TL;DR
Die zunehmende Popularität von Kryptowährungen und Blockchain hat dazu geführt, dass Entwickler Skalierungsmöglichkeiten suchen, um der wachsenden Nachfrage gerecht zu werden. Sharding, Sidechains, State Channels und Rollups sind einige dieser Ansätze. Blockchain-Rollups lagern bestimmte Transaktionsprozesse an eine sekundäre Kette aus, während Transaktionsdaten auf der Layer-1-Blockchain gespeichert werden. In diesem Artikel untersuchen wir die zwei Arten von Rollups im Kryptobereich – Optimistic und Zero-Knowledge.
Einführung
Die steigende Nachfrage nach Kryptowährungen bringt einige Blockchains an ihre Grenzen. Dies kann zu Netzwerküberlastungen und hohen Transaktionskosten führen. Um dem entgegenzuwirken und den Transaktionsdurchsatz und die Geschwindigkeit zu erhöhen, werden Skalierungslösungen entwickelt und getestet. Solche Lösungen können in zwei Gruppen eingeteilt werden: Layer 1 und Layer 2.
Layer-1-Skalierungslösungen wie Sharding nehmen Änderungen direkt an der Haupt-Blockchain vor (auch bekannt als Basis- oder Layer-1-Blockchain). Layer-2-Skalierungslösungen laufen eine Ebene höher als die entsprechende Layer-1-Blockchain. Beispiele für Layer-2-Skalierungslösungen sind State Channels, Sidechains und Blockchain-Rollups.
Blockchain-Rollups sind Protokolle, die darauf ausgelegt sind, den Durchsatz zu erhöhen und Kosten zu senken. Sie zielen darauf ab, das Problem zu lösen, mit dem viele beliebte Blockchains konfrontiert sind, indem sie Transaktionen bündeln und die Datengröße reduzieren, um eine effizientere Transaktionsverarbeitung und -speicherung zu ermöglichen.
Was sind Blockchain-Rollups?
Rollups sind Layer-2-Lösungen, die Transaktionen außerhalb der Hauptkette (oder Layer-1-Blockchain) durchführen. Die Transaktionsausführung erfolgt off-chain, während die Kryptowährungen in einem On-Chain Smart Contract gehalten werden. Die Transaktionsdaten werden nach Abschluss der Translaktion an die Haupt-Blockchain zurückgesendet.
Theoretisch kann jede Layer-1-Blockchain Rollups implementieren, um den Durchsatz zu erhöhen. Mit Rollups kann eine Blockchain die Anzahl der verarbeiteten und aufgezeichneten Transaktionen innerhalb eines bestimmten Zeitraums erhöhen.
Derzeit gibt es zwei Arten von Rollups – Optimsitic Rollups und Zero-Knowledge (zk) Rollups.
Was ist ein Optimistic Rollup?
Optimistic Rollups sind Protokolle, die den Transaktionsdurchsatz steigern, indem sie mehrere Transaktionen in Batches bündeln, die Off-Chain verarbeitet werden. Danach werden die Transaktionsdaten auf der Hauptkette mit Datenkomprimierungstechniken aufgezeichnet, die helfen, die Kosten zu senken und die Geschwindigkeit zu erhöhen. Laut Ethereum können Optimistic Rollups die Skalierbarkeit um das 10- bis 100-fache verbessern.
Wie werden Transaktionen mit Optimistic Rollups validiert?
Transaktionen sind standardmäßig gültig, um die Effizienz zu steigern. Du fragst dich vielleicht, ob dies die Sicherheit zugunsten der Geschwindigkeit der Transaktionsverarbeitung beeinträchtigt. Optimistic Rollups verwenden jedoch ein betrugssicheres Schema mit einer Streitbeilegungsfrist, die als „Anfechtungszeitraum“ bezeichnet wird. Innerhalb dieses Zeitraums kann jeder, der das Rollup überwacht, eine Anfechtung einreichen, um durch einen Betrugsnachweis zu überprüfen, ob die Transaktion korrekt verarbeitet wurde.
Wenn festgestellt wird, dass diese Btahc Fehler aufweist, behebt das Rollup-Protokoll diese, indem es die falsche(n) Transaktion(en) erneut ausführt und den Block aktualisiert. Parteien, die falsche Transaktionen zur Ausführung genehmigen, werden bestraft.
Einschränkungen von Optimistic Rollups
Bei Optimistic Rollups gibt es zwar keinen Transaktionsvalidierungsprozess, aber anders als bei zk-Rollups gibt es einen Anfechtungszeitraum, was die Zeit für die Finalisierung von Transaktionen verlängert.
Die Finalität von Ketten mit Optimistic Rollups ist ebenfalls geringer als die von zk-Rollups. Finalität ist das Maß dafür, wie lange ein Benutzer auf eine angemessene Garantie warten muss, dass die Transaktionen nicht rückgängig gemacht oder geändert werden. Auszahlungen bei Optimistic Rollups werden verzögert, da die Anfechtungsfrist verstreichen muss, bevor Gelder freigegeben werden können. Auszahlungen bei zk-Rollups werden dagegen wirksam, sobald der Smart Contract des zk-Rollup den Gültigkeitsnachweis verifiziert.
Optimistic Rollups werden daher teilweise als weniger effizient als zk-Rollups betrachtet. Bei Optimistic Rollups müssen alle Transaktionsdaten in der Kette gepostet werden, um Transaktionen zu finalisieren. Bei zk-Rollups hingegen sind nur Gültigkeitsnachweise in der Kette erforderlich.
Was ist ein Zero-Knowledge (zk) Rollup?
Zero-Knowledge Rollups sind Protokolle, die Transaktionen in Batches bündeln, die außerhalb der Hauptkette ausgeführt werden. Für jedes Batch übermittelt ein zk-Rollup-Operator eine Zusammenfassung der erforderlichen Änderungen, sobald die Transaktionen im Batch ausgeführt wurden. Die Operators haben eine zusätzliche Rolle bei der Erstellung von Gültigkeitsnachweisen, um zu beweisen, dass die Änderungen korrekt sind. Diese Nachweise sind deutlich kleiner als Transaktionsdaten; daher ist ihre Überprüfung schneller und kostengünstiger.
Auf Ethereum reduzieren zk-Rollups Transaktionsdaten durch Komprimierungstechniken, wenn Transaktionen als Abrufdaten in Ethereum geschrieben werden, wodurch die Benutzergebühren effektiv gesenkt werden.
Wie werden Transaktionen mit zk-Rollups validiert?
Zk-Rollups verwenden Zero-Knowledge-Proofs (ZKP), um Transaktionen zu validieren. Bei ZKPs muss der sogenannte Prover den sogenannten Verifier davon überzeugen, dass er über Wissen verfügt, wodurch eine Transaktion verifiziert wird.
Das funktioniert wie folgt:
Der Prover liefert einen mathematischen Beweis, den nur er erbringen kann.
Der Verifier verwendet diesen mathematischen Beweis, um die Gültigkeit der Transaktion zu überprüfen.
Die Informationen können einen Gültigkeitsnachweis erbringen, ohne den Inhalt dem Verifier preiszugeben.
Vorteile von zk-Rollups
Zk-Rollups können bei richtiger Implementierung ein hohes Maß an Sicherheit für Benutzer bieten. Ein Schlüsselmerkmal, das zu dieser Sicherheit beiträgt, ist die Verwendung von Zero-Knowledge-Gültigkeitsnachweisen. Sie stellen sicher, dass das Netzwerk nur in einem gültigen Zustand funktionieren kann und dass Operators keine Benutzergelder stehlen oder das System in irgendeiner Weise beschädigen können.
Ein weiterer Vorteil von zk-Rollups besteht darin, dass Benutzer das Netzwerk nicht überwachen müssen. Zk-Rollups speichern alle Daten in der Kette und erfordern Gültigkeitsnachweise. Daher kann ein Operator nicht schummeln, und die Benutzer müssen sich keine Gedanken über ein Fehlverhalten des Netzwerks machen. Darüber hinaus ermöglichen zk-Rollups den Benutzern, ihre Gelder auf das Mainnet zu transferieren, ohne mit den Operators zusammenarbeiten zu müssen, indem sie den Token-Besitz über die Datenverfügbarkeit nachweisen.
Ähnlich wie Optimistic Rollups implementieren auch zk-Rollups einen Off-Chain-Ausführungsmechanismus, um die Geschwindigkeit der Transaktionsausführung zu erhöhen.
Unterschiede zwischen zk-Rollups und Optimistic Rollups
Nachfolgend findest du eine Zusammenfassung der Unterschiede zwischen Optimistic Rollups und zk-Rollups.
Wie geht es weiter mit Zero-Knowledge Rollups und Optimistic Rollups?
Die Zukunft von Zero-Knowledge Rollups und Optimistic Rollups steht noch in den Sternen. Da immer mehr Menschen Kryptowährungen und Blockchain nutzen, können Rollups eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Blockchain-Effizienz spielen. Blockchains werden wahrscheinlich weiterhin verschiedene Skalierungslösungen testen, darunter Sharding, Rollups und Layer 0. Wir könnten auch sehen, dass neue Lösungen entwickelt und implementiert werden, entweder zusammen mit oder anstelle von Rollups.
Fazit
Da die Nachfrage nach Kryptowährungen gestiegen ist und die Grenzen der aktuellen Blockchains erweitert hat, werden viele verschiedene Skalierungslösungen vorgeschlagen. In diesem Artikel haben wir die inhärenten Unterschiede zwischen zwei Arten von Rollups untersucht, Optimistic Rollups und zk-Rollups. In dem Maße, wie Rollup-Lösungen in der Praxis erprobt werden, wird vielleicht irgendwann eine überlegene Variante entwickelt, die uns helfen könnte, eine ausreichend hohe Skalierbarkeit zu erreichen, die der Blockchain-Technologie zum endgültigen Durchbruch verhilft.
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