Rollups und das Skalierbarkeitsproblem
Ethereum, eine der Blockchain-Plattformen der ersten Generation, die Smart Contracts ermöglicht, hat mit einem Skalierbarkeitsproblem zu kämpfen, das auf ihre begrenzten Kapazitäten zur Verarbeitung von Transaktionen und Daten zurückzuführen ist. In ihrer Basisschicht kann Ethereum etwa 15 Transaktionen pro Sekunde (TPS) verarbeiten, was in ihren Anfangsstadien ausreichte, aber angesichts der Beliebtheit der Blockchain nun unzureichend ist.
Rollups lösen dieses Problem, indem sie einen Teil der Blockchain-Belastung offchain ausführen, während sie eine Verbindung zur Hauptkette (in diesem Fall Ethereum) aufrechterhalten. Rollups ermöglichen es, Prozesse offchain auszuführen und nur ein einfaches Ergebnis an die Hauptkette zurückzugeben. Dadurch werden zwei Ziele erreicht: Es können mehr Daten in der Kette von anderen Rollups veröffentlicht werden und es können mehr Transaktionen schnell und kostengünstig verarbeitet werden, wenn auch mit einem Sicherheits- und Dezentralisierungskompromiss.
Sie werden Rollups genannt, weil die meisten von ihnen Kompressionstechniken verwenden, um eine Gruppe von Transaktionen zusammenzufassen und nur die erforderlichen Daten an die Hauptkette auszugeben. Obwohl dies bedeutet, dass die Hauptkette immer noch eingeschränkt ist, wenn die Ausgabe von Daten groß ist, hilft dies aufgrund der erwähnten Kompression dennoch.
Laut Ethereum-Mitbegründer Vitalik Buterin kostet eine Token-Überweisung eines ERC20-Tokens in der Ethereum-Basislayer ~45.000 Gas, während eine ERC20-Token-Überweisung in einem Rollup 16 Bytes an Speicherplatz in der Kette belegt und weniger als 300 Gas kostet. Auch die Migration eines Smart Contracts auf der Hauptnetzwerk zu einem Rollup ist ohne zu viele Änderungen möglich.
Unterschiedliche Arten von Rollups
Je nach Ansatz zur Validierung ihrer Daten können Rollups in zwei Hauptgruppen eingeteilt werden: optimistische und ZK-Rollups.
Optimistische Rollups gehen immer davon aus, dass Transaktionen gültig sind, und fordern Benutzer auf, einen Betrugsnachweis vorzulegen, um das Gegenteil zu beweisen. Wenn es einen Streit gibt, wird ein Betrugsnachweis gegen die Partei gewichtet, die die Daten an die Ethereum-Kette übermittelt hat, und der Verlierer wird bestraft, indem seine Mittel gekürzt werden. Optimism, Arbitrum und Base sind optimistische Rollups.
ZK-Rollups stützen sich auf kryptografische Beweise, die von einem Smart Contract im Ethereum-Netzwerk verifiziert werden. Diese Gültigkeitsbeweise werden bei jeder Charge von Transaktionen aktualisiert und können im Vergleich zu ihren optimistischen Geschwistern leicht überprüft werden. Dies macht ZK-Rollups kostengünstiger als optimistische Rollups. Loopring und Zksync gehören zu dieser Gruppe.
Eine rollup-zentrierte Roadmap
Die Skalierbarkeitspläne für Ethereum umfassten eine L1-Lösung, die auf Sharding basiert, d. h. die Daten würden aufgeteilt und parallel verarbeitet, um mehr Transaktionen mit niedrigeren Transaktionsgebühren zu ermöglichen. Diese Gestaltung wurde jedoch durch einen rollup-zentrierten Shardansatz namens danksharding ersetzt, bei dem die Hauptkette erweitert wird, um mehr Daten aufzunehmen und es Rollups zu ermöglichen, diesen Platz zu nutzen.
Dies ist die Konsequenz von Vitalik Buterins rollup-zentriertem Skalierungsvorschlag, der darauf abzielt, Ethereum in “einen einzigen hochsicheren Ausführungsshard, den jeder verarbeitet, sowie eine skalierbare Datenverfügbarkeitsschicht” zu verwandeln. Buterin schätzt, dass Ethereum bei vollständiger Migration aller Protokolle und Transaktionen zu Rollups ~3.000 TPS erreichen könnte.
Allerdings könnte die Kapazität von Ethereum mit den bevorstehenden Verbesserungen, die aus der Umsetzung des EIP-4844 (Proto-danksharding) resultieren, bei dem Rollups mehr Daten an die Hauptkette übermitteln können und einen separaten Gebührenmarkt etablieren, theoretisch auf maximal ~100.000 TPS steigen.
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