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Das Ethereum-Netzwerk steht vor einer ganzen Reihe von Skalierungsproblemen. Nach dem explosionsartigen Wachstum von DeFi und NFTs sind die Transaktionsgebühren in die Höhe geschossen. Außerdem dauern die Bestätigungszeiten länger als sie sollten. Glücklicherweise sind Layer-2-Lösungen aufgetaucht, die die Skalierbarkeit von Ethereum verbessern, die Belastung der Nutzer durch die Gasgebühren verringern und den Durchsatz erhöhen. Lesen Sie weiter, um mehr über Layer-2-Skalierungslösungen zu erfahren und wie sie Ethereum helfen, seine marktführende Position als Smart-Contract-Protokoll zu behalten.
Was sind Layer-2-Skalierungslösungen?
Layer-2-Skalierungslösungen sind Protokolle, die auf eine bestehende Blockchain aufgesetzt werden, um einen höheren Durchsatz und höhere Transaktionsgeschwindigkeiten zu erreichen, ohne die Dezentralisierung oder Sicherheit zu beeinträchtigen.
Die meisten Layer-2-Lösungen verwenden einen Rahmen, in dem Blockchain-Transaktionen und -Aktivitäten unabhängig von der Hauptkette (Layer 1) ausgeführt werden. Daher werden sie auch als Off-Chain-Skalierungslösungen bezeichnet.
Mit Hilfe von Off-Chain-Skalierungslösungen können Transaktionen von der Hauptkette auf eine zweite Ebene verlagert werden, wo sie schneller und zu geringeren Kosten verarbeitet werden können.
Einer der Hauptvorteile von Layer-2-Lösungen ist, dass die Hauptkette keine strukturellen Veränderungen durchlaufen muss, die zu einer umstrittenen Hard Fork führen könnten. Stattdessen sind Layer-2-Lösungen zusätzliche Schichten, die die Hauptkette stärken und gleichzeitig ihre Sicherheit nutzen.
Layer-2-Skalierungslösungen
Die beiden größten Blockchain-Netzwerke, Bitcoin und Ethereum, verfügen derzeit über verschiedene Layer-2-Lösungen, die auf ihren Hauptketten aufbauen.
Der Bitcoin Lightning Netzwerkverwendet zum Beispiel Zahlungskanäle wo Tausende von Transaktionen stattfinden und später an die Bitcoin-Blockchain gemeldet werden können. Zu den Ethereum-Layer-2-Lösungen gehören insbesondere State Channels, Plasma, optimistische Rollups und Zk-Rollups. Mehrere Protokolle haben diese Lösungen implementiert, um das Ethereum-Netzwerk zu skalieren.
- Staatliche Kanäle
Staatliche Kanäle sind eine Skalierungstechnik, die es Nutzern ermöglicht, Tausende von Transaktionen außerhalb der Kette durchzuführen, während sie nur zwei Transaktionen an die Hauptkette übermitteln. Mit State Channels können Nutzer kostenlose Peer-to-Peer-Transaktionen durchführen. Dadurch kann das Ethereum-Netzwerk einen sehr hohen Durchsatz erreichen.
- Plasma
Plasma wurde von den Ethereum-Mitbegründern Vitalik Buterin und Joseph Poon vorgeschlagen. Es verwendet intelligente Verträge und Merkle-Bäume, um mehrere untergeordnete Ketten zu erstellen. Für die Sicherheit wird die Hauptkette durch Betrugsnachweise abgesichert.
- Optimistische Rollups
Optimistische Rollups Skalierung des Ethereum-Netzwerks durch den Einsatz von Schlüsselakteuren, die als Aggregatoren bekannt sind und Stapel von Transaktionen außerhalb der Kette zusammenstellen und sie über Betrugsnachweise an einen Smart Contract auf der Hauptkette senden. Auf diese Weise kann das Netzwerk einen Konsens über einen Stapel von Transaktionen und nicht über jede einzelne Transaktion erzielen.
- Zk Rollups
Zk-Rollups Hunderte von Transaktionen außerhalb der Kette zu einer einzigen Transaktion bündeln und diese über Gültigkeitsnachweise an die Hauptkette senden. Dadurch wird die Datenmenge reduziert, was wiederum die Gasgebühren und die Zeit für die Validierung von Blöcken senkt. Zk-Rollups können jedoch keine Smart Contracts wie Optimistic-Rollups ausführen.
Das Ethereum-Netzwerk arbeitet auch an einer Lösung zur Skalierung auf Ebene 1, die als ETH 2.0die im Jahr 2023 vollständig eingeführt wird. Dies wird dann Funktionen wie Proof of Stake (PoS) und Sharding auf die Hauptkette bringen.
Warum braucht Ethereum Layer-2-Lösungen zur Skalierung?
Die Ethereum-Blockchain hat den Weg für zahlreiche Innovationen im Krypto-Bereich geebnet. Tausende von Nutzern greifen täglich auf das Ethereum-Netzwerk zu, um auf dezentrale Anwendungen zuzugreifen, Kapital auf dem DeFi-Markt einzusetzen, Blockchain-Spiele zu spielen oder die Welt der NFTs zu erkunden.
Die fortschrittlichen Fähigkeiten von Ethereum haben es zum weltweit meistgenutzten Smart-Contract-Protokoll gemacht, das an der Spitze der Web-3.0-Bewegung steht.
Die beeindruckende Verbreitungsrate von Ethereum geht jedoch mit Problemen bei der Skalierbarkeit einher. Die Ethereum-Blockchain kann nur maximal 13 bis 15 Transaktionen pro Sekunde verarbeiten. Und wenn die Aktivitäten auf der Kette zunehmen, wird das Netzwerk überlastet, was die Transaktionsgeschwindigkeit drastisch reduziert. Dies wiederum wirkt sich auf die ETH-Gaspreise aus, da die Nutzer versuchen, sich gegenseitig bei der Bestätigung von Transaktionen zu überbieten. Dies macht das Netzwerk langsam und teuer. Daher ist es langfristig eine schlechte und teure Wahl für dezentrale Anwendungen.
Die Nutzer zahlen häufig Gasgebühren, die ihr Transaktionsvolumen übersteigen.
Im Vergleich dazu verarbeiten zentralisierte Systeme wie Visa über das elektronische Zahlungsnetzwerk VisaNet bis zu 20.000 Transaktionen pro Sekunde. Um in einem stark dezentralisierten Netz Skalierbarkeit zu erreichen, ist aufgrund der großen Anzahl von Validierern im Netz oft eine hohe Verarbeitungsleistung erforderlich. Eine mögliche Lösung könnte darin bestehen, die Struktur des Netzes zu ändern. Dies führt jedoch dazu, dass das Netz geteilt wird und Sicherheitsprobleme auftreten.
Ethereum-Layer-2-Skalierungslösungen lösen diese Probleme, indem sie nahezu sofortige Transaktionen und extrem niedrige Gebühren bieten, während die Integrität der Hauptkette erhalten bleibt. Und mit der bevorstehenden ETH 2.0 werden die Layer-2-Lösungen dafür sorgen, dass Ethereum im Vergleich zu anderen Netzwerken eine sehr hohe Transaktionsgeschwindigkeit erreicht.
Dies lässt Raum für ein größeres Wachstum von Ethereum. Es könnte Ethereum weiter in Richtung seiner Mission bringen, ein dezentraler Weltcomputer zu werden.
Beispiele für Ethereum Layer 2 Lösungen
Werfen wir nun einen Blick auf einige der Top-Protokolle, die Layer-2-Lösungen zur Skalierung des Ethereum-Netzwerks implementiert haben.
- Polygon
Polygon verbessert die Transaktionsgeschwindigkeit und den Durchsatz für die Ethereum-Blockchain durch seine Matic PoS-Kette und Plasma-Ketten. Darüber hinaus will Polygon sein Netzwerk weiter verbessern. Die Implementierung von zk-rollups, optimistic rollups, validum chains, stand-alone chains und shared security chains sind in Planung.
- Optimismus
Optimism verwendet optimistische Rollups, um das Ethereum-Netzwerk zu skalieren, indem Transaktionsdaten auf der Kette gespeichert werden, während Berechnungen außerhalb der Kette ausgeführt werden. Uniswap und Synthetix nutzen derzeit diese Layer-2-Lösung.
- Arbitrum
Arbitrum ist eine Second-Layer-Lösung, die mehrere Verträge als ein einziges Objekt in der Hauptkette komprimiert. Benutzer können Transaktionen gegen eine geringe Gebühr über die intelligenten Verträge EthBridge abwickeln. Das Netzwerk beherbergt große Namen der Branche wie Consensys, Sushi und Uniswap.
- Starkware
Starkware verwendet ein Rollup namens zk-STARKS (zero-knowledge, scalable, transparent arguments of knowledge) zur Skalierung des Ethereum-Netzwerks. Das Protokoll hat in den letzten sechs Monaten Transaktionen im Wert von über $250 Milliarden abgewickelt. Außerdem entwickelt Starkware ein Ökosystem von Ethereum-Layer-2-Anwendungen, das als StarkNet bekannt ist.
- Unveränderlich X
Immutable X ist eine Layer-2-Skalierungslösung für den Handel mit NFTs im Ethereum-Netzwerk. Sie nutzt die Starkware zk-rollups-Technologie und verarbeitet bis zu 9.000 TPS bei nahezu null Gasgebühren.
- Schleifenring
Loopring ist eine Ethereum-Layer-2-Lösung, die zk-rollups nutzt, um dezentralen Handel und Zahlungsabwicklung mit hoher Geschwindigkeit zu extrem niedrigen Gebühren zu betreiben.
Wird Layer 2 Ethereum helfen, seine marktführende Position zu halten?
Jahrelang hat Ethereum seinen Status als führende Smart-Contract-Blockchain gehalten. Im Jahr 2021 entstanden jedoch mehrere Layer-1-Ketten wie Solana und Avalanche, die um die Marktdominanz konkurrieren. Ethereum hat immer noch einen großen Vorsprung vor diesen Ketten. Die hohen Transaktionsgeschwindigkeiten, minimalen Gebühren und verbesserten Nutzererfahrungen der Konkurrenten lassen jedoch vermuten, dass sie früher oder später aufholen werden.
Außerdem sind neuere Layer-1-Ketten in der Regel EVM-kompatibel. Das bedeutet, dass dezentrale Anwendungen problemlos von Ethereum auf ihr Netzwerk portiert werden können. In Anbetracht der hohen Gebühren und des geringen Durchsatzes von Ethereum ist es für Nutzer sinnvoll, Alternativen zu finden.
Das führende Blockchain-Netzwerk scheint jedoch bereit zu sein, die Konkurrenz abzuwehren, da seine Layer-2-Lösungen an Zugkraft gewinnen.
Ethereum Layer 2 Protokolle haben derzeit über 3.000 DApps in ihren Netzwerken implementiert. Beispiele dafür sind Top-DeFi-Plattformen wie Aave, Curve Finance, dYdX und Uniswap. Der Gesamtwert, der auf Layer 2 gesperrt ist, beträgt laut L2Beats über $10 Milliarden.
Darüber hinaus integrieren immer mehr Krypto-Börsen Layer-2-Lösungen, um die Benutzerfreundlichkeit für ETH-Nutzer zu verbessern.
Da Layer-2-Lösungen weiterhin ein zunehmendes Wachstum verzeichnen, sollte die Überlastung der Hauptkette abnehmen und die ETH-Gasgebühren sinken.
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