Vergleich der besten ZK-Rollups-Projekte auf Ethereum

 Die Blockchain von Ethereum ist zwar revolutionär, hat jedoch aufgrund ihrer wachsenden Popularität mit erheblichen Skalierungsproblemen zu kämpfen. Innovative Lösungen wie ZK-Rollups ermöglichen es Ethereum jedoch nun, mehr Transaktionen pro Sekunde abzuwickeln, die Gasgebühren zu senken und die allgemeine Skalierbarkeit zu verbessern.
Dieser Artikel befasst sich mit einigen der aufregendsten Projekte, die ZK-Rollups im Ethereum-Netzwerk verwenden. Jedes dieser Projekte bringt einzigartige Eigenschaften mit und demonstriert die Vielseitigkeit und das Potenzial von ZK-Rollups als Layer-2-Skalierungslösung.
Was sind ZK-Rollups?
ZK-Rollups sind eine Ethereum Layer-2-Skalierungslösung, die Zero-Knowledge-Proofs verwendet, um mehrere Transaktionen in einem einzigen Proof zu bündeln, der dann im Ethereum-Mainnet veröffentlicht wird. Jede Transaktion im ZK-Rollup ist vollständig gültig, und das Ethereum-Mainnet kann darauf vertrauen, ohne jede Transaktion einzeln validieren zu müssen, wodurch die Menge der benötigten Rechenressourcen reduziert wird. Dies erhöht den Durchsatz von Ethereum erheblich, reduziert Überlastungen und senkt die Transaktionsgebühren.
Im Wesentlichen verlagern ZK-Rollups die Berechnungen außerhalb der Kette und belassen nur die notwendigen Daten in der Kette, was zu einer drastischen Senkung der Gasgebühren führt. Wichtig ist, dass die Technologie dazu beiträgt, ein hohes Maß an Sicherheit aufrechtzuerhalten, indem sie eine Datenverfügbarkeitsschicht in der Kette aufrechterhält. Dies stellt sicher, dass Benutzer auch dann noch ihr Geld abheben können, wenn die ZK-Rollup-Schicht offline geht.
Einer der Hauptvorteile von ZK-Rollups gegenüber anderen Layer-2-Lösungen besteht darin, dass sie vollständig mit Ethereum kompatibel sind, sodass Entwickler ihr vorhandenes Wissen und ihre vorhandenen Tools nutzen können. Darüber hinaus bieten sie Endgültigkeit, d. h. sobald eine Transaktion in einem ZK-Rollup enthalten ist, ist sie endgültig und kann nicht rückgängig gemacht werden.
Insgesamt gelten ZK-Rollups als eine der vielversprechendsten Lösungen für die Skalierbarkeitsprobleme von Ethereum, da sie schnellere und günstigere Transaktionen bei gleichzeitig hohem Maß an Sicherheit und Dezentralisierung bieten.
Die Top-ZK-Rollup-Projekte im Jahr 2023
Mehrere Protokolle, wie z. B. Borrowing- und Lending-Protokolle und dezentrale Börsen (DEXs), sind Multi-Chain-Protokolle geworden. Das bedeutet, dass sie mehrere auf ZK-Rollup basierende Layer-2s unterstützen und den Benutzern verschiedene Möglichkeiten bieten, die Transaktionsgebühren zu senken und schnellere Transaktionszeiten und Endgültigkeit zu erreichen.
Wir haben einige der führenden Projekte auf dem Markt aufgelistet, die die ZK-Rollup-Technologie zur Skalierung verwenden.
Vieleck
Polygon wurde ursprünglich 2017 unter dem Namen Matic Network eingeführt und ist die Idee der Ethereum-Entwickler Sandeep Nailwal, Anurag Arjun, Jaynti Kanani und Mihailo Bjelic.
Polygon nutzt ZK-Rollups, um die Skalierbarkeit zu verbessern, obwohl herkömmliche ZK-Rollups gewisse Einschränkungen mit sich bringen, wie z. B. einen erheblichen Zeitaufwand. Die raffinierte Anwendung rekursiver Beweise durch Polygon mildert diese Herausforderung. Im Gegensatz zu den durchschnittlichen ZK-Rollup-basierten Blockchains, die Beweise für jeweils eine einzelne Transaktion generieren, ist Polygon in der Lage, Beweise für jede Transaktion in einem Stapel zu erstellen, bevor der Stapel an das Ethereum-Mainnet gesendet wird.
Die einzigartige Struktur der ZK-Rollups von Polygon macht das Netzwerk schneller und kostengünstiger als die meisten anderen ZK-Rollup-Skalierungslösungen, sodass Validierer keine Spezialausrüstung mehr benötigen. Tatsächlich sind einige Proofs im noch in der Entwicklung befindlichen Netzwerk Polygon Zero nur 45 KB groß, was die Leistung der Blockchain im Vergleich zu alternativen Skalierungslösungen deutlich weniger belastet.
Die ZK-Rollups von Polygon unterscheiden sich von den meisten Layer-2-Gegenstücken dadurch, dass sie vollständig Ethereum-kompatibel sind. Entwickler müssen also im Gegensatz zu Layer-2-Alternativen wie StarkNet keine neuen Sprachen beherrschen, um Polygon-Smart Contracts zu skripten.
Polygon funktioniert, indem es mehrere „Commit Chains“ erstellt, die in gewisser Weise den Sidechains ähneln, aber eine eigene Funktion haben und einen größeren Teil ihrer Sicherheit aus dem Ethereum-Mainnet beziehen.
StarkNet/StarkEx
StarkNet und StarkEx sind beides Kreationen von Starkware, einem 2017 von Alessandro Chiesa und Eli Ben-Sasson gegründeten Unternehmen.
StarkNet ist eine weitere dezentrale Layer-2-Blockchain auf Basis von ZK-Rollup. Anders als bei Polygon müssen Entwickler, die sich an StarkNet wagen, jedoch die Programmiersprache Cairo statt Solidity beherrschen, was die Einarbeitung neuer Entwickler möglicherweise erschweren kann. Um diese Hürde zu überwinden, werden derzeit Transpiler von Solidity nach Cairo und in andere gängige Programmiersprachen entwickelt.
StarkNet bündelt, ähnlich wie andere ZK-Rollup-basierte Ketten, mehrere Layer-2-Transaktionen in einer einzigen Ethereum-Transaktion und verbessert so die Transaktionsgeschwindigkeit bei gleichzeitiger Senkung der Gasgebühren.
Dasselbe Team, das StarkNet entwickelt hat, hat auch StarkEx entwickelt, eine weitere eigenständige Blockchain. StarkNet erleichtert die Entwicklung öffentlicher dApps, während StarkEx als SaaS-Skalierbarkeitslösung (Software-as-a-Service) dient, die speziell auf dezentrale Kryptobörsen (DEXs) zugeschnitten ist und es den Börsen ermöglicht, Kosten zu senken und gleichzeitig Geschwindigkeit und Liquidität zu erhöhen.
StarkEx erweitert die Unterstützung auf ETH, ERC-20-Token und Token auf anderen EVM-kompatiblen Ketten sowie auf die weltweit beliebten ERC-721-NFTs. Es wird auch daran gearbeitet, Off-Chain-Minting-Unterstützung für halbfungible dynamische ERC-1155-NFTs bereitzustellen. StarkEx, das seit Mitte 2020 auf Ethereum läuft, ist eine der größten Layer-2-Lösungen von TVL (Total Value Locked). Es unterstützt derzeit eine breite Palette von dApps und Protokollen.
ZKSync
Die Köpfe hinter ZKSync sind Alexandr Vlasov und Alex Gluchowski von Matter Labs, die die Lösung im Jahr 2020 auf den Markt gebracht haben.
ZKSync ist eine Ethereum Layer-2-Skalierungslösung, die Hochgeschwindigkeitstransaktionen (2.000+ TPS) bei gleichzeitig niedrigen Gasgebühren und hoher Sicherheit ermöglicht. Im Gegensatz zu zahlreichen Layer-2-Lösungen bietet ZKSync eine nahezu sofortige Auszahlung von Geldern an das Ethereum Layer-1-Mainnet. Es ist erwähnenswert, dass ZKSync das bislang einzige ZK-Rollup-Protokoll mit vollständiger EVM-Kompatibilität ist, sodass Entwickler Live-Smart Contracts von Ethereum problemlos neu bereitstellen können, ohne sie für ZKSync neu schreiben oder anpassen zu müssen. Dies erhöht die Interoperabilität erheblich und verkürzt die Entwicklungszeit.
ZKSync weist in gewisser Hinsicht Ähnlichkeiten mit StarkNet und StarkEx auf, wobei der Hauptunterschied in der Art der verwendeten Prüfprotokolle liegt. ZKSync verwendet SNARKs (Succinct Non-Interactive ARgument of Knowledge), während StarkEx STARKs (Scalable Transparent ARguments of Knowledge) nutzt.
ZK-SNARKs erfordern eine einmalige Einrichtung, bei der einer Handvoll Entwickler vertraut werden muss, dass sie Code korrekt und sicher erstellen, was zu einer stärkeren Zentralisierung und einer geringeren Vertrauenslosigkeit führt. Im Gegensatz dazu verwenden ZK-STARKs öffentlich überprüfbare Zufälligkeit, um vertrauenslose, überprüfbare Systeme zu etablieren. STARKs gelten auch als quantenresistent, SNARKs hingegen nicht. STARKs versprechen außerdem eine verbesserte Skalierbarkeit. Daher weist ZKSync im Vergleich zu StarkNet einige Nachteile auf.
Einige bemerkenswerte Projekte, die auf der ZKSync-Blockchain bereitgestellt werden, sind Argent, Gitcoin, Yearn Finance, Gnosis Safe, Snapshot, Tally und das 1inch Network.
Unveränderliches X
Immutable ist eine Plattform, die Layer-2-Lösungen auf Basis von Ethereum anbietet. Sie stellt Entwicklern APIs und Entwicklertools zur Verfügung, um die Entwicklung von Anwendungen auf Layer-2 zu erleichtern.
Entwickler können Immutable X nutzen, um schnelle, skalierbare und sichere Anwendungen für Non-Fungible Tokens (NFTs) und Blockchain-Spiele zu erstellen. Beispielsweise können Spieleentwickler Immutable X nutzen, um anspruchsvolle In-Game-Ökonomien zu implementieren, die das wahre Eigentum an In-Game-Assets sicherstellen. Sie können auch Funktionen wie das kostenlose Prägen von Spiel-Assets, schnelle und kostengünstige In-Game-Transaktionen, selbstverwaltete Wallets, die den Benutzern das Eigentum an ihren In-Game-Gegenständen ermöglichen, und ein globales Orderbuch für den Handel mit In-Game-Gegenständen auf dem freien Markt nutzen.
Darüber hinaus unterstützt Immutable X Token- und Asset-Handelsplattformen, indem es schnelle, sichere und kostengünstige Transaktionen zwischen Benutzern ermöglicht. Es bietet ein globales Auftragsbuch, das maximale Liquidität gewährleistet. Darüber hinaus können Tools zur Analyse von Blockchain-Transaktionen auf die APIs von Immutable X zugreifen, um leicht zugängliche Daten zu vergangenen Transaktionen, Handelsgeschäften und Benutzerverhalten zu erhalten.
Immutable hat sich entschieden, seine Lösungen auf Ethereum aufzubauen, da Ethereum als die dezentralste, sicherste und am weitesten verbreitete Blockchain gilt, was zu erheblichen Netzwerkeffekten führt. Ethereum ermöglicht die Erstellung und Ausführung von Smart Contracts und dezentralen Anwendungen ohne Ausfallzeiten, Betrug, Kontrolle oder Eingriffe Dritter.
Immutable X bietet zwei Ausführungsebenen, die beide den ZK-Rollup-Batching-Mechanismus nutzen. ZK-Rollups bestehen aus zwei Hauptkomponenten: einem Off-Chain-Batching-Mechanismus (virtuelle Maschine), der einen komprimierten kryptografischen Beweis aus einem Transaktions-Batch, dem vorherigen Status-Root und dem neuen Status-Root generiert, und einem On-Chain-Vertrag, der den aktuellen Status-Root speichert und die Konsistenz des Batches überprüft.
So funktionieren ZK-Rollups in Immutable X: Eine Sammlung von Layer-2-Transaktionen wird an den Batching-Mechanismus gesendet, der einen kryptografischen Nachweis basierend auf den Transaktionen, dem vorherigen Statusstamm und dem neuen Statusstamm generiert. Dieser Nachweis wird dann zur Überprüfung an den Layer-1-Smart-Contract gesendet. Der Smart-Contract prüft, ob der vorherige Statusstamm im Nachweis mit seinem aktuellen Statusstamm übereinstimmt. Wenn sie übereinstimmen, aktualisiert der Smart-Contract seinen aktuellen Statusstamm auf den neuen Statusstamm des Batches.
Immutable bietet derzeit zwei Layer-2-Lösungen: StarkEx, das einen Dienst zum Batching bestimmter Transaktionstypen bietet, die von Starkware erstellt und verwaltet werden, und Immutable zkEVM, eine Smart-Contract-Plattform, die es jedem Entwickler ermöglicht, Smart Contracts zu schreiben und für zkEVM bereitzustellen. Entwickler können auf diese Lösungen zugreifen, indem sie sich anmelden oder die von Immutable X bereitgestellten API-Endpunkte verwenden. Immutable zkEVM wurde speziell für Spiele entwickelt und bietet kostengünstige, hochleistungsfähige, Ethereum-kompatible Smart Contracts innerhalb eines EVM zk-rollup-Frameworks.
Schleifenring
Loopring ist ein Layer-2-Skalierungsprotokoll, das auf der Ethereum-Blockchain basiert und speziell für dezentrale Börsen (DEXs) entwickelt wurde. Es ermöglicht die Abwicklung von Tausenden von Trades pro Sekunde und bietet verschiedene Funktionen. Loopring dient nicht nur als Protokollschicht für DEXs, sondern bietet auch Loopring Exchange, eine nicht-treuhänderische Handelsplattform, die sichere und schnelle Trades ohne Gasgebühren ermöglicht.
Die Schlüsseltechnologie hinter Loopring sind Zero-Knowledge Proofs (ZKPs), Blockchain-Innovationen, die Transaktionen bündeln, um die Effizienz zu verbessern. Durch die Nutzung von ZKPs ermöglicht Loopring die Entwicklung von hochdurchsatzstarken, nicht verwahrten DEXs. Das Protokoll führt auch seinen nativen LCR-Token ein, der zur Belohnung von Zero-Knowledge-Rollup-Betreibern (zk-Rollup) und Liquiditätsanbietern verwendet wird.
Der Ansatz von Loopring umfasst die Implementierung von Zero-Knowledge Rollups (zk-Rollups), einer Layer-2-Lösung, die die Skalierbarkeit verbessert, indem sie neben dem Ethereum-Netzwerk arbeitet. zk-Rollups können zahlreiche Transaktionen in einem einzigen, leichten Zero-Knowledge Proof konsolidieren, der dann als Batch im Ethereum-Netzwerk bestätigt wird. Dies erhöht den Transaktionsdurchsatz im Vergleich zu den eigenständigen Funktionen von Ethereum erheblich. Der zk-Rollup-Berechnungsprozess erfolgt außerhalb der Kette, während die zugrunde liegenden Daten und Transaktionen auf der Ethereum-Blockchain verbleiben. Durch die Integration von zk-Rollups mit DEX-Protokollen ermöglicht Loopring komplexe Berechnungen, was zu geringeren Transaktionsgebühren und deutlich verbesserter Liquidität führt.
Im Vergleich zu herkömmlichen, auftragsbuchbasierten zentralisierten Börsen (CEXs) bieten DEXs in der Regel niedrigere Transaktionsgebühren und Unterstützung für eine größere Bandbreite digitaler Assets. Allerdings übertreffen zentralisierte Börsen DEXs immer noch in Bezug auf Liquidität und Transaktionsgeschwindigkeit. Loopring zielt darauf ab, diese Lücke durch die Einbindung von zk-Rollups zu schließen und so die Vorteile zentralisierter Börsen in das dezentrale Ökosystem zu bringen.
Innerhalb des Ethereum-Netzwerks bieten zk-Rollups eine schnellere und kostengünstigere Validierung von Transaktionsblöcken. Sie erfordern weniger Dateneinbindung und nur einen Smart Contract zur Überprüfung des endgültigen kryptografischen Nachweises, was zu einer verbesserten Effizienz führt. Über zk-Rollups verarbeitete Transaktionen werden in der Ethereum-Blockchain als Call-Reference-Daten gespeichert, was weniger Rechenleistung erfordert als das Abrufen von Daten aus dem Netzwerk. Durch die Kombination dieser Funktionen in einem einzigen offenen Protokoll beschleunigt Loopring die Einführung der Blockchain-Technologie, indem es die Effizienz im gesamten Ethereum-Ökosystem verbessert.
Abschluss
Den Skalierbarkeitsproblemen der Ethereum-Blockchain begegnet man direkt mit innovativen Technologien wie ZK-Rollups. Wie wir festgestellt haben, nutzen mehrere namhafte Projekte diese Technologie bereits, um die Transaktionsgeschwindigkeit zu verbessern, Kosten zu senken und die Sicherheit im Ethereum-Netzwerk zu gewährleisten.
Da sich diese Lösungen weiterentwickeln und ausgereifter werden, versprechen sie, das volle Potenzial von Ethereum freizusetzen und es für Benutzer und Entwickler gleichermaßen zugänglicher und effizienter zu machen. Die Zukunft von Ethereum scheint mit der Entwicklung und Anwendung von ZK-Rollups verknüpft zu sein.