzwerkbandbreite und das Datenvolumen exponentiell ansteigen. Transaktionen, die ausgeführt werden sollen, müssen von Knoten aus überprüft und bestätigt werden. Wenn die Anzahl der Knoten für Solana etwa 3.000 beträgt, beträgt sie für BNB etwa 2.200, für Ethereum sind es 830.000 Knoten. Obwohl für die Genehmigung nicht die Bestätigung aller Knoten erforderlich ist, können Sie sich vorstellen, wie umständlich das Netzwerk sein muss, um die anfallenden Transaktionen abzuwickeln.
Der Unterschied zwischen der Anzahl der Transaktionen und der Verarbeitungskapazität führt zu einer Überlastung des Netzwerks. Auch hohe Transaktionskosten sind eine Folge dieser Sperrigkeit und stellen ein Hindernis für die Ausweitung der Nutzerzahl dar.
Wenn Sie zu einer Massenakzeptanz übergehen wollen, ist die Fähigkeit zur Erweiterung, um den Bedürfnissen von Millionen oder Milliarden von Benutzern gerecht zu werden, unumgänglich. Wie kann Ethereum diesen Expansionsbedarf erfüllen und gleichzeitig seinen inhärent dezentralen und sicheren Charakter bewahren? Von hier aus entstehen skalierbare Lösungen.
Klassifizierung von Blockchain-Skalierungslösungen
Basierend auf dem Grad des Eingriffs in das ursprüngliche Netzwerk (Ethereum) unterteilen wir Erweiterungslösungen in zwei Haupttypen: On-Chain- und Off-Chain-Erweiterungslösungen.
On-Chain-Skalierungslösung
Das Problem des Netzwerkausbaus wurde von Ethereum-Programmierern erkannt und von Anfang an in die Entwicklungs-Roadmap einbezogen.
In dem im Mai 2022 von Vitalik Buterin veröffentlichten Roadmap-Update definierte er klar die Vision, Ethereum durch fünf große Update-Phasen zur Masseneinführung zu bringen:
- The Merge: Umwandlung des Konsensmechanismus von Proof-of-Work in Proof-of-Stake.
- The Surge: Implementierung der Sharding-Architektur, einer Skalierungslösung, die die Transaktionskosten auf Ethereum senkt. Es verspricht, die Transaktionsgeschwindigkeit durch Skalierungslösungen auf 100.000 TPS zu steigern.
- The Scourge: Updates zielen darauf ab, Neutralität, Fairness und Vertrauen bei Transaktionen sicherzustellen und gleichzeitig die Risiken durch MEV zu minimieren.
– The Verge: Updates machen die Knotenauthentifizierung durch SNARK-Proofs schneller und einfacher. Vitalik erwähnt Folgendes: „Die Überprüfung von Blöcken sollte extrem einfach sein – laden Sie N Bytes an Daten herunter, führen Sie ein paar grundlegende Berechnungen durch, überprüfen Sie den SNARK und … voila.“
- The Purge: Das Ziel besteht darin, das Protokoll durch die Begrenzung historischer Daten zu vereinfachen. Knoten müssen keine historischen Daten speichern, die älter als ein Jahr sind, sondern müssen dies nur bei Bedarf tun. Dadurch kann die Geschwindigkeit der Synchronisierung und Transaktionsauthentifizierung erhöht und die Eintrittsbarrieren verringert werden.
- The Splurge: Reparieren Sie, was als nächstes repariert werden muss.
Eingriffe in die Netzwerkinfrastruktur sind eine sehr schwierige Aufgabe. Das Problem liegt nicht nur in der Technologie, sondern auch im Konsens, das gesamte Netzwerk zu aktualisieren. Jedes Update wirkt sich nicht nur auf die Funktionsweise aus, sondern auch auf die Vorteile jeder Gruppe von Mitgliedern im Netzwerk. Diese Arbeit erfordert Zeit und Mühe der gesamten Ethereum-Community.
Die beiden Updates, die den stärksten Einfluss auf die Skalierbarkeit von Ethereum haben, sind The Surge und The Verge. Während das Entwicklungsteam aktiv arbeitet, besteht unsere Aufgabe darin, zu warten und zu unterstützen.
Off-Chain-Skalierungslösung
Während On-Chain-Erweiterungslösungen langfristige und stabile Ergebnisse bringen, aber viel Zeit in Anspruch nehmen, liefern Off-Chain-Erweiterungslösungen schnelle Ergebnisse, um den allgemeinen Entwicklungsanforderungen des Marktes gerecht zu werden.
Unter Off-Chain-Skalierung versteht man Skalierungslösungen, die keinen Einfluss auf die Architektur des ursprünglichen Netzwerks haben. Und die Richtung besteht darin, ein mit dem ursprünglichen Netzwerk kompatibles System zu erstellen, dann einen Teil der externen Arbeit zu lösen und schließlich die Ergebnisse wieder auf das ursprüngliche Netzwerk zu aktualisieren. Bisher gibt es fünf Layer 2-Lösungen angebotenen Lösungen.
Aufrollen
Dies ist wahrscheinlich der bekannteste Name, den wir seit mehr als einem Jahr gehört haben. Der allgemeine Betriebsmechanismus besteht darin, dass Rollups viele externe Transaktionen durchführen, die Ergebnisse dann in einzelnen Paketen zusammenfassen und sie zur Validierung an die ursprüngliche Kette zurücksenden.
Es gibt zwei Haupttypen von Rollups mit unterschiedlichen Sicherheitsmethoden:
- Optimistisches Rollup: Vertrauen Sie darauf, dass alle Transaktionen gültig sind, bis sich durch einen Betrugsbeweis herausstellt, dass sie falsch sind. Wenn sich der Betrugsnachweis als richtig erweist, wird die Transaktion rückgängig gemacht.
- Zero-Knowledge-Rollup: Transaktionen müssen vor der Authentifizierung nachweislich gültig sein, was durch einen Gültigkeitsnachweis erfolgt. Sobald sich der Gültigkeitsnachweis als korrekt erweist, wird die Transaktion bestätigt und kann nicht mehr rückgängig gemacht werden.
Mit dem einzigartigen Betriebsmechanismus jedes Typs können Rollup-Lösungen hunderte Male schnellere Geschwindigkeiten als Ethereum erreichen und gleichzeitig die Sicherheit der ursprünglichen Kette nutzen.
Optimistisches Rollup
Wie bereits erwähnt, besteht der Betriebsmechanismus von Optimistic Rollup darin, viele Transaktionen zu einem Stapel zusammenzufassen und ihn dann zur weiteren Verarbeitung an Schicht 1 zu senden.
Der Grund für den Namen „Optimistisch – Optimismus“ liegt in seinem Wirkmechanismus. Optimistic Rollup geht davon aus, dass alle Transaktionen, die außerhalb der Kette stattfinden, gültig sind, und sendet daher Transaktionsinformationen nur in Form von Anrufdaten ohne Beweise an die ursprüngliche Kette. Dies ist der spezifische Unterschied zwischen Optimistic und ZK Rollup.
Um das Netzwerk vor betrügerischen Transaktionen zu schützen, gibt es bei Optimistic eine sogenannte Challenge-Zeit (normalerweise 7 Tage). Während dieser Zeit kann jeder die Ergebnisse durch einen Betrugsnachweis anfechten.
- Wenn sich der Betrugsnachweis als korrekt erweist, führt das Protokoll die Transaktion erneut aus und aktualisiert den neuen Status entsprechend. Sequenzierer, die falsche Berechnungen durchführen, werden für ihren Fehler bestraft.
- Wenn der Transaktionsstapel am Ende des Anfechtungszeitraums nicht angefochten wird, gilt er als gültig und der neue Status wird in der ursprünglichen Kette akzeptiert.
Zusammenfassend sieht der Transaktionsverarbeitungsprozess von Optimistic Rollup wie folgt aus:
Benutzer übermitteln Transaktionen über Layer 2 Optimistic Rollup.
Netzwerkbetreiber sammeln und verarbeiten Transaktionen intern auf Layer 2.
Transaktionsdaten werden gepackt, komprimiert und zur Überprüfung an Layer 1 gesendet.
Warten auf die Challenge-Zeit:
Wenn es eine Herausforderung gibt, prüft das Protokoll die Gültigkeit des Transaktionsstapels. Wenn ein Betrug nachgewiesen wird, führt das Protokoll die Transaktionen erneut aus und aktualisiert den neuen Status.
Wenn der Zeitraum ohne Anfechtung endet, wird der Transaktionsstapel auf Ebene 1 akzeptiert und kann nicht rückgängig gemacht werden.
Vor- und Nachteile von Optimistic Rollup
Hervorragende Optimistic Rollup-Projekte
Optimismus
Entscheidung
Base
Mantle-Netzwerk
Debank-Kette
opBNB
Optimismus und Arbitrum sind zwei Projekte, die in der Krypto-Community viel Tinte verbraucht haben. Während der Bürgerkrieg zwischen Projekten im Rahmen der ZK-Rollup-Lösung friedlich zu sein scheint, ist die Frontlinie von Optimistic Rollup erbitterter denn je.
Optimismus hat seinen Vorteil, da Token frühzeitig mit vielen Anreizprogrammen zur Förderung des Ökosystems eingeführt werden. Arbitrum erwies sich auch mit seinen hohen Airdrop-Ausgaben zur Gewinnung von Nutzern als nicht minderwertig und hat ebenfalls stolze Erfolge erzielt.
Die langfristige Ausrichtung von Optimism besteht darin, eine Superchain zu werden, die alle auf OP Stack basierenden Layer 2 verbindet. Für Arbitrum handelt es sich um eine Layer-3-Netzwerkvision durch das Arbitrum Orbit-Toolkit. Im Gegensatz zum OP-Stack, bei dem Entwickler die OP-Kette frei (ohne Genehmigung) erstellen können, müssen Layer-2s, wenn sie bereitgestellt werden sollen, von Arbitrum DAO genehmigt werden (Orbit Chains können beliebig bereitgestellt werden).
Mit seinem offenen Mechanismus und seiner Flexibilität erhält OP Stack die Unterstützung vieler Branchenriesen wie opBNB (Binance), Base (Coinbase) und Magi (a16z).
Derzeit liegt der TVL von Arbitrum mit 6,14 Milliarden US-Dollar immer noch an der Spitze, gefolgt von Optimism mit 2,77 Milliarden US-Dollar, ziemlich weit abgeschlagen vom Rest.
Während die beiden Tiger kämpfen, baut ein neuer Neuling langsam seine Macht auf: Base. Wir haben viele Analysen über Optimismus und Arbitrum gehört, also was ist mit Base? Base, unterstützt von Coinbase, ist die größte Krypto-Börse in den USA mit mehr als 150 Millionen Kunden und einem Umsatz von 7,83 Milliarden US-Dollar im Jahr 2021.
Derzeit haben Optimism und Arbitrum Token auf den Markt gebracht, wurden gehypt und beginnen mit der Erstellung von Anwendungsfällen und der Verhinderung der Inflation für ihre Token, aber Base behält immer noch den Vorteil, keine Token ausgegeben zu haben.
Token sind eine der mächtigsten Waffen jedes Ökosystems. Sie helfen dabei, das Ökosystem zu stärken, Benutzer und Cashflow anzuziehen und Anreizprogramme für Projekte zu erstellen. Der nächste große Vorteil von Base besteht darin, dass es bei web2 einen Kundenstamm gibt, der nur darauf wartet, zur Nutzung zu web3 hochgezogen zu werden.
Wir stellen uns eine ähnliche Geschichte wie Binance und BNB Chain vor. Bei Base gibt es Kunden, einen guten Ruf und reichlich Ressourcen. Meiner persönlichen Meinung nach wird Base ein sehr potenzieller Layer 2 sein, dem man Aufmerksamkeit schenken sollte. Das einzige Hindernis für Base ist die Legalität in den USA.
Zero-Knowledge-Rollup
Es handelt sich außerdem um eine Erweiterungslösung, die zum Rollup-Zweig gehört, was bedeutet, dass viele Transaktionen auf Layer 2 zur Verarbeitung synthetisiert und die Ergebnisse dann zur Authentifizierung an Layer 1 gesendet werden. Der Unterschied ergibt sich aus seinem Wirkmechanismus.
ZK Rollup nutzt den durch die Zero-Knowledge-Technologie erstellten Validity Proof, um Transaktionspakete zu authentifizieren, ohne viele Informationen preiszugeben, wodurch die Sicherheit und der Datenschutz von Transaktionen im Netzwerk verbessert werden.
Der Transaktionsverarbeitungsprozess von ZK Rollup
Benutzer senden Transaktionen über das Layer-2-ZK-Rollup-Netzwerk.
Netzwerkbetreiber sammeln und verarbeiten Transaktionen intern auf Layer 2.
Erstellen Sie einen Gültigkeitsnachweis für Transaktionsstapel.
Senden Sie den Nachweis mit einigen zusammenfassenden Informationen zur Authentifizierung an Schicht 1.
Der Prüfvertrag auf Ebene 1 überprüft den Gültigkeitsnachweis.
Wenn der Gültigkeitsnachweis akzeptiert wird, wird der Transaktionsstapel genehmigt, der neue Status des ZK-Rollup-Netzwerks wird aktualisiert und kann nicht geändert werden.
Wird der Gültigkeitsnachweis nicht akzeptiert, müssen Netzbetreiber neue Daten berechnen und erneut übermitteln.
Der einzigartige Punkt, der die Marke ZK-Rollup ausmacht, ist die Verwendung von Zero-Knowledge-Beweisen – Zero-Knowledge, um die Richtigkeit einer Reihe von Transaktionen nachzuweisen, ohne dass die Details jeder Transaktion in der Reihe offengelegt werden müssen.
Um diese Magie besser zu verstehen, schauen wir uns ein interessantes Beispiel für Zero-Knowledge Proof wie folgt an:
Es gibt zwei identische Gemälde von Mona Lisa, eines ist echt, das andere wurde von einem Dieb gemalt und er hat die Fälschung an einer Stelle markiert, die niemand kennt.
Die Anforderung an den Kunstgutachter, der vom Dieb kontrolliert wird, besteht darin, ihm zu sagen, welches Gemälde echt ist, darf aber die Unterscheidungsmerkmale nicht preisgeben, da der Dieb das gefälschte Gemälde beim nächsten Mal nicht reparieren kann um den Unterschied zu erkennen.
Die Lösung für diese Situation ist ein klares Beispiel für die Anwendung von Zero-Knowledge. Der Kunstgutachter forderte den Dieb auf, zwei Gemälde nebeneinander zu platzieren und darauf hinzuweisen, welches davon echt sei, ohne dem Dieb zu sagen, warum es das echte Gemälde sei. Als nächstes bedeckte der Gutachter seine Augen und forderte den Dieb auf, die Positionen zweier zufällig ausgewählter Gemälde mehrmals zu vertauschen. Dann zeigte der Gutachter weiterhin, welches Gemälde echt sei. Wiederholen Sie den Vorgang immer wieder, bis der Dieb zufrieden ist. Somit gelang es dem Gutachter, das wahre Bild zu zeigen, jedoch keine Besonderheiten zu erkennen.
Sicherlich haben Sie inzwischen die Kraft von Zero-Knowledge verstanden. Natürlich ist die Authentifizierung von Transaktionen auf der Blockchain in der Praxis nicht so einfach wie im Beispiel, sie ist um ein Vielfaches komplizierter. Bei Rollup-Anträgen kommen vier Beweisarten (ZKP) zum Einsatz:
SNARK (Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge): ist eine kurze Art von ZKP , die nicht interaktiv ist, was bedeutet, dass es keine Interaktion zwischen dem Beweiser und dem Prüfer gibt (der Beweiser und der Prüfer müssen nur einen Beweis austauschen). Für SNARK ist es notwendig, für beide Seiten über einen ersten Satz an Informationen zu verfügen.
STARK (Scalable Transparent ARguments of Knowledge): ist eine Art von ZKP, das nicht interaktiv, aber erweiterbar ist. Im Gegensatz zu SNARK erfordert STARK keine Einrichtung von Anfangsinformationen, aber die Gesamtgröße von STARK ist um ein Vielfaches größer.
Bulletproofs (DARK – Distributed Aggregated Range Proofs): ist eine Art von ZKP, die speziell dafür entwickelt wurde, zu beweisen, dass eine Zahl innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt (Range Proof). Sie konzentrieren sich auf Prägnanz und die Möglichkeit, mehrere Werte in einer einzigen Transaktion nachzuweisen, was dazu beiträgt, die Länge und das Gewicht von Zertifikaten zu reduzieren. Zeigen Sie beispielsweise den Geldbetrag einer Transaktion an, ohne den konkreten Betrag preiszugeben.
PLONK (Permutation, lineare und ausgelassene Variable über NIZK): ist ein ZKP-Typ, der mit Permutationen, linearen Funktionen und ausgelassenen Variablen kompatibel ist. Sie konzentrieren sich auf die Integration dieser Elemente in den Beweisprozess.
Oben finden Sie eine Tabelle, in der die von Vitalik Buterin vorgestellten Arten von Beweisen verglichen werden. Weitere Informationen finden Sie darin. Ich werde auf diesen Teil nicht weiter eingehen, um Ärger zu vermeiden.
Vor- und Nachteile von ZK-Rollup
Ausgewählte ZK-Rollup-Projekte
zkSync
Linie
StarkNet
Gültigkeit
Validium ist eine neue Erweiterungslösung, die zum Rollup-Zweig gehört und viele Ähnlichkeiten mit ZK-Rollup aufweist, das auch als „ZK-Rollup, aber mit Off-Chain-Daten“ bekannt ist. Der Unterschied von Validium besteht darin, dass es mehr Sicherheit generiert, um die Skalierbarkeit zu erhöhen.
Verwendet auch einen durch die Zero-Knowledge-Technik erstellten Gültigkeitsnachweis, der an Schicht 1 gesendet wird, um Transaktionspakete zu authentifizieren, aber Validium bezieht Transaktionsdaten nicht wie ZK-Rollup in die Anrufdaten ein, sondern speichert sie nur außerhalb der Kette.
Dies reduziert die Größe und die Kosten der Verarbeitung in der Root-Chain und erhöht dadurch die Transaktionsgeschwindigkeit. Der TPS von Validium kann bis zu 9.000 betragen, viermal höher im Vergleich zu ZK-Rollup.
Der Nachteil ähnelt der Nichtverfügbarkeit von Daten: Die Speicherung von Transaktionen außerhalb der Kette birgt Datenverfügbarkeitsrisiken, wenn Betreiber absichtlich Informationen verbergen, was dazu führt, dass Benutzer Schwierigkeiten haben, tatsächliche Transaktionen zu identifizieren, oder, schlimmer noch, kein Geld abheben können. Der Einsatz von Validium erfordert großes Vertrauen in die Netzbetreiber.
Validiums Transaktionsverarbeitungsprozess
Der Transaktionsverarbeitungsprozess auf Validum ähnelt dem von ZK-Rollup.
Benutzer senden Transaktionen über das Layer-2-ZK-Rollup-Netzwerk
Netzwerkbetreiber sammeln und verarbeiten Transaktionen intern auf Layer 2
Erstellen Sie einen Gültigkeitsnachweis für Transaktionsstapel.
Senden Sie Beweise zur Authentifizierung an Schicht 1.
Der Prüfvertrag auf Ebene 1 überprüft den Gültigkeitsnachweis.
Wenn der Gültigkeitsnachweis akzeptiert wird, wird der Transaktionsstapel genehmigt, der neue Status des ZK-Rollup-Netzwerks wird aktualisiert und kann nicht geändert werden.
Wird der Gültigkeitsnachweis nicht akzeptiert, müssen Netzbetreiber neue Daten berechnen und erneut übermitteln.
Vor- und Nachteile von Validium
Kombinierte Volition-Lösung
Um die Flexibilität für Benutzer zu erhöhen, hat das Entwicklungsteam eine Lösung namens Volition eingeführt, die Validium und ZK-Rollup kombiniert.
Es ermöglicht Benutzern, zwischen den beiden Lösungen hin und her zu wechseln. Mit Volition können Benutzer die Off-Chain-Datenverfügbarkeit von Validium für bestimmte Transaktionen nutzen, um die Transaktionsgeschwindigkeit zu optimieren. Bei Bedarf haben sie weiterhin das Recht, auf die Verwendung von On-Chain-Daten wie ZK-Rollup umzusteigen. Dies gibt Benutzern die Freiheit, Kompromisse entsprechend ihren eigenen Merkmalen zu wählen.
Herausragende Validium-Projekte
StarkEx
Unveränderliches X
zkPorter
Derzeit haben sowohl Optimistic Rollup als auch ZK-Rollup ihren eigenen Platz, aber es scheint, dass der Vater von Ethereum, Vitalik, ZK-Rollup offener unterstützt. Das Verge-Update in der Roadmap von Ethereum erwähnt auch die Verwendung von SNARKs (eine Art Zero-Knowledge-Beweis), um Knoten bei der Authentifizierung nativer Netzwerktransaktionen zu unterstützen.
Nachfolgend finden Sie eine Tabelle, in der die Eigenschaften der drei Lösungen verglichen werden.
Da die extreme EVM-Kompatibilität das gleiche Niveau erreicht, ermöglicht Optimistic Rollup Entwicklern die blitzschnelle Bereitstellung von Projekten. Damit auf Ethereum ausgeführte dApps auf Optimistic Rollups ausgeführt werden können, ist nur sehr wenig Codebearbeitung erforderlich.
Aus diesem Grund wächst das Optimistic-Ökosystem sehr schnell und ist auch für viele große Player auf dem Kryptomarkt eine vertraute Wahl.
Meine persönliche Meinung zu dieser Art von Rollups ist, dass sie parallel existieren und sich entwickeln, ohne dass das eine das andere zerstört. Langfristig gesehen hat ZK-Rollup jedoch großes Potenzial, die wichtigste Skalierungslösung auf Ethereum zu werden. Der Validium-Zweig eignet sich für Projekte, die eine hohe Skalierbarkeit erfordern und Sicherheitsvertrauen in Validatoren wie Spiele akzeptieren.
Plasma
Plasma wurde erstmals im August 2017 von Vitalik Buterin und Joseph Poon eingeführt. Plasma wurde entwickelt, um das Skalierungsproblem von Ethereum zu lösen, indem ein System von untergeordneten Ketten geschaffen wurde, die mit der übergeordneten Kette verbunden sind, um Transaktionen abzuwickeln.
Diese untergeordneten Ketten werden von einem Smart Contract auf der übergeordneten Kette verwaltet und verbinden den Staat über einen Merkle-Baum mit der übergeordneten Kette. Sie fungieren als Minikopie des Ethereum-Wurzelnetzwerks.
Die Verbindung von Plasma mit der ursprünglichen Kette besteht darin, dass die Informationen in der untergeordneten Kette gemäß dem Merkle-Baum codiert und an den öffentlichen Speicher in der ursprünglichen Kette gesendet werden. Dies trägt dazu bei, dass ein Teil der Sicherheit von der ursprünglichen Kette übernommen wird, um die Datenintegrität und Datenverfügbarkeit sicherzustellen und etwaige Streitigkeiten beizulegen. Genau wie Optimistic Rollup verwendet Plasma Betrugsnachweise, um Streitigkeiten beizulegen.
Es gibt jedoch einen großen Fehler der Plasma-Lösung, nämlich die Nichtverfügbarkeit der Daten. Das System sendet nicht alle Transaktionsinformationen zur Speicherung an die ursprüngliche Kette, sondern sendet nur den verschlüsselten Zustand, was es schwierig macht, einen Betrugsnachweis zu erstellen, wenn Plasma-Betreiber (Plasma-Netzwerkbetreiber) keine vollständigen Informationen bereitstellen. Die Teilnahme an der Plasmakette setzt ein hohes Vertrauen der Nutzer in die Betreiber voraus. Es ist ersichtlich, dass Plasma im Gegenzug für eine starke Expansion bereit ist, Abstriche bei der Sicherheit zu machen.
Vor- und Nachteile von Plasma
Herausragende Plasmaprojekte:
OMG-Netzwerk
Vieleck
Kleber
Derzeit gilt Plasma als ziemlich alt und außer Atem im Expansionswettlauf auf Ethereum.
Staatlicher Kanal
State Channel ist im Bitcoin-Netzwerk eher durch das Lightning Network-Projekt bekannt, das El Salvador derzeit für sein Zahlungssystem nutzt.
Mit der State Channel-Lösung können Teilnehmer einen Kanal öffnen und mehrere Transaktionen außerhalb der Kette durchführen. Wenn Transaktionen abgeschlossen sind und die Teilnehmer der Schließung des Kanals zustimmen, wird das Endergebnis zur Speicherung in die ursprüngliche Kette verschoben.
Es gibt zwei Haupttypen von Kanälen:
- Zahlungskanal: Dient zum Ausgleich von Guthaben der Kanalteilnehmer.
- State Channel: Erweiterte Version des Payment Channel. Neben der Saldenverrechnung ermöglicht State Channel auch die Verarbeitung komplexerer Logik, die über den Saldo hinausgeht, wie der Payment Channel.
Diese Methode bietet den Vorteil hoher Geschwindigkeit und geringer Kosten, ist jedoch in der Skalierbarkeit begrenzt, da sie schwierig wird, wenn die Anzahl der Mitglieder im Kanal groß ist.
Der Transaktionsverarbeitungsprozess von State Channel
- Offener Kanal: Zwei (oder mehr) teilnehmende Parteien zahlen Geld in einen Smart Contract ein, um den Kanal zu öffnen.
- Kanalnutzung: Kanalteilnehmer führen Austauschtransaktionen untereinander durch (off-chain)
- Schließen des Kanals: Wenn die Parteien eine endgültige Einigung erzielen, können sie durch Unterzeichnung der Bestätigung vereinbaren, die Ergebnisse an die Kette (On-Chain) zu senden. Das Protokoll prüft die Gültigkeit des Zustands und stellt sicher, dass es von allen Parteien unterzeichnet wurde. Am Ende verteilt das Protokoll die anfänglich gesperrten Vermögenswerte gemäß den vereinbarten Ergebnissen unter den Kanalmitgliedern.
- Streitbeilegung: Wenn eine Partei mit dem endgültigen Status des Kanals nicht einverstanden ist oder es einen weiteren Streit gibt, kann sie eine On-Chain-Anfrage stellen, um den ihrer Meinung nach korrekten Status zu akzeptieren. Das ursprüngliche Protokoll wird diese Anfrage berücksichtigen und einen Streitbeilegungsprozess einführen.
Vor- und Nachteile von State Channel
Herausragende Projekte:
Lightning-Netzwerk
Weiter
Seitenkette
Im Wesentlichen wird Sidechain nicht als echte Layer-2- oder Skalierungslösung betrachtet. Da es sich um eine separate Blockchain handelt, verfügt sie über einen eigenen Konsensmechanismus, der unabhängig von der ursprünglichen Schicht läuft. Insbesondere speichert es keine Daten und sendet keine Authentifizierungsanfragen an die Root-Schicht, sodass es nahezu keine Sicherheit erbt.
Was es als erweiterbare Lösung betrachtet, ist, dass es so konzipiert ist, dass es mit der ursprünglichen Ebene kompatibel ist und es ermöglicht, dass Assets zwischen den beiden Ketten hin und her bewegt werden.
Genauer gesagt sind Sidechain-Erweiterungslösungen so konzipiert, dass Anwendungen auf der Root-Ebene problemlos auf der Sidechain ausgeführt werden können, ohne dass der Quellcode zu stark bearbeitet werden muss. Darüber hinaus bauen sie Brücken, um den Transfer von Vermögenswerten zwischen den beiden Ketten zu erleichtern.
Vor- und Nachteile von Sidechain
Allgemeine Vergleichstabelle
In diesem letzten Teil werde ich versuchen, die einzelnen Erweiterungslösungen zu erklären und zusammenzufassen, damit Sie sie leicht unterscheiden können.
- OP-Rollup: Mehrere an Schicht 1 gesendete Transaktionen synthetisieren und warten. Wenn niemand Einwände erhebt, erfolgt die Authentifizierung.
- ZK-Rollup: Synthesieren Sie mehrere Transaktionen mit ZK-Proof, der zur sofortigen Authentifizierung an Schicht 1 gesendet wird.
- Validium: Ähnlich wie ZK-Rollup, aber Transaktionsdaten werden außerhalb der Kette gespeichert
- Plasma: Erstellen Sie viele untergeordnete Ketten, um Transaktionen zu verarbeiten, und speichern Sie Statusnachweise in der Hauptkette.
- State Channel: Öffnen Sie einen privaten Kanal für mehrere Entitäten, um mehrere Off-Chain-Transaktionen durchzuführen und dann die Endergebnisse bis hinunter zur ursprünglichen Kette zu aktualisieren.
- SideChain: Die Kette arbeitet unabhängig von der übergeordneten Kette. Die Relevanz liegt in der Designkompatibilität und der Unterstützung für die Überbrückung von Assets aus der übergeordneten Kette zur Verwendung.
Potenzial der Schicht 2
Um das Potenzial des Layer-2-Segments für den Kryptowährungsmarkt einzuschätzen, wollen wir zunächst noch einmal beurteilen, wo wir in seiner Entwicklungsgeschichte stehen.
Vor 15 Jahren wurde Bitcoin mit der Mission geboren, ein neuer Währungsstandard zu werden. Die Vorgänge bestehen lediglich aus dem Hin- und Hersenden und funktionieren gut mit einer Geschwindigkeit von 10 Transaktionen/Sekunde. Fünf Jahre später wurde die erste Smart-Contract-Plattform, Ethereum, eingeführt, die es Entwicklern ermöglichte, komplexe Logik zu implementieren und so die Tür zur dezentralen Finanzierung zu öffnen. Der TPS von Ethereum liegt bei 20 Transaktionen/Sekunde.
Im Laufe der 10-jährigen Geschichte der DeFi-Entwicklung ist die Zahl der Teilnehmer von 0 auf 425 Millionen Menschen gestiegen, aber die Transaktionsgeschwindigkeit des größten DeFi-Ökosystems, Ethereum, stoppt immer noch bei 20 TPS.
Die GameFi-Saison 2021 ist der letzte Tropfen, der zeigt, dass der Ausbau des Netzwerks unbedingt notwendig ist, wenn wir wollen, dass DeFi und insbesondere der Kryptomarkt weiter wachsen.
Dies wurde natürlich schon früh vom Ethereum-Entwicklungsteam und der Krypto-Community erkannt. Viele Blockchains mit dem Spitznamen Ethereum Killer wurden geboren, aber bisher war keine Lösung wirklich erfolgreich. Es ergibt sich aus dem Trilemma: Der Verzicht auf Dezentralisierung zugunsten der Skalierbarkeit stellt einen Verstoß gegen den Kernwert der dezentralen Finanzierung dar.
Und Layer-2 gilt als die perfekte Lösung für dieses Problem. Profitieren Sie von der Dezentralisierung und Sicherheit des nativen Ethereum-Netzwerks und je nach Anwendungsfall entscheiden sich die Entwickler für die passende Lösung. Darüber hinaus nutzen Layer-2-Modelle auch die Vorteile einer großen Anzahl von Benutzern des ursprünglichen Ethereum-Layers und locken diese leicht dazu, Layer-2 anstelle einer neuen Blockchain zu verwenden.
Wie bereits erwähnt, wurde das Skalierungsproblem vom Ethereum-Entwicklungsteam bald erkannt und in die Entwicklungs-Roadmap aufgenommen. Darüber hinaus hat das Ethereum-Entwicklungsteam in einem kürzlich durchgeführten Roadmap-Update auch die Unterstützung aktualisiert, damit Layer-2 besser funktioniert. Vitalik Buterin – der Vater von Ethereum erwähnte, dass The Surge die Geschwindigkeit von Layer-2 auf 100.000 TPS bringen wird.
Das dritte Argument, das beweist, dass Layer 2 in Zukunft ein großer Trend sein wird, ist die Unterstützung großer Akteure auf dem Kryptowährungsmarkt.
Wir haben die Beteiligung von Binance, Coinbase, Consensys und a16z am Layer-2-Krieg gesehen. Darüber hinaus beschlossen viele Layer-1-Projekte nach vielen Jahren des Kampfes, sich in Layer-2 umzuwandeln, wie etwa Celo und Canto.
Somit steht die Entwicklung von Layer-2 im Einklang mit der allgemeinen Entwicklung der gesamten Branche. Es erfüllt nicht nur dringende Bedürfnisse, sondern wird auch von vielen großen Unternehmen im Kryptowährungsbereich unterstützt.
Layer 2 wird wahrscheinlich in naher Zukunft den nächsten historischen Meilenstein für Krypto schaffen, ähnlich wie Layer 1 in der letzten Wachstumssaison.
Bezüglich Anlagemöglichkeiten habe ich keine Finanzberatung für Sie, bitte recherchieren Sie selbst und treffen Sie Ihre eigenen Entscheidungen. Möglicherweise möchten Sie jedoch auf die Bewertung von Projekten achten, um die Gewinnerwartungen zu ermitteln. Im Gegensatz zum vorherigen Zyklus weisen Layer-1-Projekte mit starkem Wachstum alle eine sehr geringe Kapitalisierung auf, und derzeit werden die meisten Layer-2-Projekte trotz der Expansion des gesamten Marktes hoch bewertet.
Vergessen Sie außerdem nicht, Layer 2s nachzuaktivieren, die noch keine Token ausgegeben haben, wie z. B. Base, Linea.
Daraus schließen
Im Buch „22 Immutable Laws of Marketing“ der Autoren Al Ries und Jack Trout gibt es eine sehr gute Regel, nämlich das Gesetz der Parallelität.
Es ist wie folgt definiert:
Am Anfang ist jede neue Branche eine mehrstufige Leiter. Allmählich wird diese Leiter nur noch zu einem Wettbewerb zwischen den beiden obersten Sprossen.
„Irgendwann wird jeder Markt zu einem Zwei-Pferde-Rennen.“
Dies gilt für die meisten Märkte, zum Beispiel haben wir in der Getränkeindustrie die Doppelcodes Coca-Cola und Pepsi, in der Telefonindustrie haben wir Apple und Samsung.
Was Rollup betrifft, sehen wir derzeit den Ausdruck der beiden Codes Optimistic und ZK. In Optimistic haben wir zwei Codes: Optimism und Arbitrum, und in ZK haben wir zkSync und Linea.
Der Kampf ist noch nicht vorbei. Lassen Sie uns den Markt aufmerksam verfolgen, um das führende Pferd im bevorstehenden Wachstumszyklus zu finden.
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