Obwohl die Blockchain-Technologie vielversprechend ist, ist ihre größte Schwäche die mangelnde Interoperabilität. Dies führt dazu, dass verschiedene Blockchains nicht miteinander kommunizieren oder Daten austauschen können.

Dies kann als Blockchain-Problem des „Turms zu Babel“ bezeichnet werden. Aufgrund dieser Fragmentierung müssen Benutzer zwischen mehreren inkompatiblen Technologien wählen, was die breite Akzeptanz von Kryptowährungen verhindert.

Was ist die Hauptursache für dieses Problem? Blockchains sind von Natur aus isolierte Systeme mit spezifischen Protokollen und Standards, die für alle Vorgänge ein einziges Hauptbuch erfordern.

Die Kommunikation zwischen zwei Blockchains ist wie der Versuch, zwischen zwei Sprachen ohne Übersetzer zu kommunizieren. Die beiden können nicht kommunizieren, bis sie eine gemeinsame Sprache gefunden haben.

Heißt das, wir sollten es gar nicht erst versuchen und einfach akzeptieren, dass Krypto als einheitliche Branche nicht funktionieren kann, da Blockchains keine Kommunikation ermöglichen? Die gute Nachricht ist, dass es Techniken gibt, mit denen die Interoperabilität zwischen Blockchain-Netzwerken erleichtert werden kann.

Diese Bemühungen scheinen zum jetzigen Zeitpunkt jedoch nicht auszureichen, und die Entwickler sollten diesem Problem mehr Aufmerksamkeit schenken.

Da ein Großteil der wirtschaftlichen Aktivität in isolierten Netzwerken stattfindet, wird immer deutlicher, dass das Web 3.0 robuste kettenübergreifende Interoperabilitätslösungen benötigt, die eine sichere Übertragung von Token und Daten über Blockchains hinweg ermöglichen.

Auf welche Weise können Blockchains interagieren? Im Folgenden finden Sie einige gängige Interoperabilitätstechniken.

Seitenketten

Obwohl Sidechains oft mit anderen Layer-2-Lösungen in einen Topf geworfen werden, unterscheiden sie sich tatsächlich von diesen. Im Allgemeinen bestehen Sidechains aus zwei verschiedenen Blockchains – der Mainchain und der Sidechain – die durch ein kettenübergreifendes Kommunikationsprotokoll miteinander verbunden sind.

Durch sie können digitale Vermögenswerte und Transaktionen vom Blockchain-Mainnet in eine separate Blockkette übertragen werden. Daher können sie schneller verarbeitet und überprüft werden, ohne das Netzwerk zu verlangsamen.

Sidechains sind wie Ihr täglicher Arbeitsweg, bei dem Sie die HOV-Spur benutzen und Ihr Ziel in einem Bruchteil der Zeit erreichen.

Beispiele für Sidechain-Plattformen sind MimbleWimble, das PoA-Netzwerk (Proof of Authority) (jetzt Teil des Gnosis-Ökosystems) und das auf DeFi ausgerichtete RSK.

Relais

Blockchain-Relays sind innerhalb von Blockchains integrierte Systeme, die Ereignisse und/oder Zustände in anderen Blockchains validieren und lesen können.

Mit Relays kann eine Blockchain die Daten anderer Blockchain-Netzwerke überprüfen, ohne auf externe Ressourcen Dritter angewiesen zu sein.

Es ist jedoch sehr schwierig, vorhandene Blockchains zu verbinden, die keine ähnlichen Eigenschaften aufweisen.

Das ist, als würde man versuchen, zwischen zwei Inseln eine Brücke zu bauen, die ein völlig unterschiedliches Terrain aufweisen. Es ist zwar möglich, erfordert jedoch großen Aufwand und Geschick, um die Verbindung herzustellen.

Notarsysteme

Bei Transaktionen im Rahmen der Notarmethode wird ein externer Notar eingesetzt, der das mangelnde Vertrauen der Parteien ausgleicht. Die Rolle eines Notars besteht darin, Blockchain-Ereignisse zu verifizieren und diese Informationen in eine zweite Blockchain einzuspeisen.

Um dies zu erreichen, sollte der Notar in beiden Blockchains registriert sein – der Quelle und dem Ziel.

In Notariatssystemen kann ein Einzelunterschrift-Notar oder ein Mehrfachunterschrift-Notar eingesetzt werden.

Ein Einzelsignatur-Notar sammelt Transaktionsdaten aus einer Quellkette und validiert sie, bevor eine Transaktion auf einer Zielkette initiiert wird. Er wird auch als zentralisierter Notar bezeichnet.

Um kettenübergreifende Interoperabilität mit hoher Transaktionsgeschwindigkeit zu erreichen, sind Notarsysteme mit Einzelsignatur eine großartige Lösung. Der Nachteil dieses Systems besteht darin, dass es auf einer zentralen Stelle basiert.

Darüber hinaus ist es anfällig für Ausfälle und Fehlverhalten einzelner Knoten.

Notare mit mehreren Signaturen erfordern, dass eine von Benutzer 1 in der Quellkette initiierte kettenübergreifende Anfrage von der Mehrheit der Knoten/Notare erfolgreich verifiziert wird. Nachdem die Signaturen mehrerer Knoten verifiziert wurden, wird die entsprechende Transaktion der Zielkette hinzugefügt.

Um byzantinische Fehler zu tolerieren, wird ein byzantinisch-fehlertoleranter Konsensalgorithmus verwendet, sodass kettenübergreifende Transaktionen nur dann verarbeitet und an eine Ziel-Blockchain übertragen werden können, wenn über zwei Drittel der Notare einen Konsens erzielen und die Transaktion unterzeichnen.

Notarsysteme werden von Plattformen wie Herdius – einer dezentralen Austauschplattform – und Bifrost für die Interoperabilität zwischen Blockchains verwendet.

Orakel

Im Wesentlichen ist ein Orakel ein Agent, der externe Daten zur On-Chain-Verarbeitung an die Blockchain-Plattform überträgt. Orakel sind wie die Postboten der Blockchain-Welt, die Off-Chain-Daten an Smart Contracts liefern, damit diese ihre Arbeit erledigen können.

Durch dezentrale Oracle-Dienste können Off-Chain-Daten in Blockchain-fähige Smart Contracts eingespeist werden, indem sichergestellt wird, dass mehrere Ökosysteme auf dieselbe Quelle der Wahrheit verweisen. Damit ein Oracle effektiv ist, muss es vertrauenswürdig sein.

Einige der beliebtesten Orakel der Branche sind Chainlink, Universal Market Access, API3, Band Protocol, Nest Protocol, XYO Network, iExec RLC und WINkLink.

Hash-Zeitsperren

HTLC (Hashed TimeLock Contract) ist eine weitere Blockchain-Interoperabilitätslösung zum Erstellen von Smart Contracts, die Zahlungskanäle ändern können.

Das HTLC ist im Wesentlichen eine Implementierung zeitgebundener Transaktionen im Kryptobereich. Die Transaktion ist ungültig, wenn der Empfänger innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens keinen kryptografischen Zahlungsnachweis vorlegt.

Das Lightning Network von Bitcoin ist eine vorgeschlagene Implementierung von HTLCs mit bidirektionalen Zahlungskanälen, die sichere Peer-to-Peer-Zahlungen ermöglichen.

Die Architektur der Zahlungskanäle ermöglicht es jedem Peer im Netzwerk, jedem anderen Peer Zahlungen zu leisten, auch wenn zwischen ihnen kein direkter Kanal geöffnet ist.

Kreuzkettenbrücken

Derzeit erweisen sich Cross-Chain-Bridges als vielversprechende Lösung, um die Interaktion zwischen Blockchain-Netzwerken zu ermöglichen.

Cross-Chain-Brücken sollen den Austausch von Daten, Assets und Nachrichten zwischen verschiedenen Blockchain-Netzwerken erleichtern.

Nicht-native Blockchain-Netzwerke sind über eine sichere Verbindung miteinander verbunden, sodass sie miteinander kommunizieren und Transaktionen durchführen sowie Ressourcen und beliebige Daten teilen können.

Es gibt drei Haupttypen von Mechanismen, die Cross-Chain-Brücken antreiben.

  • Beim „Lock and Mint“-Mechanismus werden Token in der Quellkette in einem Smart Contract gesperrt. Anschließend werden verpackte Versionen dieser Token in der Zielkette als IOU-Token geprägt, ein digitaler Vermögenswert, der Schulden zwischen den Parteien darstellt. In der umgekehrten Operation werden verpackte Token in der Zielkette verbrannt, um ihre ursprünglichen Coins aus der Quellkette freizugeben.

  • Beim „Burn and Mint“-Modell wird ein Vermögenswert auf einer Blockchain verbrannt und gleichzeitig die gleiche Menge auf der Zielkette geprägt. Das bedeutet, dass Token in einem Netzwerk ein für alle Mal vernichtet werden – dann wird in einem anderen Netzwerk eine entsprechende Nummer ausgegeben. Der Burn-Prozess wird üblicherweise als kryptografische Technik beschrieben, um einen Nachweis für die Tokenübertragung zu erstellen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Token dauerhaft vernichtet werden, bevor sie in ein anderes Netzwerk übertragen werden.

  • Bei der „Lock and Unlock“-Methode wird der Werttoken in einem Netzwerk gesperrt und in einem anderen Netzwerk entsperrt. So werden Token in einer Blockchain gekapselt und durch einen Smart Contract geschützt, während der Wert in einer anderen Blockchain entsperrt wird. Normalerweise wird dies als Peg-System bezeichnet, bei dem das Verhältnis zwischen dem Sperrwert und dem Entsperrwert bereits festgelegt wurde.

Zu den führenden Cross-Chain-Projekten zählen Polkadot, Blocknet, Cosmos und Wanchain, die sich jeweils auf einen anderen Aspekt der Interoperabilität konzentrieren. Durch die Verwendung von Parachains und nativen Bridges erleichtert Polkadot die Interoperabilität zwischen nicht interoperablen Blockchain-Netzwerken.

Blocknet konzentriert sich mehr auf die Schaffung eines DEX (dezentraler Austausch) zwischen Blockchains. Wanchain stellt sich eine Zukunft vor, in der alle digitalen Assets in einem einzigen Netzwerk gespeichert sind. Cosmos dient als Grundlage für verschiedene Blockchains, mit denen über ein zentrales Protokoll eine Verbindung hergestellt werden kann.

Andere beliebte Blockchain-Brücken sind AnySwap, Binance Bridge und cBridge.

Programmierbare Token-Brücken

Cross-Chain-Brücken können auch mit beliebigen Datennachrichtenfunktionen kombiniert werden, sodass jede Art von Daten zwischen Blockchains verschoben werden kann – nicht nur Token.

Diese programmierbaren Token-Brücken kombinieren Token-Bridging und beliebige Nachrichtenübermittlung und führen einen Smart-Contract-Aufruf aus, sobald Token an die Zielkette übermittelt wurden.

Durch die Verwendung dieser Art von Brücke können kettenübergreifende Funktionen wie das Tauschen, Verleihen, Staking und Hinterlegen von Token in einem Smart Contract auf der Zielkette erleichtert werden.

Es ist, als ob Sie ein Teleportationsgerät hätten, das Sie nicht nur an einen neuen Ort bringt, sondern auch Ressourcen auf Ihr Bankkonto einzahlt, sodass Sie diese gleich nach Ihrer Ankunft nutzen können.

Vertrauensbasierte versus vertrauenslose Blockchain-Brücken

Blockchain-Brücken sind von Natur aus zentralisiert. Wenn ein Benutzer seine Coins über sie in eine andere Form von Kryptowährung umwandeln möchte, muss er die Kontrolle über diese Coins vorübergehend abgeben.

Dies ist vergleichbar mit dem Umtausch ausländischer Währungen bei einer Bank, wo der Einzelne seine aktuelle Währung abgeben muss, um eine andere zu erhalten. Der Wechselkurs kann günstig sein – die Kontrolle über die Gelder liegt jedoch in den Händen der Bank.

Es gibt auch dezentrale Blockchain-Brücken, die Benutzern die Möglichkeit bieten, Münzen ohne das Wissen Dritter zu übertragen. Diese Dienste basieren jedoch auf freiberuflicher Arbeit und sind nicht immer zuverlässig.

Wenn Sie also nach einer sicheren Möglichkeit zum Übertragen von Münzen suchen, müssen Sie eine Brücke finden, der Sie vertrauen können – oder einfach Ihre eigene bauen.

Herausforderungen der Blockchain-Interoperabilität

Blockchain-Brücken bieten viele Vorteile, bringen aber auch viele Herausforderungen mit sich. Die Sicherheit und Integrität der Brücke selbst muss unbedingt gewährleistet sein, da sie als kritische Kommunikationsverbindung zwischen den beiden Netzwerken dient.

Darüber hinaus verfügt jedes Blockchain-Ledger über ein anderes Vertrauensmodell – einige werden von Hunderten von Minern unterstützt, andere nur von wenigen.

Durch die Übertragung von Informationen von einem weniger zuverlässigen Hauptbuch in ein zuverlässigeres kann die robustere Blockchain von Außenstehenden manipuliert und kompromittiert werden.

Wenn die Brücke kompromittiert wird, könnten böswillige Akteure Zugriff auf vertrauliche Informationen oder Vermögenswerte erhalten.

Hacker suchen ständig in bestehenden Blockchain-Brücken nach Schwachstellen und finden diese häufig erfolgreich. In den Jahren 2021 und 2022 wurden rund 2,5 Milliarden US-Dollar von Hackern gestohlen, die Schwachstellen in Brücken ausnutzten.

Wichtig ist auch die Frage der Endgültigkeit – die Garantie, dass die Mittel in der Zielkette verfügbar sind, sobald sie der Quellkette zugewiesen wurden.

Ohne Endgültigkeit kann eine umgekehrte Transaktion in der Quellkette, wie etwa eine Blockneuorganisation, zu Problemen in der Zielkette führen – beispielsweise zu nicht gedeckten Bridge-Tokens.

Dies ist vergleichbar mit dem Bau eines Torbogens, bei dem die beiden Seiten perfekt synchron sein müssen, damit es funktioniert. Wenn eine Seite leicht abweicht, bricht die gesamte Struktur zusammen.

Ohne Endgültigkeitsgarantie ist die Brücke zwischen den beiden Ketten ebenso anfällig für Einstürze.

Abschließende Gedanken

Die Interoperabilität zwischen Blockchains bietet viele Vorteile. Durch interoperable Smart Contracts können Branchen wie das Gesundheitswesen und die Rechtsbranche Daten zwischen privaten und öffentlichen Blockchains austauschen und so die Schaffung von Web 3.0-Plattformen erleichtern, die zuvor undenkbar waren.

Durch die Blockchain-Interoperabilität können möglicherweise auch Transaktionen und Wallets mit mehreren Token ermöglicht werden, was das Benutzererlebnis von Kryptowährungen verbessert.

Darüber hinaus können Branchen und Unternehmen, die Blockchain verwenden, Daten und Werte einfacher übertragen, wenn sie ihre Blockchains verbinden können.

Die Zukunft der Blockchain-Technologie wird durch die Effizienz, Wirksamkeit und Benutzerfreundlichkeit von Blockchain-Interoperabilitätslösungen bestimmt.

Wie das Sprichwort sagt: „Überqueren Sie die Brücke, wenn Sie dort ankommen.“

So etwas gibt es für Kryptoentwickler nicht. Sie müssen, wie ich in meinem letzten Interview erwähnte, jetzt diese Brücke für die Zukunft des Web 3.0 bauen – und dürfen nicht warten, bis es irgendwann soweit ist.

Und wir müssen sicherstellen, dass die Brücke stark und sicher ist. Sonst geraten wir in Krypto-Gewässer mit Haien in Konflikt.