De lagen van L2-schalen in blockchainnetwerken terugtrekken

Layer 2-schaaloplossingen winnen aan populariteit in de cryptocurrency-industrie, aangezien de vraag naar schaalbaarheid en effici?ntie blijft groeien. Deze oplossingen zijn bedoeld om de beperkingen van de basislaag te overwinnen, zoals hoge transactiekosten en netwerkcongestie.

Er bestaan echter verschillende benaderingen voor het schalen van Layer 2 in blockchainnetwerken, elk met hun eigen unieke voor- en nadelen. Dit artikel belicht het belang van Layer 2-oplossingen en vergelijkt verschillende typen die momenteel beschikbaar zijn op de markt.

Wat zijn Layer 2-oplossingen?

Layer 2-oplossingen zijn protocollen of frameworks die bovenop bestaande blockchains worden gebouwd om de schaalbaarheid en doorvoer van transacties te verbeteren. In tegenstelling tot traditionele blockchains verplaatsen Layer 2-oplossingen het grootste deel van het rekenwerk naar een extra laag, waardoor de hoofdketen minder wordt belast terwijl de veiligheid en decentralisatie behouden blijven.

Deze oplossingen kunnen schalen door duizenden transacties off-chain te verwerken en ze vervolgens te bundelen in een enkele transactie op de hoofdketen. Met andere woorden, L2-oplossingen zorgen ervoor dat het hoofdnet de kritieke aspecten van decentralisatie, databeschikbaarheid en beveiliging afhandelt, terwijl ze de transactielast omleiden naar hun parallelle netwerk en zo het hoofdnet ontlasten.

Waarom zijn laag 2’s belangrijk in cryptocurrency?

Layer 2 schaaloplossingen zijn cruciaal voor de groei en acceptatie van cryptocurrencies. De onderliggende blockchains, zoals Ethereum (ETH), hebben vaak te maken met congestie en hoge transactiekosten, waardoor ze onpraktisch zijn voor wijdverspreid gebruik.

Layer 2’s verlichten deze problemen door snellere en goedkopere transacties mogelijk te maken, de gebruikerservaring te verbeteren en een actievere deelname aan het blockchain-systeem te stimuleren. Hierdoor worden de robuuste gedecentraliseerde beveiligingsstandaarden van blockchains zoals Bitcoin en Ethereum toegankelijk voor een breed scala aan gedecentraliseerde toepassingen (dApps), die steeds meer ingang vinden.

https://twitter.com/Guigz_web3/status/1689275361291300866?s=20

Verschillende soorten Layer 2’s

Er zijn verschillende soorten Layer 2-oplossingen opgedoken, elk met hun eigen unieke aanpak voor het opschalen van blockchainnetwerken. Hier zijn enkele van de meest gangbare:

1. Optimistische Rollups

Optimistic Rollups zijn Layer 2-oplossingen die prioriteit geven aan schaalbaarheid zonder afbreuk te doen aan de gedecentraliseerde aard van de blockchain. Ze werken door transacties off-chain uit te voeren en vervolgens cryptografisch bewijs te produceren dat wordt ingediend bij de hoofdketen.

In een Optimistic Rollup vindt de meerderheid van de transactieverwerking buiten de keten plaats, in wat de “rollup” of “commitment chain” wordt genoemd. Hierdoor kunnen transacties sneller worden bevestigd en wordt het onderliggende blockchainnetwerk minder belast.

Het sleutelconcept van Optimistic Rollups berust op optimistische aannames en fraudebewijzen. Transacties die off-chain worden verwerkt, worden verondersteld geldig te zijn, en eventuele fraude wordt gedetecteerd en aangevochten via het fraud proofs mechanisme. Als een frauduleuze transactie wordt ge?dentificeerd, valt het systeem terug naar de hoofd blockchain om het geschil op te lossen en de kwaadwillende te straffen.

Optimistic Rollups bieden verschillende voordelen, waaronder schaalbaarheidsverbeteringen doordat meer transacties off-chain verwerkt kunnen worden, lagere kosten voor gebruikers door lagere kosten en een snellere verwerking van transacties. Bovendien blijven ze compatibel met bestaande smart contracts en Dapps zonder dat er significante aanpassingen nodig zijn.

Optimistic Rollups hebben echter ook bepaalde beperkingen. Omdat de rollup keten niet volledig gedecentraliseerd is en afhankelijk is van de hoofd blockchain voor het oplossen van geschillen, is er een kleine vertraging voordat transacties als definitief kunnen worden beschouwd. Daarnaast hangt de veiligheid van de off-chain transacties af van de correcte werking van fraudebewijzen.

2. ZK Rollups

ZK Rollups, ook bekend als Zero-Knowledge Rollups, zijn Layer 2-schaaloplossingen die als doel hebben om de schaalbaarheid te verbeteren en transactiekosten te verlagen door transacties off-chain te verwerken en vervolgens beknopte bewijzen te cre?ren die ter verificatie aan de hoofd blockchain worden voorgelegd.

In een ZK Rollup wordt een set transacties samengevoegd en off-chain verwerkt door een groep validators. In plaats van alle details van elke transactie op te nemen, genereren de validators een compact bewijs, ook bekend als een ZK-SNARK (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge) of ZK-STARK (Zero-Knowledge Scalable Transparent Arguments of Knowledge) bewijs.

Dit levert cryptografisch bewijs dat de transacties geldig zijn zonder gevoelige informatie te onthullen. Zo een bewijs wordt vervolgens ingediend en gevalideerd op de hoofd blockchain.

Met behulp van ZK Rollups hoeft de hoofd blockchain alleen de geldigheid van de bewijzen te verifi?ren, waardoor de computerbelasting aanzienlijk wordt verminderd en de doorvoer van transacties toeneemt. De hoofd blockchain fungeert als een “data beschikbaarheid” laag, die de integriteit van de off-chain transacties garandeert.

Enkele voordelen van ZK Rollups zijn verhoogde schaalbaarheid, lagere transactiekosten en verbeterde privacy. Door meerdere transacties samen te voegen tot één bewijs, zorgen ZK Rollups voor een veel hogere verwerkingscapaciteit in vergelijking met het verwerken van individuele transacties on-chain.

ZK Rollups hebben echter bepaalde uitdagingen en beperkingen. Zo kan het genereren en verifi?ren van ZK-SNARK of ZK-STARK bewijzen rekenintensief zijn en gespecialiseerde kennis vereisen.

Verder vereist het instellen en onderhouden van het ZK Rollup systeem ook een bepaalde mate van vertrouwen in de geldigheid van de off-chain transacties. Als een kwaadwillend persoon met succes een ongeldig bewijs cre?ert, kan dit mogelijk de integriteit van de gehele rollup in gevaar brengen.

3. Sidechains

Sidechains zijn aparte ketens die parallel lopen aan de hoofd blockchain, waardoor een grotere doorvoer van transacties en schaalbaarheid mogelijk wordt. Deze ketens kunnen hun eigen consensusmechanismen en regels hebben terwijl ze nog steeds interoperabel zijn met de hoofdketen. Hierdoor kan activa tussen de twee ketens bewegen.

Het belangrijkste doel van sidechains is om de beperkingen van de basis blockchain aan te pakken, zoals schaalbaarheid, privacy en flexibiliteit. Dat doen ze terwijl ze gebruik maken van de veiligheid en decentralisatie van de hoofd blockchain.

Enkele belangrijke voordelen van sidechains zijn schaalbaarheid, aanpasbaarheid, interoperabiliteit en verbeterde privacy. Sidechains kunnen ook worden ontworpen voor specifieke doeleinden, zoals gaming, financi?le toepassingen, supply chain management of identiteitsverificatie.

Het is de moeite waard om op te merken dat de beveiliging van sidechains verbonden is met de hoofd blockchain. Validators of auditors spelen een cruciale rol in het waarborgen van de integriteit en betrouwbaarheid van de activiteiten van de sidechain, en gebruikers moeten erop vertrouwen dat de hoofd blockchain hun acties op de sidechain accuraat weergeeft.

4. State/Payment channels

State en payment channels zijn off-chain regelingen waar meerdere deelnemers transacties kunnen uitvoeren zonder de hoofdketen voor elke transactie te betrekken. Deze kanalen stellen gebruikers in staat om privé en met een veel hogere snelheid te communiceren, waarbij de uiteindelijke status alleen op de hoofdketen wordt vereffend wanneer dat nodig is.

State channels staan deelnemers toe om meerdere transacties uit te voeren buiten de hoofd blockchain om, waarbij alleen de uiteindelijke status van die transacties op de blockchain wordt vastgelegd. Dit betekent dat alleen de begin- en eindtoestand van een transactie worden opgeslagen op de blockchain, waardoor het niet nodig is om elke transactie on-chain te verwerken.

Payment channels, een specifiek type state channels, worden gebruikt voor het uitvoeren van terugkerende of meervoudige transacties tussen twee partijen. In plaats van elke transactie te verwerken op de blockchain, openen de deelnemers een payment channel waar ze meerdere transacties off-chain kunnen uitvoeren. De uiteindelijke status van deze transacties wordt vervolgens vastgelegd op de blockchain, wat veiligheid en transparantie garandeert.

State/payment channels werken door gebruik te maken van smart contracts en cryptografische technieken om zo off-chain transacties mogelijk te maken. Ze vereisen dat deelnemers een bepaalde hoeveelheid cryptocurrency in het kanaal vastzetten, zodat frauduleus gedrag kan worden bestraft. Deelnemers kunnen de toestand van het kanaal bijwerken door het cre?ren en uitwisselen van ondertekende berichten, die geldig zijn totdat een van de partijen besluit om het kanaal te sluiten en de definitieve toestand op de blockchain te regelen.

5. Plasmaketens

Plasmaketens zijn Layer 2-oplossingen die het mogelijk maken om onderling verbonden blockchains aan te maken. Deze worden ‘child chains’ genoemd. Deze child chains verwerken een subset van transacties off-chain en sturen de samenvatting periodiek naar de hoofdketen.

Het plasma raamwerk maakt gebruik van een combinatie van on-chain en off-chain berekeningen om een veilige en effici?nte verwerking van transacties mogelijk te maken. Wanneer een gebruiker wil communiceren met een plasmaketen, stort hij zijn tokens of activa in een smart contract op de hoofdketen.

Vanuit daar kunnen ze transacties uitvoeren binnen de plasmaketen, door slimme contracten uit te voeren, transacties te doen en andere operaties uit te voeren. Deze transacties worden geregistreerd op de plasmaketen, maar de uiteindelijke status wordt periodiek vastgelegd op de hoofdketen, waardoor de veiligheid wordt gewaarborgd en fraude wordt voorkomen.

Plasmaketens bieden verschillende voordelen, waaronder verhoogde schaalbaarheid, lagere kosten, snellere transactieverwerking en verbeterde privacy. De hoofdketen kan een hogere verwerkingscapaciteit aan en meer gebruikers verwerken door een groot deel van de transactieverwerking over te hevelen naar sidechains.

Hoewel plasmaketens het potentieel hebben om de schaalbaarheid van blockchains aanzienlijk te verbeteren, zijn er nog steeds uitdagingen die moeten worden aangepakt, zoals beschikbaarheid van gegevens, massa-exits en netwerksynchronisatie.

https://twitter.com/Guigz_web3/status/1689275367339528193?s=20

6. Validiums

Validiums zijn een mix van ZK Rollups en optimistische rollups. Ze voeren berekeningen uit en verifi?ren transacties off-chain, waardoor een hoge schaalbaarheid wordt gegarandeerd. Echter, in tegenstelling tot ZK Rollups, ruilen Validiums privacygaranties voor schaalbaarheid. Ze zijn dus geschikt voor scenario’s waar privacyzorgen minder belangrijk zijn.

Populairste Ethereum L2-schalingsoplossingen

Hier zijn enkele van de populairste Ethereum Layer 2-schaaloplossingen die momenteel beschikbaar zijn:

1. Starkware: Starkware maakt gebruik van ZK Rollups-technologie om enorme schaalbaarheid en cryptografische bewijzen op Ethereum te leveren. Het is geschikt voor toepassingen zoals gedecentraliseerde beurzen, NFT-marktplaatsen en meer.
2. Optimism: Optimism is een Optimistic Rollup-oplossing die zorgt voor een hoge schaalbaarheid met behoud van de decentralisatie en beveiligingseigenschappen van Ethereum. Door gebruik te maken van de Ethereum Virtual Machine (EVM), biedt Optimism compatibiliteit met bestaande Ethereum-applicaties, waardoor het voor ontwikkelaars gemakkelijker wordt om hun projecten over te nemen en te migreren naar Layer 2.
3. Arbitrum: Arbitrum maakt ook gebruik van Optimistic Rollup-technologie om Ethereum te schalen. Het biedt bijna onmiddellijke transactiebevestiging en vermindert de gaskosten aanzienlijk. Arbitrum bereikt dit door meerdere off-chain transacties te bundelen in een enkel on-chain bewijs, waardoor de capaciteit en verwerkingssnelheid van Ethereum toeneemt.
4. Polygon: Polygon, voorheen bekend als Matic, is een Layer 2-oplossing die een combinatie van plasmaketens en sidechains gebruikt om Ethereum te schalen. Het biedt een uniform raamwerk voor het bouwen en verbinden van Ethereum-compatibele blockchains, waardoor de schaalbaarheid wordt vergroot met behoud van een hoog beveiligingsniveau.

De kern van de zaak

Layer 2-schaalbaarheidsoplossingen spelen een sleutelrol in het aanpakken van de schaalbaarheidsuitdagingen waar blockchainnetwerken mee te maken hebben. Door de meeste transacties over te hevelen naar secundaire lagen, verbeteren deze oplossingen de doorvoer, verlagen ze de transactiekosten en verbeteren ze de algehele schaalbaarheid.

Er zijn een aantal verschillende benaderingen van laag 2 schalen in blockchain, met als twee populairste Optimistic Rollups en ZK Rollups. Er zijn ook andere minder bekende L2-types, die specifieke voor- en nadelen hebben.