Die modulare These: Web3 mit Rollups skalieren

Die modulare These schlägt vor, dass wir gemeinsam die Art und Weise ändern werden, wie wir Blockchains aufbauen und nutzen. Darüber hinaus ermöglicht ein modular ausgerichtetes Design skalierbare und sichere Ausführungsebenen, während wir uns dem Hype und der erhöhten Aktivität eines Bullrun nähern!

Was ist also eine modulare Blockchain-Architektur?

In monolithischen Netzwerken (z Ethereum und Solana), Ausführung, Abwicklung und Konsens/Datenverfügbarkeit (DA) sind alle in einer Ebene vereint:

• Datenverfügbarkeit: Das Konzept, bei dem alle in einem Netzwerk veröffentlichten Daten für alle Netzwerkteilnehmer zugänglich und abrufbar sind (zumindest für eine bestimmte Zeit).
• Ausführung: Definiert, wie Knoten in der Blockchain Transaktionen verarbeiten und sie zwischen Zuständen überführen.
• Abwicklung: Endgültigkeit (probabilistisch oder deterministisch) ist eine Garantie dafür, dass eine in der Kette festgelegte Transaktion irreversibel ist. Dies geschieht nur, wenn die Kette von der Gültigkeit der Transaktion überzeugt ist. Bei der Abwicklung geht es also um die Validierung von Transaktionen, die Überprüfung von Beweisen und die Schlichtung von Streitigkeiten.
• Konsens: Der Mechanismus, durch den Knoten sich darauf einigen, welche Daten in der Blockchain als wahr und genau überprüft werden können.

Monolithische Blockchain-Architektur (Quelle: Celestia)

Während der monolithische Designansatz einige eigene Vorteile hat (z reduzierte Komplexität und verbesserte Zusammensetzbarkeit), lässt sich nicht unbedingt gut skalieren. Aus diesem Grund werden diese Funktionen durch modulare Designs getrennt und auf separaten, spezialisierten Ebenen ausgeführt.

Folglich besteht der modulare Designraum aus:

• Ausführungsebenen (Rollups)
• Siedlungsschichten (z Äther)
• Konsens-/DA-Ebene (z. B Celestia)

Modulare Blockchain-Architektur (Quelle: Celestia)

Im weiteren Sinne umfasst die modulare Landschaft auch:

• Sequenzierungslösungen,
• Lösungen beweisen,
• Interoperabilitätslösungen,
• Die Projekte konzentrierten sich auf die Abstraktion des Auftragsflusses
• Verschiedene Infrastrukturanbieter (Rollup-Frameworks, Rollup-as-a-Service-Lösungen und andere Tools)

In diesem kurzen Einführungsstück liegt der Schwerpunkt darauf, wie wir zu Rollup-basierten (auch bekannt als: Wir werden uns mit modularen Skalierungslösungen befassen, bevor wir uns in den kommenden Wochen in dieser neuen Serie eingehend mit den Nuancen modularer Blockchain-Systeme befassen.

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Die Geschichte der Skalierung

Die Skalierung des Durchsatzes von Blockchains war seit ihrer Einführung ein Hauptschwerpunkt der Forschung und Entwicklung in diesem Bereich. Es ist unbestreitbar, dass Blockchains skalierbar sein müssen, um eine echte „Massenakzeptanz“ zu erreichen. Einfach ausgedrückt ist Skalierbarkeit die Fähigkeit eines Netzwerks, eine große Menge an Transaktionen schnell und zu geringen Kosten zu verarbeiten. Dies bedeutet folglich, dass die Leistung der Blockchain nicht leidet, wenn mehr Anwendungsfälle auftreten und die Netzwerkakzeptanz beschleunigt wird. Basierend auf dieser Definition mangelt es Ethereum an Skalierbarkeit.

Mit der zunehmenden Netzwerknutzung sind die Gaspreise auf Ethereum auf ein unhaltbar hohes Niveau gestiegen, was letztendlich viele kleinere Benutzer von der vollständigen Interaktion mit dezentralen Anwendungen ausgeschlossen hat. Beispiele hierfür sind die BAYC Land Mint (was zu einem Anstieg der Gasgebühren auf bis zu 8000 Gwei führte) oder der NFT-Rückgang von Artblocks (was zu einem Anstieg der Gasgebühren auf über 1000 Gwei führte) – als Referenz: Gas liegt zu diesem Zeitpunkt bei 6 Gwei des Schreibens. Beispiele wie diese ergaben alternative, „skalierbarere“ L1-Blockchains (d. h Solana) eine Chance, den Marktanteil von Ethereum zu schmälern. Dies hat jedoch auch Innovationen zur Erhöhung des Durchsatzes des Ethereum-Netzwerks vorangetrieben.

Allerdings gehen die Skalierungsansätze dieser Alt-L1s oft auf Kosten der Dezentralisierung und Sicherheit. Alt-L1-Ketten wie Solana haben sich beispielsweise für einen kleineren Validatorsatz entschieden und haben erhöhte Hardwareanforderungen für Validatoren. Dies verbessert zwar die Fähigkeit des Netzwerks, die Kette zu verifizieren und ihren Zustand beizubehalten, verringert jedoch die Anzahl der Personen, die die Kette selbst verifizieren können, und erhöht die Eintrittsbarrieren für die Teilnahme am Netzwerk. Dieser Konflikt wird auch als Blockchain-Trilemma bezeichnet (siehe unten). Das Konzept basiert auf der Idee, dass eine Blockchain nicht alle drei Kernqualitäten, die ein Blockchain-Netzwerk anstreben sollte (Skalierbarkeit, Sicherheit und Dezentralisierung), auf einmal erreichen kann.

Das Blockchain-Trilemma (Quelle: SEBA Research)

Dies wird deutlich, wenn man an die bereits erwähnte Steigerung der Hardware-Anforderungen denkt. Um den Durchsatz zu skalieren, muss eine Alt-L1-Kette eine stärker zentralisierte Netzwerkstruktur verwenden, in der Benutzer einer kleineren Anzahl von Validatoren mit hochspezialisierten Maschinen vertrauen müssen. Dadurch werden zwei Arme des Blockchain-Trilemmas, Dezentralisierung und Sicherheit, zugunsten der Skalierbarkeit geopfert. Darüber hinaus wird mit dem Bedarf an leistungsfähigerer Hardware auch der Betrieb eines Knotens teurer (nicht nur die Hardware selbst, sondern auch Bandbreite und Speicher). Dies beeinträchtigt die Dezentralisierung des Netzwerks drastisch, da die Eintrittsbarriere für den Betrieb eines Knotens dramatisch zunimmt und somit weniger Personen an der Validierung des Netzwerks teilnehmen können.

Da Dezentralisierung und Inklusion zwei Grundwerte der Ethereum-Community sind, ist es nicht verwunderlich, dass der Betrieb der Kette mit einer kleinen Gruppe hochspezifizierter Knoten kein geeigneter Weg für die Zukunft war. Vitalik Buterin argumentierte sogar, dass es „für die Blockchain-Dezentralisierung entscheidend ist, dass normale Benutzer einen Knoten betreiben können“. Daher gewannen andere Skalierungsansätze an Bedeutung.

Homogenes Ausführungs-Sharding

Die Ethereum-Community hat mit Seitenketten, Plasma und Zustandskanälen experimentiert, um das Skalierbarkeitsproblem zu lösen, die alle gewisse Nachteile haben, die sie zu suboptimalen Lösungen machen. Ein Skalierungsansatz, für den sich viele alternative L1-Blockchains entschieden haben, ist das sogenannte homogene Ausführungs-Sharding. Dies schien lange Zeit auch die vielversprechendste Lösung für Ethereum zu sein (im Kontext der alten ETH 2.0-Roadmap).

Homogenes Execution Sharding ist ein Skalierungsansatz, der darauf abzielt, den Durchsatz und die Kapazität eines Blockchain-Netzwerks zu erhöhen, indem die Arbeitslast der Transaktionsverarbeitung auf mehrere kleinere Einheiten (Validator-Untergruppen), sogenannte Shards, aufgeteilt wird. Jeder Shard arbeitet unabhängig und gleichzeitig, verarbeitet seinen eigenen Satz von Transaktionen und behält einen separaten Status bei. Ziel ist es, die parallele Ausführung von Transaktionen zu ermöglichen und so die Gesamtkapazität und -geschwindigkeit des Netzwerks zu erhöhen. Harmony und Ethereum 2.0 (nur alte Roadmap!) sind zwei Beispiele für Skalierungsinitiativen, die Homogene Execution Sharding als Teil ihrer Skalierungsstrategie übernommen oder zumindest in Betracht gezogen haben.

Vereinfachte Visualisierung des Ausführungs-Shardings

Harmony ist eine alternative L1-Blockchain-Plattform, die darauf abzielt, eine skalierbare, sichere und energieeffiziente Infrastruktur für dezentrale Anwendungen (dApps) bereitzustellen. Es verwendet einen Sharding-basierten Ansatz, bei dem das Netzwerk in mehrere Shards unterteilt ist, von denen jeder über einen eigenen Satz von Validatoren verfügt, die für die Verarbeitung von Transaktionen und die Aufrechterhaltung eines lokalen Status verantwortlich sind. Validatoren werden Shards nach dem Zufallsprinzip zugewiesen, um eine faire und ausgewogene Verteilung der Ressourcen zu gewährleisten.

Die Shard-übergreifende Kommunikation wird durch einen Mechanismus namens „Receipts“ erleichtert, der es Shards ermöglicht, Informationen über die Statusänderungen, die sich aus einer Transaktion ergeben, an andere Shards zu senden. Dies ermöglicht nahtlose Interaktionen zwischen dApps und Smart Contracts, die sich auf verschiedenen Shards befinden, ohne die Sicherheit und Integrität des Netzwerks zu beeinträchtigen.

Ethereum 2.0 ist ein fortlaufendes Upgrade des Ethereum-Netzwerks mit dem Ziel, die Skalierbarkeits-, Sicherheits- und Nachhaltigkeitsprobleme zu lösen, mit denen die ursprüngliche Proof-of-Work (PoW)-basierte Ethereum-Version konfrontiert war. Die alte Ethereum 2.0-Roadmap sah eine mehrstufige Einführung vor, die Umstellung des Netzwerks auf einen Proof-of-Stake (PoS)-Konsensmechanismus (was wir letzten Herbst endlich sahen) und die Einführung von Execution Sharding, um die Skalierbarkeit zu verbessern. Nach diesem ursprünglichen Plan hätte Ethereum 2.0 aus einer Beacon Chain und 64 Shard Chains bestanden. Die Beacon-Kette wurde entwickelt, um das PoS-Protokoll, die Validator-Registrierung und die Shard-übergreifende Kommunikation zu verwalten.

Die Shard-Ketten hingegen sollten einzelne Ketten sein, die für die Verarbeitung von Transaktionen und die parallele Aufrechterhaltung separater Zustände verantwortlich sind. Validatoren wurden einem Shard zugewiesen und wechselten regelmäßig, um die Sicherheit und Dezentralisierung des Netzwerks aufrechtzuerhalten. Die Beacon Chain hätte die Validatorzuweisungen verfolgt und den Prozess der Finalisierung der Shard-Chain-Daten verwaltet. Die Shard-übergreifende Kommunikation sollte durch einen Mechanismus namens „Crosslinks“ erleichtert werden, der regelmäßig Shard-Chain-Daten in der Beacon-Kette bündelt und so die Verbreitung von Zustandsänderungen im gesamten Netzwerk ermöglicht.

Doch während homogenes Ausführungs-Sharding eine große Skalierbarkeit verspricht, geht es doch mit Kompromissen bei der Sicherheit einher, da der Validator in kleinere Teilmengen aufgeteilt wird und somit die Netzwerkdezentralisierung beeinträchtigt wird. Darüber hinaus wird der auf dem Spiel stehende Wert, der kryptoökonomische Sicherheit auf den Shards bietet, reduziert.

Allerdings hat sich die Roadmap für Ethereum 2.0 inzwischen weiterentwickelt und das Execution Sharding wurde durch einen Ansatz namens Data Sharding ersetzt, der darauf abzielt, die skalierbare Grundlage für eine komplexere Skalierungstechnologie namens Rollups bereitzustellen (mehr dazu bald!).

Heterogenes Ausführungs-Sharding

Heterogenes Execution Sharding ist ein Skalierungsansatz, der mehrere unabhängige Blockchains mit unterschiedlichen Konsensmechanismen, Zustandsmodellen und Funktionen in einem einzigen, interoperablen Netzwerk verbindet. Dieser Ansatz ermöglicht es jeder verbundenen Blockchain, ihre einzigartigen Eigenschaften beizubehalten und gleichzeitig von der Sicherheit und Skalierbarkeit des gesamten Ökosystems zu profitieren. Zwei prominente Beispiele für Projekte, die heterogenes Ausführungs-Sharding nutzen, sind Polkadot und Cosmos.

Polkadot ist eine dezentrale Plattform, die die kettenübergreifende Kommunikation und Interoperabilität zwischen mehreren Blockchains ermöglichen soll. Seine Architektur besteht aus einer zentralen Relay Chain, mehreren Parachains und Bridges.

Vereinfachte Visualisierung der Netzwerkarchitektur von Polkadot (Quelle: Polkadot Docs)

Relay Chain: Die Hauptkette im Polkadot-Ökosystem, verantwortlich für die Bereitstellung von Sicherheit, Konsens und kettenübergreifender Kommunikation. Validatoren in der Relay Chain sind für die Validierung von Transaktionen und die Erstellung neuer Blöcke verantwortlich.

Parachains: Unabhängige Blockchains, die sich mit der Relay Chain verbinden, um von deren gemeinsamen Sicherheits- und Konsensmechanismen zu profitieren und die Interoperabilität mit anderen Ketten im Netzwerk zu ermöglichen. Jede Parachain kann über ein eigenes Zustandsmodell, einen eigenen Konsensmechanismus und eine spezielle Funktionalität verfügen, die auf bestimmte Anwendungsfälle zugeschnitten ist.

Brücken: Komponenten, die Polkadot mit externen Blockchains (wie Ethereum) verbinden und Kommunikation und Vermögensübertragungen zwischen diesen Netzwerken und dem Polkadot-Ökosystem ermöglichen.

Polkadot verwendet einen hybriden Konsensmechanismus namens Nominated Proof-of-Stake (NPoS), um sein Netzwerk zu sichern. Validatoren in der Relay Chain werden von der Community nominiert, um Transaktionen zu validieren und Blöcke zu erstellen. Umgekehrt können Parachains je nach Anforderung unterschiedliche Konsensmechanismen nutzen. Ein wichtiges Merkmal der Netzwerkarchitektur von Polkadot ist, dass alle Parachains konstruktionsbedingt die Sicherheit mit der Relay-Chain teilen und somit die Sicherheitsgarantien der Relay-Chain übernehmen.

Cosmos ist eine weitere dezentrale Plattform, die darauf abzielt, ein „Internet der Blockchains“ zu schaffen und eine nahtlose Kommunikation und Interoperabilität zwischen verschiedenen Blockchain-Netzwerken zu ermöglichen. Seine Architektur ähnelt der von Polkadot und besteht aus einem zentralen Hub, mehreren Zonen und Brücken.

Vereinfachte Visualisierung der Netzwerkarchitektur von Cosmos (Quelle: Cosmos Docs)

Hub: Die zentrale Blockchain im Cosmos-Ökosystem, die kettenübergreifende Kommunikation und bald auch kettenübergreifende Sicherheit ermöglicht (gemeinsame Sicherheit ähnlich wie Polkadot). Cosmos Hub verwendet einen Proof-of-Stake (PoS)-Konsensmechanismus namens Tendermint, der eine schnelle Endgültigkeit und einen hohen Durchsatz bietet. Theoretisch kann es mehrere Hubs geben. Mit der Einführung von ATOM 2.0 und der Inter-Chain-Sicherheit wird der Cosmos Hub jedoch wahrscheinlich das Zentrum des von Cosmos ermöglichten „Internets der Blockchains“ bleiben.

Zonen: Unabhängige Blockchains, die mit dem Hub verbunden sind und jeweils über einen eigenen Konsensmechanismus, ein eigenes Zustandsmodell, eine eigene Funktionalität und einen eigenen Validatorsatz verfügen (normalerweise). Zonen können über den Hub unter Verwendung eines standardisierten Protokolls namens Inter-Blockchain Communication (IBC) miteinander kommunizieren.

Brücken: Komponenten, die das Cosmos-Ökosystem mit externen Blockchains verbinden und so den Transfer von Vermögenswerten und die Kommunikation zwischen Cosmos Zones und anderen Netzwerken ermöglichen.

Sowohl Polkadot als auch Cosmos sind Beispiele für heterogenes Execution Sharding, da sie mehrere unabhängige Blockchains mit unterschiedlichen Funktionen, Konsensmechanismen und Zustandsmodellen in einem einzigen, interoperablen Ökosystem verbinden. Dieser Ansatz ermöglicht es jeder verbundenen Kette, ihre einzigartigen Eigenschaften beizubehalten und gleichzeitig Skalierbarkeit zu ermöglichen, indem anwendungsspezifische Ausführungsschichten voneinander getrennt werden, während gleichzeitig von den kettenübergreifenden Kommunikations- und Sicherheitsfunktionen des gesamten Netzwerks profitiert wird.

Der Hauptunterschied zwischen dem Cosmos- und dem Polkadot-Ansatz ist das Sicherheitsmodell. Während Cosmos einen Ansatz verfolgt, bei dem die App-spezifischen Ketten (heterogene Shards) ihre eigenen Validator-Sets aufbauen und verwalten müssen, entscheidet sich Polkadot für ein gemeinsames Sicherheitsmodell. Bei diesem gemeinsamen Sicherheitsmodell erben die App-Ketten die Sicherheit von der Relay-Kette, die im Zentrum des Ökosystems steht. Letzteres kommt dem Rollup-basierten Skalierungsansatz, den Ethereum verfolgen möchte, um eine Skalierung zu ermöglichen, viel näher.

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Ethereum mit Rollups skalieren

Eine Rollup-zentrierte Ethereum-Roadmap ist nicht gerade ein neues Phänomen, aber ihre Akzeptanz und Akzeptanz hat sich immer weiter beschleunigt. Vitalik schrieb erstmals im Oktober 2020 über diesen Roadmap-Pivot.

Rollups bringen Sharding innerhalb eines gemeinsamen Sicherheitsparadigmas auf die nächste Ebene. Es handelt sich um eine Skalierungslösung, bei der Transaktionen außerhalb der Kette in der Ausführungsumgebung des Rollups verarbeitet und, wie der Name schon sagt, in Batches zusammengefasst werden. Sequenzer sammeln Transaktionen von den Benutzern und übermitteln die Transaktionsstapel an einen Smart Contract auf Ethereum L1, der die korrekte Transaktionsausführung auf L2 erzwingt. Anschließend werden die Transaktionsdaten auf L1 gespeichert, wodurch Rollups die Sicherheit der kampferprobten Ethereum-Basisschicht übernehmen können.

Was also in der alten Ethereum 2.0-Roadmap im Wesentlichen Shards waren, ist nun vollständig von der Basisschicht entkoppelt und Entwickler haben einen weiten offenen Raum, um ihr L2 nach ihren Wünschen anzupassen (ähnlich den Parachains von Polkadot oder den Zonen von Cosmos). Dank der Abwicklung und DA auf Ethereum können sich Rollups jedoch weiterhin auf L1-Sicherheitsgarantien verlassen. Ein weiterer entscheidender Vorteil im Vergleich zu Seitenketten (z Polygon) besteht darin, dass Rollups keinen eigenen Validatorsatz und keinen eigenen Konsensmechanismus benötigen.

Ein Rollup-System muss lediglich über eine Reihe von Sequenzern (Sammeln und Bestellen von Transaktionen) verfügen, wobei jeweils nur ein Sequenzer aktiv sein muss. Mit schwachen Annahmen wie dieser können Rollups tatsächlich auf einer kleinen Gruppe hochwertiger Servermaschinen oder sogar einem einzelnen Sequenzer ausgeführt werden, was eine große Skalierbarkeit ermöglicht. Da dies jedoch mit der Dezentralisierung einhergeht, versuchen die meisten Rollups, ihre Systeme (einschließlich des Sequenzers) so dezentral wie möglich zu gestalten. Während Rollups keine expliziten Konsensmechanismen benötigen (da die Endgültigkeit vom L1-Konsens abhängt), können Rollups über Koordinationsmechanismen mit Rotationsplänen zum Rotieren von Sequenzern oder sogar über vollwertige PoS-Mechanismen verfügen, bei denen eine Reihe von Sequenzern einen Konsens über die Stapelung/Reihenfolge von Transaktionen erzielen. Diese Ansätze können die Sicherheit erhöhen und die Dezentralisierung verbessern.

Im Allgemeinen gibt es zwei Arten von Rollup-Systemen …

Optimistische Rollups

Sogenannte optimistische Rollups zeichnen sich dadurch aus, dass sie über einen Sequencer-Knoten verfügen, der Transaktionsdaten auf L2 sammelt und diese Daten anschließend zusammen mit der neuen L2-Statuswurzel an die Ethereum-Basisschicht übermittelt. Um sicherzustellen, dass die neue Statuswurzel, die an Ethereum L1 übermittelt wird, korrekt ist, vergleichen Verifizierungsknoten ihre neue Statuswurzel mit der vom Sequenzer übermittelten. Wenn es einen Unterschied gibt, wird ein sogenannter Betrugsnachweisprozess eingeleitet. Wenn sich die Statuswurzel des Betrugsnachweises von der vom Sequenzer übermittelten unterscheidet, wird die anfängliche Einzahlung des Sequenzers (auch bekannt als Anleihe) werden gekürzt. Die Zustandswurzeln ab dieser Transaktion werden gelöscht und der Sequenzer muss die verlorenen Zustandswurzeln neu berechnen.

Rollup-Mechanismus (Quelle: Panther Academy)

Gültigkeits-Rollups (Zero-Knowledge).

Gültigkeits-Rollups hingegen basieren auf Gültigkeitsnachweisen in Form von Zero-Knowledge-Beweisen (z. B SNARKs oder STARKs) anstelle von Betrugsnachweismechanismen. Ähnlich wie bei optimistischen Rollup-Systemen sammelt ein Sequenzer Transaktionen von Benutzern und ist dafür verantwortlich, den wissensfreien Nachweis zusammen mit den entsprechenden Transaktionsdaten an L1 zu übermitteln (und manchmal auch zu generieren). Der Einsatz des Sequenzers kann gekürzt werden, wenn er böswillig handelt, was ihm einen Anreiz gibt, gültige Blöcke (oder Nachweise von Chargen) zu veröffentlichen. Gültigkeits-Rollups führen eine neue Rolle in das System ein, die im optimistischen Setup nicht benötigt wird. Der Prüfer ist der Akteur, der fälschungssichere zk-Beweise der Transaktionsausführung generiert und damit beweist, dass die vorgeschlagenen Zustandsübergänge gültig sind.

Anschließend übermittelt der Sequenzer diese Beweise an den Prüfvertrag im Ethereum-Mainnet. Technisch gesehen können die Verantwortlichkeiten von Sequenzierern und Prüfern in einer Rolle zusammengefasst werden. Da jedoch die Beweiserstellung und die Transaktionsreihenfolge jeweils hochspezialisierte Fähigkeiten erfordern, um eine gute Leistung zu erzielen, verhindert die Aufteilung dieser Verantwortlichkeiten eine unnötige Zentralisierung im Design eines Rollups. Der Zero-Knowledge-Beweis, den der Sequenzer an L1 übermittelt, meldet nur die Änderungen im L2-Status und stellt diese Daten dem Verifizierer-Smart-Contract im Ethereum-Mainnet in Form eines überprüfbaren Hashs zur Verfügung.

Vereinfachte Visualisierung eines zk-Rollups (Quelle: Chainlink)

Die Entscheidung, welcher Ansatz überlegen ist, ist eine anspruchsvolle Aufgabe. Lassen Sie uns jedoch kurz einige wichtige Unterschiede untersuchen. Erstens kann das Ethereum-Netzwerk die Legitimität von Batch-Transaktionen zuverlässig überprüfen, da Gültigkeitsnachweise mathematisch bewiesen werden können. Dies unterscheidet sich von optimistischen Rollups, bei denen Ethereum auf Prüfknoten angewiesen ist, um Transaktionen zu validieren und bei Bedarf Betrugsnachweise auszuführen. Daher könnten einige argumentieren, dass ZK-Rollups sicherer sind. Darüber hinaus ermöglichen Gültigkeitsnachweise (die Zero-Knowledge-Beweise) die sofortige Bestätigung von Rollup-Transaktionen in der Hauptkette.

Folglich können Benutzer Gelder nahtlos zwischen dem Rollup und der Basis-Blockchain (sowie anderen ZK-Rollups) transferieren, ohne dass es zu Reibungen oder Verzögerungen kommt. Im Gegensatz dazu erfordern optimistische Rollups (wie Optimism und Arbitrum) eine Wartezeit, bevor Benutzer Gelder auf L1 abheben können (7 Tage im Fall von Optimism & Arbitrum), da die Prüfer in der Lage sein müssen, die Transaktionen zu überprüfen und den Betrugsnachweis einzuleiten Mechanismus ggf. Dies schränkt die Effizienz von Rollups ein und verringert den Wert für Benutzer. Obwohl es Möglichkeiten gibt, schnelle Auszahlungen zu ermöglichen, handelt es sich im Allgemeinen nicht um eine native Funktion.

Die Generierung von Gültigkeitsnachweisen ist jedoch rechenintensiv und die Überprüfung in der Kette oft kostspielig (abhängig von der Beweisgröße). Durch die Abstraktion der Beweiserstellung und -verifizierung verschaffen sich optimistische Rollups einen Kostenvorteil gegenüber Validitätsrollups.

Sowohl Optimismus- als auch Validitäts-Rollups spielen im Kontext der rollup-zentrierten Roadmap von Ethereum eine Schlüsselrolle. Die Umwandlung der Ethereum-Basisschicht in eine wichtige Datenverfügbarkeits-/Abrechnungsschicht für eine nahezu unendliche Anzahl hoch skalierbarer, Rollup-basierter Ausführungsschichten wird es dem gesamten Ethereum-Netzwerk und seinen Rollup-Ökosystemen ermöglichen, eine enorme Größe zu erreichen.

Abschluss

Wie wir gesehen haben, ist die Entwicklung dezentraler Anwendungen, die souverän sind und nicht durch die Einschränkungen der Basisschichten eingeschränkt werden, ein komplexes Unterfangen. Es erfordert die Koordination Hunderter Knotenbetreiber, was sowohl schwierig als auch kostspielig ist. Darüber hinaus ist es schwierig, monolithische Blockchains zu skalieren, ohne erhebliche Kompromisse bei Sicherheit und/oder Dezentralisierung einzugehen.

Während Frameworks wie das Cosmos SDK und Polkadots Substrate die Abstraktion bestimmter Softwarekomponenten erleichtern, ermöglichen sie keinen nahtlosen Übergang vom Code in das tatsächliche physische Netzwerk der P2P-Hardware. Darüber hinaus könnten heterogene Sharding-Ansätze die Sicherheit des Ökosystems fragmentieren, was zu zusätzlichen Reibungsverlusten und Risiken führen kann.

Rollups, die Skalierungslösung der nächsten Generation, bieten eine erstaunliche Möglichkeit, nicht nur die Schwierigkeit zu beseitigen, Hunderte oder sogar Tausende von Personen für den Betrieb eines dezentralen Netzwerks zu koordinieren, sondern sind auch ein wichtiger Schritt hin zu einer deutlichen Reduzierung der Kosten und Zeit, die Entwickler dafür benötigen Ihre Ideen und Konzepte in die Realität umsetzen.

Das Konzept der modularen Ketten vereinfacht dies zusätzlich. Das modulare Blockchain-Design ist ein umfassender Ansatz, der die Kernfunktionen einer Blockchain in verschiedene, austauschbare Komponenten unterteilt. Innerhalb dieser Funktionsbereiche entstehen spezialisierte Anbieter, die gemeinsam den Aufbau skalierbarer und sicherer Rollup-Ausführungsebenen, eine breite Flexibilität beim App-Design und eine verbesserte Anpassungsfähigkeit an sich entwickelnde technologische Anforderungen ermöglichen.

Dennoch handelt es sich bei der Rollup-basierten Skalierung immer noch um eine junge Technologie. Daher sind noch einige Hürden zu überwinden. Der größte Skalierbarkeitsengpass für (Ethereum-basierte) Rollups ist derzeit die begrenzte Datenverfügbarkeitskapazität (DA). Die durch die modulare These vorangetriebene Innovation hält jedoch einige Ansätze bereit, um dieses Problem anzugehen. Um mehr über das DA-Problem und mögliche Lösungen zu erfahren, bleiben Sie gespannt auf unseren ausführlichen Bericht, der nächste Woche veröffentlicht wird, während wir diese Serie fortsetzen!

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