Werden Layer 2 und das zukünftige Sharding-Update, das 2022 aktiviert werden soll, Ethereums ultimative Lösung zur Steigerung der Skalierbarkeit sein?

[Zusammenfassung]

1.Am 2. Dezember feierte Vitalik Buterin, der Gründer von Ethereum, den Geburtstag der Beacon Chain und veröffentlichte den Entwicklungsfahrplan des Ethereum-Protokolls für die Zukunft.
2.Nach dem Merge wird der bisherige Inhalt der PoW-Chain auf die Beacon-Chain übertragen, auf der die Blöcke die Transaktionsinformationen direkt verarbeiten werden.
3.Ethereum hat auch eine Skalierungslösung entwickelt, die auf Sharding und Rollups basiert. Wenn sie erfolgreich implementiert ist, wird die Lösung unglaubliche Verbesserungen bei den Transaktionen pro Sekunde bieten und das 4.aktuelle Problem der hohen Transaktionsgebühren lösen.
Das Sharding und die Beacon Chain werden synchron eingeführt und bilden die Grundstruktur von Ethereum 2.0, die mit L2s mit unterschiedlichen Strukturen verbunden sein wird.
5.Die Sharding-Technologie kann eine stark verbesserte Leistung auf Kosten einer geringeren Sicherheit bieten.
6.Die aktuellen Bearbeitungsgebühren des Rollup-Projekts wurden stark gesenkt. Sie werden weiter gesenkt, sobald die Sharding-Technologie offiziell angewendet wird.
7.Langfristig sind Layer 2 und Sharding möglicherweise die einzige Lösung, um eine Hochleistungsskalierbarkeit zu erreichen. Daher könnte es als die ultimative Lösung für Ethereum angesehen werden.

Am 2. Dezember feierte Vitalik Buterin, der Gründer von Ethereum, den Geburtstag der Beacon Chain und veröffentlichte die weitere Roadmap von Ethereum.
Die Beacon Chain, die den PoS-Konsensmechanismus verwendet, existiert seit ihrem Start am 2. Dezember 2012 neben dem Ethereum-Mainnet, das den PoW-Konsensmechanismus verwendet. Nutzer können durch Einsetzen von ETH als Validatoren an der Kette teilnehmen. In Kürze wird das gesamte Ethereum den Übergang zum PoS-Mechanismus vollziehen, der auch als "The Merge" bekannt ist. Dabei handelt es sich um einen nahtlosen Übergangsprozess, bei dem der bisherige Inhalt der PoW-Kette auf die Beacon-Kette übertragen wird und die Blöcke auf der Beacon-Kette die Transaktionsinformationen direkt verarbeiten.

Es wird erwartet, dass der Gesamtenergieverbrauch des Ethereum-Netzwerks nach der Umstellung auf den PoS-Konsensmechanismus um 99,95 % sinken wird, wodurch das zuvor umstrittene Problem des Energieverbrauchs unter dem PoW-Konsensmechanismus gelöst wird. Gleichzeitig wird erwartet, dass das Ethereum-Netzwerk dezentraler sein wird, da die Hardware von Ethereum unter dem PoS-Mechanismus weniger Anforderungen an die Knoten stellen wird.
Darüber hinaus hat Ethereum auch eine Skalierungslösung entwickelt, die auf Sharding-Updates und Rollups basiert. Wenn sie erfolgreich implementiert ist, wird die Lösung unglaubliche Verbesserungen bei den Transaktionen pro Sekunde bieten und das aktuelle Problem der hohen Bearbeitungsgebühren lösen.

Die Beacon-Kette + Shard-Ketten

Die Beacon Chain und Shard Chains werden synchron eingeführt und bilden die Grundstruktur von Ethereum 2.0. Das Sharding, das eine Lösung für die Skalierung von Layer 1 ist, ähnelt in gewisser Weise der Cross-Chain-Technologie von Polkadot. Bei Polkadot ist die Relay Chain über Slots mit den großen parallelen Chains verbunden. Die großen Parachains, die unterschiedlich strukturiert sein können, werden durch die Relay Chain gesichert. In Ethereum 2.0 spielt die Beacon Chain ebenfalls eine Rolle bei der Verbindung der großen Splitterketten. Aber im Gegensatz zu Polkadot sind die Ethereum Shard Chains gleich strukturiert und über die gesamte "Beacon Chain + Shard Chains"-Struktur hinaus mit L2s mit unterschiedlichen Strukturen verbunden. Dadurch entsteht ein "Beacon Chain + Shard Chains + Layer 2" Ethereum-System.

Mehr über Layer 2 erfahren Sie in unserem Blog-Artikel unter Essentials for Crypto Newbie: Was ist Layer 0, Layer 1 und Layer 2? zu erfahren.

Das Sharding stammt aus der Datenbank-Sharding-Technologie, und das in diesem Artikel erwähnte Sharding gehört auch hauptsächlich zum Daten-Sharding.

Verbunden mit 64 Shard Chains hat die Ethereum Beacon Chain eine Verarbeitungskapazität, die konservativ geschätzt 64-mal so groß ist wie die von Ethereum 1.0. Die Anzahl der ursprünglich geplanten Shard Chains beträgt bis zu 1024. Unter ihnen sind die großen Shard Chains relativ unabhängig, und ihre Ethereum-Adressen werden sich auf der Grundlage der Anfangsbuchstaben in mehrere Kategorien aufteilen. Jeder Shard wird Transaktionen von der gleichen Art von Adresse verarbeiten. Daher speichert jeder Knoten nur einen Teil aller Transaktionen im Ethereum-Netzwerk und verifiziert nur den Teil, den er kontrolliert.



Wenn ein Knoten die auf anderen Knoten gespeicherten Daten verwenden muss, kann er über die Beacon-Kette kommunizieren und sich koordinieren, vor allem um die Hash-Root anderer Shards zu erhalten. Diese Art der Kommunikation findet jedoch nur alle 6 Minuten statt, um die Beacon Chain nicht zu belasten. In der Zwischenzeit verteilt die Beacon-Kette auch Verifizierer an die Scherbenkette, indem sie Zufallszahlen generiert. Auf diese Weise sichert die Beacon Chain die großen Splitterketten ab. Die Sharding-Technologie kann eine stark verbesserte Leistung auf Kosten einer geringeren Sicherheit bieten.

Sharding+Rollup

Wie bereits erwähnt, gehört das derzeit von Ethereum verwendete Sharding zum Data Sharding. Infolgedessen stellt jede Sharding-Kette nur Datenkapazität bereit und befasst sich nicht mit der Transaktionsverarbeitung oder der Ausführung von Smart Contracts. Die beiden letztgenannten Aufgaben werden von Layer 2, insbesondere Rollup, übernommen. Rollup bezieht sich auf eine Technologie, die dazu dient, eine Reihe von Transaktionsinformationen zu sammeln und sie in die Aufrufdaten einer Transaktion aufzunehmen. Anschließend werden sie von der Technologie regelmäßig zu einem Block verpackt und an die einzelnen großen Splitterketten (Schicht 1) weitergeleitet, um den Datensatz zu vervollständigen. Gegenwärtig kann jeder Shard etwa 250kB an dedizierter Datenkapazität für Rollup bereitstellen. Mit 64 Shards wird die Gesamtkapazität 16 MB erreichen. Je mehr Shards in Zukunft verwendet werden, desto größer ist die Datenkapazität, die Rollup nutzen kann, und desto geringer werden die Betriebskosten sein.

Weitere Informationen zu den Kategorien und Grundprinzipien von Rollup finden Sie in unserem Blog-Artikel Crack The "Impossible Triangle": Überblick über Layer-2-Lösungen Arbitrum network und Optimistim, die zur Op-Rollup-Technologie gehören, sowie Zksynk und Starkex, die zu zk-rollup gehören, sind die derzeit wichtigsten Rollup-Projekte. Einige dieser Layer-2-Projekte wurden bereits angewandt. Arbitrum hat noch keine Münzen ausgegeben, während TVL vom Umfang her mit Polygan vergleichbar sein kann und dYdX ebenfalls eine dezentrale Börse ist, die auf der Starkex-Lösung aufbaut.

Die aktuellen Bearbeitungsgebühren von Projekten wie Arbitrum und Optimism betragen etwa 1/8 bis 1/3 der Ethereum-Hauptkette. Und die Gebühren werden weiter gesenkt werden, nachdem das Sharding-Update offiziell aktiviert ist.

SchlussfolgerungLangfristig könnten Layer 2 und Sharding die einzige Lösung sein, um eine Hochleistungsskalierbarkeit zu erreichen. Daher könnte dies als die ultimative Lösung für Ethereum angesehen werden. Mit dem schnellen Wachstum der neuen Generation von Public Chains wie Avax und Solana, die eine hohe Leistung aufweisen, hängt das Schicksal von Ethereum davon ab, ob Layer 2 und Sharding so schnell wie möglich aktiviert werden können.

Autor: Edward.H, Gate.io Forscher
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