Die Zukunft der Blockchain heißt „Multichain“

12.09.22

Die Zukunft der Blockchain heißt „Multichain“

Die Zukunft wird nicht durch eine einzige Blockchain, sondern durch Multichain dominiert. Was ist der Nutzen von Multichain, wie funktioniert Multichain und welche Technologien kommen zum Einsatz?

Multichain ebnet den Weg für ein schnelles und wachstumsfähiges Web 3.0

Multichain ist die Antwort auf zwei zentrale Herausforderungen der Blockchain-Welt: Skalierbarkeit – also Wachstumspotenzial – und Interoperabilität zwischen verschiedenen Blockchains. Viele Blockchains haben das Problem, dass sie langsamer werden, je mehr die User-Community wächst. Denn mit der Teilnehmenden-Zahl wächst auch die Zahl der Transaktionen. Jede Transaktion wiederum muss validiert und in die Blockchain eingefügt werden. Das kostet Zeit und Energie. Der Datendurchsatz kommt ins Stocken und die Kosten zum Betreiben des Netzwerks steigen.

Multichain-Systeme bieten hierfür Lösungen an: anstatt dass sämtliche Rechenleistungen auf der Haupt-Blockchain (beispielsweise Bitcoin oder Ethereum) erfolgen, werden bestimmte Teilprozesse auf separate Chains, sogenannte „Child-Chains“, ausgelagert. Diese laufen parallel zur Haupt-Chain und sind mit dieser verbunden. So können Rechenprozesse, die sonst nacheinander ablaufen würden, parallel ausgeführt werden. Das Gesamt-Netzwerk wird dadurch schneller und bleibt auch bei starker Zunahme der Netzwerkteilnehmenden leistungsfähig.

Darüber hinaus bietet Multichain Möglichkeiten, unterschiedliche Blockchains miteinander kommunizieren zu lassen. Besonders der dezentrale Finanzsektor (Decentralized Finance beziehungsweise DeFi) ist auf die Interoperabilität zwischen mehreren Blockchains angewiesen. Um wachsen zu können und um attraktiv für Krypto-Anlegende zu sein, brauchen Decentralized Exchanges und Lending-Plattformen Zugang zu möglichst vielen unterschiedlichen Assets, die aber oft auf unterschiedlichen Blockchains existieren. Jede Blockchain hat ihre eigenen Regeln, Token, Protokolle und Smart Contracts, das heißt, Blockchains sind in der Regel in sich geschlossene Systeme, die nicht ohne weiteres mit anderen Blockchains kommunizieren können. Deshalb bedarf es spezieller Technologien, um die Interoperabilität zwischen den verschiedenen Blockchains dennoch herzustellen.

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Eine Idee – viele Lösungen: So funktioniert Multichain

Zentrale Herausforderung bei der Realisierung von Multichain-Systemen ist die Aufrechterhaltung von Sicherheit und Dezentralität des jeweiligen Systems.

Verschiedene Ansätze zur Realisierung von Multichain tragen diesen Herausforderungen in unterschiedlicher Weise Rechnung. Begriffe wie Sidechain, Parachain, Plasma-Chain oder Shard stehen für einige der prominenteren unter diesen Ansätzen.

Viele Multichain-Systeme basieren auf sogenannten „Layer-2-Lösungen“, das heißt, die Child-Chains operieren unabhängig von der Haupt-Chain. Sidechains und Plasma sind Beispiele für Layer-2-Lösungen. Es gibt aber auch bekannte Layer-1-Ansätze, also Multichain-Systeme, die direkt auf der Haupt-Blockchain implementiert werden. Shards beziehungsweise Parachains sind Bestandteil von Layer-1-Multichains.

Sidechains und Plasma

Sidechains sind kleinere, bis zu einem gewissen Maß von der Haupt-Chain unabhängige Blockchains, die aber dennoch mit der Haupt-Chain verbunden sind. Auf sie können Teilprozesse der Haupt-Blockchain ausgelagert werden. User können ihre Token von der Haupt- auf die Sidechain verschieben, um dort spezifische Transaktionen durchzuführen. So ermöglicht die Bitcoin-Sidechain Liquid beispielsweise Trader:innen, Transaktionen, anstatt innerhalb der üblichen 60 Minuten innerhalb von nur zwei Minuten abzuschließen. Darüber hinaus operieren Haupt- und Sidechain gänzlich unabhängig voneinander, das heißt das übrige Netzwerk bekommt von den Prozessen auf der Sidechain nichts mit. Das erspart der Haupt-Chain Rechenprozesse und ermöglicht den Sidechains mehr Autonomie. Ein Nachteil von Sidechains besteht in den Kosten: jede Sidechain benötigt ihre eigenen Validators, um ihre individuelle Sicherheitsstruktur zu betreiben. Das heißt, mit jeder neuen Sidechain wird das gesamte Multichain-Netzwerk zwar schneller, da mehr Prozesse parallel ablaufen, aber eben auch teurer.

Eine spezielle Variante von Sidechain ist Plasma-Chain. Im Unterschied zur klassischen Sidechain beinhalten sie für die Teilnehmenden eine Exit-Option, falls die Sidechain gehackt wird. Diese Exit-Option ist lediglich mit geringen Kosten (einer erhöhten Transaktionsgebühr an die Haupt-Chain und einer kleinen Wartezeit bis zum Verlassen der Chain) verbunden. Plasma-Chains sind also sicherer als klassische Sidechains, jedoch auch komplizierter in der Nutzung.

Shards und Parachains

Beim Sharding wird die Multichain-Architektur direkt auf der Layer-1-Blockchain implementiert. Die Blockchain wird dazu aufgeteilt, nämlich in sogenannte „Shards“ (Scherben). Das hat den Vorteil, dass das Netzwerk nicht mehr sämtliche Transaktionen verarbeiten muss. Stattdessen ist jede Shard für einen Teil der Transaktionen zuständig. So können mehr Transaktionen parallel bearbeitet werden und das Gesamtnetzwerk wird dadurch effizienter. Im Unterschied zu Sidechains benötigen Shards keine individuelle Sicherheitsinfrastruktur. Das gesamte Netzwerk nutzt stattdessen die Sicherheitsinfrastruktur der Haupt-Chain (Relay-Chain genannt). Ein Beispiel ist das bekannte Multichain-Projekt Polkadot: Die einzelnen Shards – bei Polkadot Parachains genannt – kommunizieren die gesammelten Informationen bezüglich ihrer Transaktionen an die Relay-Chain. Diese werden durch die Validators der Relay-Chain noch einmal geprüft und dann in die Blockchain eingeschrieben. Die Relay-Chain merkt also, falls eine Parachain beziehungsweise ein Shard – beispielsweise aufgrund eines Hacks – fehlerhafte Informationen sendet und kann darauf reagieren: wird die Relay-Chain deshalb zurückgesetzt, werden sämtliche Parachains ebenfalls zurückgesetzt. Dank dieser kollektiven Sicherheitsinfrastruktur können Multichain-Projekte, die auf Sharding basieren, wachsen, ohne dass die Netzwerkkosten dabei explodieren.

Wie geht es weiter mit Multichain?

Wie so oft, bleibt abzuwarten, welche Protokolle sich langfristig und für welche Anwendungsbereiche etablieren werden. Bislang ist Ethereum das von Entwickler:innen meistgenutzte Blockchain-Protokoll. Ethereum verfügt über eine eigene Sidechain namens Polygon und bietet somit ebenfalls eine Multichain-Lösung. Dank Polygon wird die Haupt-Chain entlastet und Entwickler:innen können relativ einfach eigene Blockchain-Anwendungen programmieren, die mit Ethereum kompatibel sind. Jedoch hat Polkadot Ethereum einen entscheidenden Vorteil voraus: das von Ethereum-Co-Founder Gavin Wood mit ins Leben gerufene Projekt war von Anfang auf Multichain ausgelegt und somit auf eine hohe Skalierbarkeit. Zudem sind Polkadot-Anwendungen nicht nur mit Ethereum sondern auch mit anderen Blockchains kompatibel. Ethereum arbeitet derzeit daran, diesen Vorsprung aufzuholen – durch die Umstellung von dem sehr teuren Proof-of-Work- hin zum deutlich günstigeren Proof-of-Stake-Verfahren sowie durch die Implementierung von Sharding. Der Launch für Ethereum 2.0 – also das Upgrade von Ethereum – war eigentlich für diesen August angekündigt, wurde aber zum wiederholten Male um einige Monate verschoben. Ein konkretes Datum steht bislang nicht fest. Ob Polkadot – oder auch eines der anderen bekannteren Multichain-Projekte wie beispielsweise Cosmos – Ethereum am Ende überholen wird oder ob verschiedene Ansätze mit ihren jeweiligen Vor- und Nachteilen einander im  Web 3.0 ergänzen werden, dürften die kommenden Jahre zeigen.

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