Zusammenfassung

(wie Bitcoin, Binance Chain, Ethereum) und die Infrastruktur dieser Netzwerke. Die Layer-1-Blockchain kann Transaktionen ohne Beteiligung anderer Netzwerke verifizieren und abschließen. Wie Bitcoin bewiesen hat, ist es sehr schwierig, die Skalierbarkeit von Layer-1-Netzwerken zu verbessern. Um dieses Problem zu lösen, haben Entwickler Layer-2-Protokolle erstellt, die auf der Sicherheit und dem Konsens von Layer-1-Netzwerken basieren. Das Lightning Network von Bitcoin ist ein typisches Beispiel für ein Layer-2-Protokoll. Das Lightning Network ermöglicht es Benutzern, kostenlose Transaktionen durchzuführen, bevor sie diese in die Hauptkette schreiben.

Einführung

Die Begriffe Layer 1 und Layer 2 können uns helfen, die Architektur verschiedener Blockchains, Projekte und Entwicklungstools zu verstehen. Wenn Sie sich jemals gefragt haben, welche Beziehung zwischen Polygon und Ethereum oder zwischen Polkadot und seinen Parachains besteht, kann das Verständnis der verschiedenen Blockchain-Ebenen dabei helfen, das Rätsel zu lösen.

Was ist Schicht 1?

Layer-1-Netzwerk ist ein anderer Name für die zugrunde liegende Blockchain. Binance Smart Chain (BNB), Ethereum (ETH), Bitcoin (BTC) und Solana sind allesamt Layer-1-Protokolle. Wir nennen sie Layer 1, weil sie die wichtigsten Netzwerke in ihrem Ökosystem sind. Im Gegensatz dazu basieren sowohl Off-Chain-Lösungen als auch Layer-2-Lösungen auf der Hauptkette.

Mit anderen Worten: Ein Layer-1-Protokoll ist in der Lage, Transaktionen auf seiner eigenen Blockchain zu verarbeiten und abzuschließen, während es gleichzeitig seinen eigenen nativen Token mitbringt, um die Transaktionsgebühren zu bezahlen.

Layer-1-Erweiterung

Layer-1-Netzwerke haben im Allgemeinen Schwierigkeiten, ihre Kapazität zu erweitern. Angesichts der wachsenden Transaktionsnachfrage versuchen Bitcoin und andere große Blockchains, Transaktionen schneller abzuwickeln. Der von Bitcoin verwendete Proof-of-Work (PoW)-Konsensmechanismus erfordert viele Rechenressourcen.​

PoW berücksichtigt sowohl Dezentralisierung als auch Sicherheit, aber während der Haupttransaktionszeiten verlangsamt sich die Netzwerkgeschwindigkeit dennoch, was zu längeren Transaktionsbestätigungszeiten und höheren Gebühren führt.

Blockchain-Entwickler arbeiten seit Jahren an Skalierbarkeitslösungen, konnten sich jedoch noch nicht auf die optimale Alternative einigen. Zu den Optionen für die Layer-1-Erweiterung gehören:

1. Erweitern Sie die Blockgröße, sodass jeder Block mehr Transaktionen verarbeiten kann.

2. Ändern Sie den Konsensmechanismus. Die kommende Version von Ethereum 2.0 übernimmt diese Lösung.

3. Implementieren Sie Sharding und teilen Sie die Datenbank auf.

Die Verbesserung von Layer 1 erfordert viel Aufwand. In vielen Fällen sind nicht alle Internetnutzer mit solchen Änderungen einverstanden. Dies könnte zu einer Spaltung der Community oder sogar zu einem Hard Fork führen. Die Aufspaltung von Bitcoin in Bitcoin Cash im Jahr 2017 war das Ergebnis der Hard Fork.

Getrennter Zeuge (SegWit)

SegWit (Segregated Witness) von Bitcoin ist ein Beispiel für eine Layer-1-Skalierungslösung. Segwit erhöht den Durchsatz von Bitcoin, indem es die Art und Weise ändert, wie Blockdaten organisiert werden (Entfernung digitaler Signaturen aus Transaktionsdaten). Dadurch wird Blockplatz frei, sodass mehr Transaktionen pro Block verarbeitet werden können, ohne die Sicherheit des Netzwerks zu beeinträchtigen. Segwit wird über einen rückwärtskompatiblen Soft Fork implementiert. Dies bedeutet, dass Bitcoin-Knoten, die nicht mit Segregated Witness (SegWit) aktualisiert wurden, weiterhin Transaktionen verarbeiten können.

Was ist Layer-1-Sharding?

Sharding ist eine gängige Layer-1-Skalierungslösung, mit der der Durchsatz von Transaktionen erhöht werden kann. Dabei handelt es sich um eine Datenbankpartitionierungstechnologie, die auf das Distributed Ledger einer Blockchain angewendet werden kann. Das Netzwerk und die darauf befindlichen Knoten sind in verschiedene Shards aufgeteilt, um die Arbeitslast gleichmäßig zu verteilen und die Transaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen. Jeder Shard wickelt einen Teil der Aktivität des gesamten Netzwerks ab, d. h. jeder Shard hat seine eigenen Transaktionen, seine eigenen Knoten und seine eigenen unabhängigen Blöcke.

Nach dem Sharding ist es nicht erforderlich, auf jedem Knoten eine vollständige Kopie der Blockchain aufzubewahren. Jeder Knoten schreibt die abgeschlossene Arbeit in die Hauptkette und teilt lokale Daten in Echtzeit, einschließlich Adresssaldo und anderen Schlüsselparametern.

Vergleich zwischen Schicht 1 und Schicht 2

Es gibt einige Engpässe in Layer 1, die nicht behoben werden können. Aufgrund technischer Einschränkungen ist es schwierig oder nahezu unmöglich, bestimmte Änderungen im Blockchain-Mainnet umzusetzen. Beispielsweise ist Ethereum dabei, auf ein Proof-of-Stake (PoS)-System umzusteigen, aber der gesamte Prozess hat mehrere Jahre gedauert.

Layer 1 selbst ist aufgrund von Skalierbarkeitsproblemen für einige Anwendungsfälle nicht geeignet. Der Transaktionsprozess im Bitcoin-Netzwerk dauert so lange, dass es praktisch unmöglich ist, ein Blockchain-Spiel im Netzwerk auszuführen. Entwickler von Spielen möchten jedoch möglicherweise weiterhin die Sicherheit und die dezentralen Eigenschaften von Layer 1 nutzen. Dann ist es am besten, eine Layer-2-Lösung in diesem Netzwerk aufzubauen.

Lightning-Netzwerk

Layer-2-Lösungen basieren auf Layer 1 und stützen sich bei der Abwicklung von Transaktionen auf Layer 1. Das Lightning Network ist ein berühmtes Beispiel. In Spitzenverkehrszeiten kann es Stunden dauern, bis eine Transaktion im Bitcoin-Netzwerk abgeschlossen ist. Das Lightning Network ermöglicht es Benutzern, Bitcoin für schnelle Zahlungen innerhalb der Hauptkette zu verwenden und den Restbetrag später an die Hauptkette zu übermitteln. Dies spart Zeit und Ressourcen, indem alle Transaktionen in einem endgültigen Datensatz zusammengefasst werden.​

Beispiel einer Layer-1-Blockchain

Wir haben gesehen, was Layer 1 ist. Schauen wir uns nun einige Beispiele an. Es gibt viele Arten von Layer-1-Blockchains. Viele Blockchains unterstützen einzigartige Anwendungsfälle. Nicht alle Blockchains sind wie Bitcoin oder Ethereum. Um das Blockchain-Dreiecksproblem zu lösen und ein gutes Gleichgewicht zwischen Sicherheit, Dezentralisierung und Skalierbarkeit zu erreichen, verfügt jedes Netzwerk über seine eigenen Lösungen.

Elrond

Elrond ist ein Layer-1-Netzwerk, das 2018 gegründet wurde. Das Netzwerk nutzt Sharding-Technologie, um Leistung und Skalierbarkeit zu verbessern. Die Elrond-Blockchain kann über 100.000 Transaktionen pro Sekunde verarbeiten. Das Security Proof of Stake (SPoS)-Konsensprotokoll und das adaptive State Sharding sind seine beiden einzigartigen Merkmale.

Adaptives State-Sharding bezieht sich auf die Aufteilung oder Zusammenführung von Shards, wenn die Anzahl der Netzwerkbenutzer zunimmt oder abnimmt. Die gesamte Architektur des Netzwerks, einschließlich seines Zustands und seiner Transaktionen, wird fragmentiert. Außerdem werden Validatoren verschiedenen Shards zugewiesen, um das Risiko einer böswilligen Übernahme der Shards zu verringern.

Elronds nativer Token EGLD wird verwendet, um Transaktionsgebühren zu begleichen, DApps bereitzustellen und Benutzer zu belohnen, die am Verifizierungsmechanismus des Netzwerks teilnehmen. Gleichzeitig hat das Elrond-Netzwerk eine Zertifizierung für negative Kohlendioxidemissionen erhalten und die Menge an Kohlendioxid, die es ausgleicht, übersteigt die Emissionen des PoS-Mechanismus.

Harmonie

Harmony ist ein Layer-1-Netzwerk, das Effective Proof of Stake (EPoS) und Sharding-Technologie verwendet. Es gibt vier Shards im Blockchain-Mainnet und neue Blöcke werden gleichzeitig erstellt und überprüft. Jeder Shard läuft mit seiner eigenen Geschwindigkeit und unterschiedlichen Blockhöhen.

Derzeit implementiert Harmony eine „Cross-Chain-Finanzierungs“-Strategie, um Entwickler und Benutzer anzulocken. Die vertrauenswürdige Cross-Chain-Brücke, die Ethereum und Bitcoin verbindet, ermöglicht es Benutzern, Token ohne die bei Brücken üblichen Verwahrungsrisiken einzulösen, was eine wichtige Rolle in der Strategie von Harmony spielt. Harmony verlässt sich auf dezentrale autonome Organisationen (DAOs) und wissensfreie Beweise, um seine Kernvision der Skalierung von Web3 zu verwirklichen.

Multi-Chain und Cross-Chain scheinen die zukünftige Entwicklungsrichtung von DeFi (dezentrale Finanzierung) zu sein, was den Überbrückungsdienst von Harmony für Benutzer attraktiver macht. Die nicht fungible Token-Infrastruktur, DAO-Tools und die Überbrückung zwischen Protokollen sind Schwerpunkte von Harmony.

Sein nativer Token ONE wird zur Zahlung von Netzwerktransaktionsgebühren verwendet. Benutzer können auch Token verpfänden, um am Konsensmechanismus und der Governance von Harmony teilzunehmen. Validatoren, die erfolgreich teilnehmen, erhalten Blockbelohnungen und Transaktionsgebühren.

Stirn

Celo ist ein Layer-1-Netzwerk, das aus der Go-Ethereum-Abzweigung im Jahr 2017 hervorgegangen ist. Nach der Abzweigung hat das Netzwerk einige große Änderungen erfahren, darunter die Implementierung von PoS und die Aktivierung eines eindeutigen Adresssystems. Das Celo Web3-Ökosystem umfasst dezentrale Finanzen, nicht fungible Token und Zahlungslösungen. Das Netzwerk hat mehr als 100 Millionen Transaktionen bestätigt. Auf Celo kann jeder eine Telefonnummer oder E-Mail-Adresse als öffentlichen Schlüssel verwenden. Für den Betrieb einer Blockchain ist keine spezielle Hardware erforderlich, und Standardcomputer können damit problemlos umgehen.

Der Haupttoken von Celo, CELO, ist ein Standard-Utility-Token, der für Sicherheit, Transaktionen und Belohnungen verwendet wird. Das Netzwerk verwendet auch cUSD, cEUR und cREAL als Stablecoins. Diese Token werden von Benutzern generiert und haben eine stabile Bindung, ähnlich dem DAI-Token von MakerDAO. Darüber hinaus können mit dem Celo-Stablecoin getätigte Transaktionen mit jedem anderen Celo-Vermögenswert bezahlt werden.

Die Volatilität und Schwierigkeit des Einstiegs in den Kryptowährungsmarkt werden viele Menschen abschrecken, und der Zweck der Verwendung von Adresssystemen und Stablecoins durch Celo besteht darin, den Komfort zu verbessern und dadurch die Kryptowährung zu fördern.

THORChain

THORChain ist eine kettenübergreifende, erlaubnisfreie dezentrale Handelsplattform (DEX). Dieses Layer-1-Netzwerk wird mit dem Cosmos SDK aufgebaut und überprüft Transaktionen über den Tendermint-Konsensmechanismus. Das Hauptziel von THORChain besteht darin, eine dezentrale kettenübergreifende Liquidität zu erreichen und den Prozess der Vermögensbindung oder -verpackung zu eliminieren, sodass kettenübergreifende Anleger nicht die zusätzlichen Risiken tragen müssen, die beides mit sich bringt.

Während des Betriebs übernimmt THORChain die Rolle eines Tresoradministrators, der dezentrale Liquidität schafft und zentralisierte Vermittler durch die Überwachung des Zugriffs und der Auszahlung beseitigt. RUNE ist der native Token von THORChain und wird zur Zahlung von Transaktionsgebühren, zur Teilnahme an der Governance, zur Überprüfung von Transaktionen und zum Schutz der Netzwerksicherheit verwendet.​

Das Automated Market Maker (AMM)-Modell von THORChain verwendet RUNE als Basiswährung, und Benutzer können RUNE zum Umtausch gegen alle anderen unterstützten Vermögenswerte verwenden. In gewisser Weise ähnelt der Betrieb des Projekts dem kettenübergreifenden Uniswap und dient als Abwicklungsvermögenswert und sicherer Vermögenswert des Liquiditätspools im Projekt.

Kava

Kava ist eine Layer-1-Blockchain, die die Geschwindigkeit und Interoperabilität von Cosmos mit der Entwicklerunterstützung von Ethereum kombiniert. Das Kava-Netzwerk verwendet eine „Common Chain“-Architektur, die sich durch die Bereitstellung unterschiedlicher Ketten für die Entwicklungsumgebungen EVM und Cosmos SDK auszeichnet. Mit der IBC-Unterstützung in der gemeinsamen Kette von Cosmos können von Entwicklern bereitgestellte dezentrale Anwendungen nahtlos zwischen den Ökosystemen Cosmos und Ethereum ausgeführt werden.​

Kava nutzt den Tendermint PoS-Konsensmechanismus, um eine starke Skalierbarkeit für Anwendungen in der gemeinsamen EVM-Kette bereitzustellen. Das Kava-Netzwerk wird von KavaDAO finanziert und der öffentliche Anreizmechanismus für Entwickler in der Kette belohnt die 100 besten Projekte in jeder gemeinsamen Kette basierend auf der Projektnutzung.​

Kava unterstützt zwei Token, nämlich den ursprünglichen Utility-Token und Governance-Token KAVA sowie den an den US-Dollar gekoppelten Stablecoin USDX. KAVA wird zur Zahlung von Transaktionsgebühren verwendet, und Validatoren können Token einsetzen, um einen Netzwerkkonsens zu erzeugen. Benutzer können ihre verpfändeten KAVA-Token Validatoren anvertrauen und einen Teil der ausgegebenen KAVA-Token verdienen. Stakeholder und Validatoren können außerdem über Governance-Vorschläge abstimmen und die Parameter des Netzwerks bestimmen.​

IoTeX

IoTeX wurde 2017 gegründet und ist ein Layer-1-Netzwerk, das sich auf die Integration von Blockchain und dem Internet der Dinge konzentriert. IoTeX-Benutzer können die vom Gerät generierten Daten steuern und die Maschine Unterstützung für DApps, Assets und Dienste bereitstellen lassen. Die persönlichen Daten der Benutzer haben einen gewissen Wert, und die Verwaltung von Informationen über Blockchain kann die Sicherheit der Informationen gewährleisten.

IoTeX kombiniert Software und Hardware, um eine neue Lösung zur Kontrolle von Datenschutz und Daten bereitzustellen, ohne das Benutzererlebnis zu beeinträchtigen. Mithilfe eines Systems namens MachineFi können Benutzer mithilfe realer Daten digitale Vermögenswerte verdienen.

IoTeX hat zwei bemerkenswerte Hardwareprodukte auf den Markt gebracht, nämlich Ucam und Pebble Tracker. Ucam ist eine fortschrittliche Heimsicherheitskamera, die Benutzern von überall Einblick in ihr Zuhause und vollständigen Datenschutz bietet. Pebble Tracker ist ein intelligentes globales Positionierungssystem, das 4G unterstützt und über Tracking-Funktionen verfügt. Es kann nicht nur GPS-Daten verfolgen, sondern auch Umgebungsdaten in Echtzeit, einschließlich Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftqualität.

Was die Blockchain-Architektur betrifft, so gibt es viele Layer-2-Protokolle, die auf IoTeX basieren. Blockchain wird Tools zum Erstellen benutzerdefinierter Netzwerke mithilfe von IoTeX zur endgültigen Bestätigung bereitstellen. Diese Ketten können auch über IoTeX interagieren und Informationen austauschen. Entwickler können ganz einfach neue Unterketten erstellen, um den spezifischen Anforderungen ihrer eigenen IoT-Geräte gerecht zu werden. Der Token IOTX von IoTeX wird zur Bezahlung von Transaktionsgebühren, Einsatz, Governance und Netzwerkvalidierung verwendet.

Zusammenfassen

Im heutigen Blockchain-Ökosystem gibt es mehrere Layer-1-Netzwerke und Layer-2-Protokolle. Obwohl es leicht zu Verwirrung kommt, können Sie die Gesamtarchitektur leicht verstehen, sobald Sie die Grundkonzepte beherrschen. Bei der Arbeit an neuen Blockchain-Projekten, insbesondere solchen, die sich auf Netzwerkinteroperabilität und kettenübergreifende Lösungen konzentrieren, ist es hilfreich, die zugrunde liegenden Konzepte zu beherrschen.