Layer 2-Rollups und Sharding heben ETH auf die nächste Stufe

01.04.22
Kategorien:

Layer 2-Rollups und Sharding heben Ethereum auf die nächste Stufe

Ethereum ist eines der meistgenutzten Blockchain-Ökosysteme. Doch das beliebte Netzwerk steckt in der Klemme. Schwache Transaktionsraten und hohe Gebühren machen dem Krypto-Vorreiter zu schaffen und stärken die Konkurrenz. Das soll sich bald ändern: Mit einem gigantischen Update und der Hilfe von Layer 2-Rollups will Ethereum seinen Platz als wichtigster DeFi-Player verteidigen.

Ethereum (ETH) ist nicht umsonst das zweitstärkste digitale Asset am Markt: seit seiner Entstehung im Jahr 2015 hat sich das Protokoll als größtes und beliebtestes Netzwerk für dezentrale Anwendungen etabliert. Während Bitcoin im Krypto-Universum seinen Ruf als digitaler Wertspeicher zementierte, wurde Ethereum dank rasant steigender Nutzerzahlen zum Vorreiter im Bereich Decentralized Finance (DeFi). Seien es Kreditplattformen wie MakerDAO, dezentrale Exchanges wie Uniswap oder Lending-Protokolle wie Compound – der überwiegende Teil der beliebtesten DeFi-Apps basiert auf der Ethereum-Blockchain.

Lies auch: 
DeFi: Entwicklung, Risiken und Zukunft

Mittlerweile wird der Erfolg aber zum Problem für das Netzwerk: Da Ethereum den sicheren, aber aufwendigen Konsensmechanismus Proof-of-Work nutzt, sind derzeit nur 15 Transaktionen pro Sekunde (TPS) möglich. Daraus ergibt sich ein weiterer negativer Effekt. Da die begrenzte Durchlassrate auf eine hohe Nachfrage trifft, steigen die Transaktionsgebühren. Mittlerweile wechseln Nutzer:innen daher auf konkurrierende Protokolle wie Solana, Avalanche und Polkadot. Denn Ethereums Gegenspieler bieten – mit potenziell mehreren tausend TPS – deutlich höhere Transaktionsraten und niedrigere Gebühren. Das bedeutet schwere Stunden für Ethereum. Lag die Dominanz des Krypto-Platzhirschs im Januar 2021 laut Branchen-Dienst DeFi Llama im Bereich Decentralized Finance noch bei stolzen 96,85 %, schmolz der Vorsprung im März 2022 auf erstmals unter 55 %. Zwar setzt die Konkurrenz Ethereum ordentlich unter Druck. Doch hat der DeFi-Liebling noch ein Ass im Ärmel. Mit einem gigantischen Update namens ETH 2.0 und der Implementierung von Layer 2-Rollups soll das Netzwerk deutlich effizienter und schneller arbeiten.

Lies auch: 
Solana: Konkurrenz für Visa und Ethereum?

Du willst in die Welt der Kryptowährungen eintauchen? Dann eröffne jetzt ein Fidor Konto.

Konto eröffnen

Effiziente Blockchain dank Proof-of-Stake

Das Upgrade auf ETH 2.0 ist bereits in vollem Gange und umfasst mehrere Schritte. Grundlage bildet die Beacon Chain, die parallel zum derzeitigen Ethereum-Mainnet läuft und den Konsensmechanismus Proof-of-Stake ermöglicht. Statt Minern, wie sie auch in Bitcoins Proof-of-Work-System zum Einsatz kommen, sorgen sogenannte Validatoren für die Gültigkeit der Blöcke in Ethereums Blockchain.

Noch ist die Beacon Chain in der Testphase. Doch sobald das Upgrade implementiert ist, soll das Netzwerk deutlich effizienter arbeiten. Dann werden nicht mehr Miner mit der stärksten Rechenleistung belohnt. Stattdessen bestimmt ein Algorithmus nach Zufallsprinzip, wer als Validator Blöcke auf ihre Gültigkeit prüfen darf. Da der neue Konsensmechanismus keine Rechenleistung priorisiert, wird für die Validierung der Blockchain deutlich weniger Energie benötigt. Ethereum arbeitet dann effizienter und somit deutlich umweltfreundlicher. Um als Validator anerkannt zu werden, müssen Nutzer:innen derzeit 32 ETH – Ethereums native Währung – hinterlegen.

Lies auch: 
Krypto verstehen: Ethereum

Sharding sorgt für hohe Skalierbarkeit

Das Update auf ETH 2.0 ist mit dem Wechsel auf den neuen Konsensmechanismus nicht abgeschlossen. Nach dem Sprung auf Proof-of-Stake konzentriert sich die Entwicklung auf eine verbesserte Skalierbarkeit der Blockchain. Dabei kommt das sogenannte Sharding zum Einsatz: der Aufbau 1024 separater Blockchains, die von der Beacon Chain koordiniert werden. Sharding ist kein gänzlich neues Konzept, sondern im Grunde ein Splitting der Datenbank, um die Arbeitslast auf kleinere Einheiten zu verteilen. Ethereum splittert sein Netzwerk in viele kleinere Blockchains auf, was die Transaktionsrate deutlich erhöhen und die Überlastung des Netzwerks reduzieren soll. Dadurch sinken zum einen die Transaktionsgebühren. Zum anderen wird durch die Verteilung der Shards eine kontinuierlich hohe Dezentralisierung gewährleistet – das Kernmerkmal einer verteilten sicheren Blockchain. Sharding macht die Arbeit für Validatoren zudem leichter: Sie müssen nicht mehr die Daten des gesamten Netzwerks speichern und validieren, sondern nur noch die Daten auf dem jeweiligen Shard. Das senkt die Anforderungen an die Rechenkapazität, Ethereums Netzwerk benötigt dann noch weniger Energie.

Lies auch: 
Blockchain verstehen

Rollups machen Ethereum schon jetzt fit für die Zukunft

Zwar könnte ETH 2.0 der entscheidende Durchbruch für das Ethereum-Ökosystem werden. Doch bis alle notwendigen Updates implementiert sind, dürfte es laut Gründer Vitalik Buterin noch einige Zeit dauern. Daher kommen mit sogenannten Rollups vermehrt Brücken-Technologien zum Einsatz, die bereits jetzt Ethereums Transaktionskosten senken und die TPS erhöhen. Rollups sind Layer 2-Technologien (L2) und werden Off-Chain eingesetzt. Es bedarf zur Implementierung also keiner Änderungen an Ethereums Mainnet. Rollups erhöhen die Skalierbarkeit der Ethereum-Blockchain massiv, indem Transaktionen an das Layer 2-Protokoll weitergeleitet werden.  Dort werden sie ausgeführt, gebündelt und als einzelne große Transaktionsdatei an Ethereums Mainnet zurückgesendet, wo sie wie gewohnt verifiziert werden. Da die Transaktionsdaten am Ende des Vorgangs auf Ethereums Blockchain gespeichert werden, bleiben die hohe Sicherheit und Dezentralisierung des beliebten Netzwerks erhalten. Der Vorteil von L2-Skalierungen: Durch die Bündelung von Transaktionen wird die von Ethereum zu bearbeitende Datenmenge drastisch reduziert. Da L2-Lösungen deutlich schneller arbeiten, werden die TPS erhöht und Transaktionskosten gleichzeitig gesenkt. Nutzer:innen zahlen nämlich nur noch die niedrigen Gebühren auf Layer 2-Ebene.

Rollups in zwei Ausführungen: Optimistic und ZK

Doch L2 ist nicht gleich L2. Viele der Rollups nutzen verschiedene Konsensmechanismen, sind nicht miteinander kompatibel und buhlen daher um die Vorherrschaft im Ethereum-Kosmos. Layer 2-Lösungen kommen in zwei verschiedenen Ausführungen: Optimistic-Rollups und Zero Knowledge-Rollups (ZK-Rollups). Arbitrum und Optimism gelten als die meistgenutzten Optimistic-Rollups. ZkSync und Loopring hingegen sind beliebte ZK-Rollups.

Optimistic-Rollups können die TPS stark erhöhen, da sie die an das Ethereum-Mainnet übermittelten Daten zunächst nicht auf betrügerische Aktivitäten überprüfen, sondern grundsätzlich davon ausgehen, dass die Transaktionen fehlerfrei sind. Falls es zu Unstimmigkeiten oder betrügerischen Transaktionen kommt, erhält der:die jeweilige Prüfer:in – bei Optimistic-Rollups Aggregator genannt – automatisch eine Strafe. Werden hingegen die richtigen Informationen übermittelt, gibt es eine Belohnung. So wird ein Anreiz geschaffen, keine bekannten betrügerischen Transaktionen weiterzuleiten.

Hierbei unterscheiden sich die beliebtesten Optimistic-Lösungen. Während Optimism einen verdächtigen Transaktionsblock komplett überprüft, prüft Arbitrum nur den verdächtigen Teil innerhalb einer gebündelten Transaktion. Arbitrum erreicht daher eine höhere Transaktionskapazität. Ein Nachteil der beiden Optimistic-Rollups: Betrügerische Transaktionen können auch nach sieben Tagen angefochten werden. Unter Umständen müssen Nutzer:innen daher bis zu einer Woche warten, bis ihre digitalen Assets vom Layer 2 auf Ethereums Mainnet übertragen werden.

ZK-Rollups: Sicher und günstig

Während Optimistic-Rollups davon ausgehen, dass alle Akteur:innen in gutem Glauben miteinander handeln und erst aktiv werden, wenn ein Betrugsfall angefochten wird, führen ZK-Rollups wie Loopring und ZKSync grundsätzlich einen Gültigkeitsnachweis der gebündelten Transaktionen durch. ZK-Rollups sind zum einen sicherer als die Optimistic-Konkurrenz. Zudem können Daten, die vom Layer 2 an das Ethereum-Mainnet zurückgeschickt werden, schneller validiert werden. Im Ergebnis sinken dadurch die Transaktionskosten auf ein Minimum und unterschreiten sogar die bereits niedrigen Gebühren der Optimistic-Layer. Ein Nachteil gegenüber der Konkurrenz: Die Prüfung der Transaktionsdaten ist komplex und dauert bei ZK-Lösungen daher länger. Da es keine Periode zur Anfechtung falscher Transaktionsdaten gibt, bieten ZK-Rollups jedoch kurze Auszahlungszeiten. Sie eignen sich daher vor allem für den Einsatz auf dezentralen Exchanges, die ihren Nutzer:innen Trades mit vergleichsweise schnellen Ein- und Auszahlungen bieten wollen.

Im Ergebnis müssen Nutzer:innen der beiden Rollup-Varianten entweder Abstriche bei der Transaktionsgeschwindigkeit, der Sicherheit oder den Kosten machen. Ein Rollup, der alle drei Bedingungen perfekt löst, existiert derzeit nicht.

Rollups bleiben auch nach ETH 2.0 relevant

Layer 2-Lösungen sind eine Skalierungsmöglichkeit, die schon jetzt zahlreiche Verbesserungen für Nutzer:innen des Ethereum-Ökosystems bieten. Auch mit den Neuerungen durch ETH 2.0 dürften Rollups zukünftig nicht obsolet werden. Denn jetzige L2-Lösungen sind auf Kompatibilität mit Sharding ausgerichtet und könnten Ethereum im Zusammenspiel eine Skalierbarkeit von bis zu 100.000 TPS ermöglich. Ein gewaltiger Sprung, wenn man bedenkt, dass Ethereum derzeit bei 15 TPS die Puste ausgeht. Gelingt der Balance-Akt zwischen ETH 2.0 und Rollups, könnte Ethereum so zum günstigen, schnellen und globalen Blockchain-Zahlungssystem der Zukunft werden.

Disclaimer
Trotz sorgfältiger inhaltlicher Kontrolle übernehmen wir keine Haftung für die Inhalte dieser Aussendung. Für den Inhalt verlinkter Seiten sind ausschließlich deren Betreiber verantwortlich. Soweit wir Ihnen steuerliche oder rechtliche Informationen liefern, stellen diese keine Anlageberatung, Steuerberatung oder Rechtsberatung dar. Die hier enthaltenen Aussagen sind nicht als Angebot oder Empfehlung bestimmter Produkte oder Dienstleistungen zu verstehen. Dies gilt auch dann, wenn einzelne Produkte oder deren Emittenten, Dienstleister oder Anbieter explizit erwähnt werden. Sofern die Inhalte und Informationen von Dritten zur Verfügung gestellt wurden bzw. Meinungen Dritter wiedergegeben werden, müssen diese nicht mit unserer Auffassung im Einklang, sondern können sogar im Widerspruch hierzu stehen. Bei Fragen zu rechtlichen oder steuerlichen Auswirkungen im Einzelfall wenden Sie sich bitte in jedem Fall vorher an Ihren Rechts- oder Steuerberater.

Weitere Beiträge aus der Fidor Welt

KRYPTO

Stabile Münzen? Stablecoins im Check

Analysten sprechen von einer Invasion, und Behörden nehmen sie zunehmend ins Visier. Aber was unterscheidet Stablecoins wie Tether von Kryptowährungen wie Bitcoin und welche Chancen und Risiken bergen die “stabilen Münzen”?

Erfahre mehr

FINANZEN

Finanzielle Bildung für Kinder

Wie lernen Kinder den gesunden Umgang mit Geld? Wird man schon reich geboren? Oder kann jeder von uns finanzielle Freiheit erlangen? Von falschen Glaubenssätzen und dem richtigen Mindset.

Erfahre mehr

KRYPTO

DeFi: Entwicklung, Risiken und Zukunft

Decentralized Finance (DeFi) schafft fast endlose Möglichkeiten für alle, die ein Smartphone und einen Internet­zugang besitzen. Inzwischen ist der DeFi-Sektor milliardenschwer. Doch bleiben dezentralisierte Finanzen auch in Zukunft das große Ding? 

Erfahre mehr