In Kürze

Schicht 1 (erste Schicht) bezieht sich auf ein zugrunde liegendes Netzwerk wie Bitcoin, BNB Chain oder Ethereum und die zugrunde liegende Infrastruktur. Layer-1-Blockchains können Transaktionen authentifizieren und abschließen, ohne dass ein weiteres Netzwerk erforderlich ist. Wie wir bei Bitcoin gesehen haben, ist es sehr schwierig, die Skalierbarkeit eines Layer-1-Netzwerks zu verbessern. Aus diesem Grund haben Entwickler eine Lösung entwickelt, um Layer-2-Protokolle basierend auf Layer-1-Netzwerken zu erstellen, um Sicherheit und Konsens zu gewährleisten. Das Lightning Network von Bitcoin ist ein Beispiel für ein Layer-2-Protokoll. Es ermöglicht Benutzern, Transaktionen frei durchzuführen, bevor sie in der Hauptkette aufgezeichnet werden.

Einführen

Schicht 1 und Schicht 2 sind Begriffe, die uns helfen, die Architektur verschiedener Blockchains, Projekte und Entwicklungstools zu verstehen. Wenn Sie sich jemals über die Beziehung zwischen Polygon und Ethereum oder Polkadot und seinen Parachains Gedanken gemacht haben, ist es hilfreich, sich über die verschiedenen Blockchain-Ebenen zu informieren.

Was ist Schicht 1?

Layer-1-Netzwerk ist ein anderer Name für eine Basis-Blockchain. BNB Smart Chain (BNB), Ethereum (ETH), Bitcoin (BTC) und Solana sind allesamt Layer-1-Protokolle. Wir nennen sie Layer-1, weil dies die Hauptnetzwerke in ihren Ökosystemen sind. Im Gegensatz zu Layer 1 haben wir Off-Chain-Lösungen und Layer-2-Lösungen, die auf Hauptketten basieren.

Mit anderen Worten: Ein Protokoll ist Schicht 1, wenn es Transaktionen auf seiner eigenen Blockchain verarbeitet und abschließt. Es verfügt außerdem über einen eigenen nativen Token, der zur Zahlung von Transaktionsgebühren verwendet wird.

Erweitern Sie Ebene 1

Ein häufiges Problem bei Layer-1-Netzwerken ist ihre Unfähigkeit zur Skalierung. Bitcoin und andere große Blockchains hatten in Zeiten erhöhter Nachfrage Schwierigkeiten, Transaktionen abzuwickeln. Bitcoin verwendet einen Proof of Work (PoW)-Konsensmechanismus, der viele Rechenressourcen erfordert.

Während PoW für Dezentralisierung und Sicherheit sorgt, neigen PoW-Netzwerke auch dazu, langsamer zu werden, wenn das Transaktionsvolumen zu hoch ist. Dies verlängert die Transaktionsbestätigungszeiten und verteuert die Gebühren.

Blockchain-Entwickler arbeiten seit Jahren an Skalierbarkeitslösungen, aber es gibt immer noch viele Diskussionen über die besten Alternativen. Um Ebene 1 zu erweitern, gibt es folgende Optionen:

1. Erhöhen Sie die Blockgröße, sodass in jedem Block mehr Transaktionen verarbeitet werden können.

2. Ändern Sie den verwendeten Konsensmechanismus, beispielsweise mit dem bevorstehenden Ethereum 2.0-Update.

3. Sharding implementieren. Eine Art Datenbankpartition.

Verbesserungen auf Ebene 1 erfordern viel Arbeit. In vielen Fällen sind nicht alle Netzwerknutzer mit der Änderung einverstanden. Dies könnte zu einer Spaltung der Community oder sogar zu einem Hard Fork führen, wie es 2017 bei Bitcoin und Bitcoin Cash der Fall war.

SegWit

Ein Beispiel für eine Lösung für die Skalierung der Schicht 1 ist SegWit (segmentierter Zeuge) von Bitcoin. Dieses Protokoll erhöhte den Durchsatz von Bitcoin, indem es die Art und Weise änderte, wie Blockdaten organisiert sind (digitale Signaturen sind nicht mehr Teil der Transaktionseingaben). Durch die Änderung wurde mehr Platz für Transaktionen pro Block frei, ohne die Sicherheit des Netzwerks zu beeinträchtigen. SegWit wurde über einen abwärtskompatiblen Soft Fork implementiert. Mit anderen Worten: Bitcoin-Knoten, die SegWit nicht aktualisieren, können weiterhin Transaktionen verarbeiten.

Was ist eine Sharding-Schicht?

Sharding ist eine beliebte Layer-1-Skalierungslösung zur Erhöhung des Transaktionsdurchsatzes. Bei dieser Technik handelt es sich um eine Form der Datenbankpartitionierung, die auf verteilte Blockchain-Ledger angewendet werden kann. Das Netzwerk und die Knoten sind in verschiedene Segmente unterteilt, um die Arbeitslast zu verteilen und die Transaktionsgeschwindigkeit zu verbessern. Jeder Shard verwaltet einen Teil der gesamten Netzwerkaktivität, was bedeutet, dass er über unterschiedliche Transaktionen, Knoten und Blöcke verfügt.

Beim Sharding ist es nicht erforderlich, dass jeder Knoten eine vollständige Kopie der gesamten Blockchain verwaltet. Stattdessen meldet jeder Knoten die abgeschlossene Arbeit an die Hauptkette zurück, um seinen lokalen Datenstatus, einschließlich Adresssalden und anderen Schlüsselmetriken, mitzuteilen.

Vergleichen Sie Schicht 1 mit Schicht 2

Wenn es um Innovation geht, kann nicht alles auf Ebene 1 gelöst werden. Aufgrund technologischer Einschränkungen sind bestimmte Änderungen im Haupt-Blockchain-Netzwerk nur schwer oder nahezu unmöglich umzusetzen. Beispielsweise führt Ethereum ein Upgrade auf Proof of Stake (PoS) durch, aber der Prozess hat Jahre gedauert.

Einige Anwendungsfälle funktionieren aufgrund von Skalierbarkeitsproblemen einfach nicht mit Schicht 1. Ein echtes Blockchain-Spiel kann aufgrund langer Transaktionszeiten das Bitcoin-Netzwerk nicht nutzen. Allerdings möchte das Spiel möglicherweise immer noch die Sicherheit und Dezentralisierung der Schicht 1 nutzen. Es ist am besten, das Spiel auf einem Netzwerk aufzubauen, das über eine Lösung der Schicht 2 verfügt.

Lightning-Netzwerk

Layer-2-Lösungen bauen auf Layer 1 auf und verlassen sich darauf, ihre Transaktionen abzuschließen. Ein berühmtes Beispiel ist das Lightning Network. Bei starkem Datenverkehr kann die Verarbeitung von Transaktionen im Bitcoin-Netzwerk Stunden dauern. Lightning Network ermöglicht Benutzern schnelle Zahlungen in Bitcoin außerhalb der Hauptkette und der Endsaldo wird an die Hauptkette zurückgemeldet. Dabei werden im Wesentlichen alle Transaktionen aller Beteiligten in einem endgültigen Datensatz gebündelt, was Zeit und Ressourcen spart.

Beispiel einer Layer-1-Blockchain

Nachdem wir nun verstanden haben, was Schicht 1 ist, schauen wir uns einige Beispiele an. Es gibt viele Layer-1-Blockchains mit vielen einzigartigen Supportfunktionen und Anwendungen. Es sind nicht nur Bitcoin und Ethereum, und jedes Netzwerk hat unterschiedliche Lösungen, um die drei größten Probleme der Blockchain-Technologie zu lösen: Dezentralisierung, Sicherheit und Skalierbarkeit.

Elrond

Elrond ist ein 2018 gegründetes Layer-1-Netzwerk, das Sharding nutzt, um die Netzwerkleistung und Skalierbarkeit zu verbessern. Die Elrond-Blockchain kann mehr als 100.000 Transaktionen pro Sekunde (TPS) verarbeiten. Seine beiden wichtigsten Alleinstellungsmerkmale sind das Proof of Security (SPoS)-Konsensprotokoll und die Adaptive State Allocation.

Die Sharding-Anpassung erfolgt durch Shard-Splits und Shard-Merges, wenn das Netzwerk Benutzer verliert oder hinzugewinnt. Die gesamte Architektur des Netzwerks wird aufgeschlüsselt, einschließlich seines Zustands und seiner Transaktionen. Validatoren bewegen sich auch zwischen Shards, wodurch das Risiko einer böswilligen Übernahme eines Shards verringert wird.

Elronds nativer Token EGLD wird für Transaktionsgebühren, DApp-Bereitstellung und Belohnungen von Benutzern für die Teilnahme am Validierungsmechanismus des Netzwerks verwendet. Darüber hinaus ist das Elrond-Netzwerk als CO2-negativ zertifiziert, da es mehr CO2 ausgleicht als der PoS-Mechanismus.

Harmonie

Harmony ist ein effizientes Proof of Stake (EPoS) Layer-1-Netzwerk mit Sharding-Unterstützung. Das Hauptnetzwerk der Blockchain besteht aus vier Shards, von denen jeder parallel neue Blöcke erstellt und überprüft. Ein Shard kann dies in seinem eigenen Tempo tun, was bedeutet, dass alle Shards unterschiedliche Blockhöhen haben können.

Harmony nutzt derzeit eine „Cross-Chain Finance“-Strategie, um Entwickler und Nutzer anzulocken. Eine wichtige Rolle spielen vertrauenswürdige Brücken mit Ethereum (ETH) und Bitcoin, die es Benutzern ermöglichen, ihre Token ohne die üblichen Verwahrungsrisiken von Brücken auszutauschen. Die Vision von Harmony besteht darin, Web3 auf der Grundlage dezentraler autonomer Organisationen (DAOs) und wissensfreier Beweise zu skalieren.

Die Zukunft von DeFi (Decentralized Finance) scheint auf Multi-Chain- und Cross-Chain-Plattformen zu basieren, was die Bridge-Dienste von Harmony für Benutzer attraktiv macht. NFT-Infrastruktur, DAO-Tools und Brücken zwischen Protokollen sind wichtige Bereiche.

Der native Token von Harmony ist ONE, der zur Zahlung von Netzwerktransaktionsgebühren verwendet wird. Es kann auch eingesetzt werden, um am Konsens- und Governance-Mechanismus von Harmony teilzunehmen. Dies hilft erfolgreichen Validatoren, Blockbelohnungen und Transaktionsgebühren zu erhalten.

Stirn

Celo ist ein Layer-1-Netzwerk, das 2017 von Go Ethereum (Geth) abgespalten wurde. Es hat jedoch einige wesentliche Änderungen vorgenommen, darunter die Implementierung von PoS und einem separaten Adressierungssystem. Das Celo Web3-Ökosystem umfasst DeFi, NFTs und Zahlungslösungen mit über 100 Millionen bestätigten Transaktionen. Auf Celo kann jeder eine Telefonnummer oder E-Mail-Adresse als öffentlichen Schlüssel verwenden. Diese Blockchain läuft problemlos auf Standardcomputern und erfordert keine spezielle Hardware.

Der Haupttoken von Celo ist CELO, ein Standard-Utility-Token für Transaktionen, Sicherheit und Belohnungen. Das Celo-Netzwerk verfügt auch über die Stablecoins cUSD, cEUR und cREAL. Sie werden von Benutzern erstellt und ihre Pegs werden durch einen Mechanismus verwaltet, der dem DAI von MakerDAO ähnelt. Darüber hinaus können mit Celo-Stablecoins getätigte Transaktionen mit jedem anderen Celo-Vermögenswert abgewickelt werden.

Das Adresssystem und die Stablecoins von CELO zielen darauf ab, Kryptowährungen zugänglicher zu machen und die Akzeptanz zu verbessern. Die Volatilität des Kryptowährungsmarktes und die Schwierigkeiten für Neulinge können viele Menschen entmutigen.

THORChain

THORChain ist eine kettenübergreifende, erlaubnislose dezentrale Börse (DEX). Es handelt sich um ein Layer-1-Netzwerk, das mit dem Cosmos SDK erstellt wurde. Es nutzt außerdem den Tendermint-Konsensmechanismus zur Validierung von Transaktionen. Das Hauptziel von THORChain besteht darin, dezentrale kettenübergreifende Liquidität zu ermöglichen, ohne dass Vermögenswerte gebunden oder verpackt werden müssen. Für Multi-Chain-Investoren bringt die Verankerung und Bündelung zusätzliche Risiken mit sich.

Tatsächlich fungiert THORChain als Tresormanager, der Ein- und Auszahlungen verfolgt. Dies trägt dazu bei, dezentrale Liquidität zu schaffen und zentralisierte Vermittler zu eliminieren. RUNE ist der native Token von THORChain, der zur Zahlung von Transaktionsgebühren sowie für Governance, Sicherheit und Authentifizierung verwendet wird.

Das Automated Market Maker (AMM)-Modell von THORChain verwendet RUNE als Basispaar, was bedeutet, dass Sie RUNE gegen jeden anderen unterstützten Vermögenswert austauschen können. In gewisser Weise funktioniert das Projekt wie ein kettenübergreifender Uniswap, mit RUNE als Abwicklungsvermögenswert und der Unterstützung der Liquiditätspools.

Kava

Kava ist eine Layer-1-Blockchain, die die Geschwindigkeit und Interoperabilität von Cosmos mit der Entwicklerunterstützung von Ethereum kombiniert. Mithilfe einer „Co-Chain“-Architektur verfügt Kava Network über eine separate Blockchain für die Entwicklungsumgebungen EVM und Cosmos SDK. Zusammen mit der IBC-Unterstützung auf der Cosmos-Co-Chain ermöglicht dies Entwicklern die Bereitstellung dezentraler Anwendungen, die nahtlos zwischen den Ökosystemen Cosmos und Ethereum interagieren.

Kava nutzt den Tendermint PoS-Konsensmechanismus und bietet so eine starke Skalierbarkeit für Anwendungen in der EVM-Co-Chain. Das von KavaDAO finanzierte Kava Network verfügt außerdem über offene On-Chain-Entwickleranreize, die die 100 besten Projekte in jeder Co-Chain basierend auf ihrer Akzeptanz belohnen.

Kava verfügt über einen nativen Governance- und Utility-Token namens KAVA und einen an den US-Dollar gekoppelten Stablecoin namens USDX. KAVA wird zur Zahlung von Transaktionsgebühren verwendet und von Validatoren eingesetzt, um einen Netzwerkkonsens herzustellen. Benutzer können ihre eingesetzten KAVA an Validatoren delegieren, um einen Teil der generierten KAVA zu verdienen. Stakeholder und Validatoren können auch über Governance-Vorschläge abstimmen, die über die Parameter des Netzwerks entscheiden.

IoTeX

IoTeX ist ein 2017 gegründetes Layer-1-Netzwerk mit dem Schwerpunkt auf der Kombination von Blockchain mit dem Internet der Dinge. Dadurch können Benutzer die von ihren Geräten generierten Daten steuern und so „maschinengestützte DApps, Inhalte und Dienste“ ermöglichen. Ihre persönlichen Daten sind wertvoll und ihre Verwaltung über Blockchain trägt dazu bei, einen sicheren Besitz zu gewährleisten.

Die Kombination aus Hardware und Software von IoTeX bietet eine neue Lösung, mit der Menschen die Kontrolle über ihre Privatsphäre und Daten übernehmen können, ohne das Benutzererlebnis zu beeinträchtigen. Das System, das es Benutzern ermöglicht, digitale Assets aus realen Daten zu verdienen, heißt MachineFi.

IoTeX hat zwei bemerkenswerte Hardwareprodukte veröffentlicht, Ucam und Pebble Tracker. Ucam ist eine fortschrittliche Heimsicherheitskamera, mit der Benutzer ihr Zuhause von überall und in absoluter Privatsphäre überwachen können. Pebble Tracker ist ein intelligentes GPS mit 4G-Unterstützung und Track-and-Trace-Funktionen. Es erfasst nicht nur GPS-Daten, sondern auch Echtzeit-Umgebungsdaten, einschließlich Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftqualität.

In Bezug auf die Blockchain-Architektur verfügt IoTeX über mehrere darauf aufbauende Layer-2-Protokolle. Diese Blockchain bietet Tools zum Erstellen benutzerdefinierter Netzwerke mit IoTeX in Perfektion. Diese Ketten können auch miteinander interagieren und Informationen über IoTeX austauschen. Entwickler können dann ganz einfach eine neue untergeordnete Kette erstellen, um die spezifischen Anforderungen ihres IoT-Geräts zu erfüllen. Die Währung von IoTeX ist IOTX und wird für Transaktionsgebühren, Einsätze, Governance und Netzwerkvalidierung verwendet.

Zusammenfassung

Das heutige Blockchain-Ökosystem besteht aus Layer-1-Netzwerken und Layer-2-Protokollen. Es ist leicht, diese beiden Konzepte zu verwechseln, aber sobald man die Kerngrundlagen versteht, sollte es einfacher sein, die Gesamtstruktur und Architektur zu verstehen. Dieses Wissen ist nützlich, wenn Sie neue Blockchain-Projekte erforschen, insbesondere wenn sie sich auf Netzwerkinteroperabilität und kettenübergreifende Lösungen konzentrieren.