Was ist eine Layer-2-Blockchain?
Was ein Layer 2 ist, wie er Transaktionen auf einer Blockchain schneller und günstiger macht und welche Arten es gibt.
Ratgeber lesenLayer 1 vs. Layer 2
Die Entwicklung von Blockchain-Netzwerken hat zu einer zentralen Frage bei der Weiterentwicklung dieser Technologie geführt, nämlich wie sich die Verarbeitungskapazität erhöhen lässt, ohne die Sicherheit, Dezentralisierung und den Nutzen zu beeinträchtigen, die ihre Entstehung begründet haben. In diesem Zusammenhang sind die Konzepte Layer 1 und Layer 2 besonders wichtig geworden. Sie beschreiben unterschiedliche Ebenen der Blockchain-Infrastruktur und helfen dabei, einen großen Teil der heutigen Architektur dezentraler Anwendungen zu verstehen. Obwohl beide Ziele verfolgen, die mit Skalierbarkeit zusammenhängen, unterscheiden sich ihre Mechanismen und Verantwortlichkeiten.
Vergleich
| Kriterium | Layer 1 | Layer 2 |
|---|---|---|
| Was es ist | Die Basis-Blockchain | Ein System auf einem Layer 1 |
| Aufgabe | Konsens, Sicherheit und Abwicklung | Schnellere, günstigere Ausführung |
| Sicherheit | Eigene | Teilweise vom Layer 1 abhängig |
| Gebühren | Bei Überlastung höher | Meist niedriger |
| Beispiele | Bitcoin, Ethereum, Solana | Lightning Network, Rollups |
Layer 1
Ein Layer 1, auch Basisschicht genannt, ist die Blockchain selbst, auf der Transaktionen aufgezeichnet und der Hauptzustand des Netzwerks festgelegt wird. Bitcoin, Ethereum, Solana und Avalanche sind Beispiele für Netzwerke, die als Layer 1 betrachtet werden können, obwohl sich ihre Architekturen und Konsensmechanismen erheblich unterscheiden. Diese Ebene bildet die grundlegende Infrastruktur, auf der digitale Vermögenswerte, Smart Contracts, Finanzprotokolle und andere blockchainbasierte Anwendungen aufgebaut werden können.
Die Funktion eines Layer 1 geht weit über das Speichern von Transaktionen hinaus. Das Netzwerk muss einen Mechanismus bereitstellen, mit dem ein Konsens zwischen Teilnehmern erreicht wird, die einander nicht unbedingt vertrauen. Es muss außerdem den gültigen Systemzustand bestimmen, Double-Spending verhindern und die historische Integrität des Registers bewahren. Dazu verwendet es unterschiedliche Architekturen und Konsensmechanismen. Bitcoin nutzt Proof of Work, während Ethereum Proof of Stake verwendet. Andere Netzwerke haben unterschiedliche Mechanismen entwickelt, die das Gleichgewicht zwischen Sicherheit, Dezentralisierung und Verarbeitungskapazität verändern sollen.
Genau dieses Gleichgewicht gehört zu den strukturellen Problemen vieler Blockchains. Ein vollständig offenes Netzwerk mit zahlreichen unabhängigen Teilnehmern und hohen Sicherheitsanforderungen kann Schwierigkeiten haben, ein sehr großes Transaktionsvolumen bei niedrigen Kosten zu verarbeiten. Wenn die Nachfrage steigt, können Nutzer um begrenzten Blockplatz konkurrieren und die Gebühren können steigen. Das sogenannte Blockchain-Trilemma fasst diese Spannung zusammen, indem es auf die Schwierigkeit hinweist, Dezentralisierung, Sicherheit und Skalierbarkeit gleichzeitig zu maximieren, ohne architektonische Kompromisse einzugehen.
Layer 2
Layer 2 entstehen als eine der wichtigsten Antworten auf dieses Problem. Dabei handelt es sich um Systeme, die auf einer Basis-Blockchain aufgebaut sind und es ermöglichen, bestimmte Vorgänge außerhalb der Hauptschicht zu verarbeiten und anschließend die für die Sicherheit, die Verifizierung der Ergebnisse oder die Aktualisierung des relevanten Zustands erforderlichen Informationen wieder an diese zu übermitteln. Statt jeden Vorgang einzeln auf Layer 1 verarbeiten zu müssen, kann ein Teil der Arbeit auf einer sekundären Infrastruktur ausgeführt werden, die speziell für höhere Kapazität ausgelegt ist.
Eine der wichtigsten Gruppen innerhalb dieses Ökosystems sind Rollups. Ihr allgemeines Prinzip besteht darin, Transaktionen außerhalb der Basisschicht auszuführen und anschließend mehrere Vorgänge in einer reduzierten Datenmenge zusammenzufassen, die auf der zugrunde liegenden Blockchain veröffentlicht oder dort verifiziert wird. Dadurch kann ein Teil der Sicherheit von Layer 1 genutzt werden, während die Menge der Informationen, die direkt dort verarbeitet werden muss, reduziert wird.
Innerhalb der Rollups gibt es Modelle mit unterschiedlichen Eigenschaften. Optimistic Rollups gehen zunächst davon aus, dass die zusammengefassten Vorgänge gültig sind, und verfügen über Mechanismen, mit denen potenziell fehlerhafte Vorgänge erkannt und angefochten werden können. Zero-Knowledge-Rollups verwenden kryptografische Beweise, mit denen die Gültigkeit einer Gruppe von Transaktionen nachgewiesen werden kann, ohne dass Layer 1 jede einzelne Transaktion erneut ausführen muss. Beide Ansätze verfolgen ein gemeinsames Ziel – den Durchsatz zu erhöhen und die Kosten pro Vorgang zu senken –, unterscheiden sich jedoch in ihren technischen Mechanismen und Betriebsmodellen erheblich.
Ein weiterer historischer Ansatz für Layer 2 wird durch Netzwerke mit Zahlungskanälen repräsentiert. Das Bitcoin Lightning Network ist das bekannteste Beispiel. In diesem Modell können bestimmte Transaktionen außerhalb der Hauptchain stattfinden, und nur die für die Eröffnung oder Schließung von Kanälen sowie für die Regelung bestimmter Zustände erforderlichen Informationen werden auf Bitcoin aufgezeichnet. Das Ergebnis ist eine Infrastruktur, die eine große Zahl von Vorgängen mit deutlich weniger Interaktionen mit der Basis-Blockchain ermöglichen soll.
Wie sie die Arbeit aufteilen
Die Beziehung zwischen Layer 1 und Layer 2 kann daher als Verteilung von Verantwortlichkeiten verstanden werden. Layer 1 stellt die Abwicklungsinfrastruktur, den Konsens und die grundlegenden Garantien des Systems bereit. Layer 2 versucht, die Verarbeitungskapazität zu erhöhen und bestimmte Aspekte der Nutzererfahrung zu verbessern, ohne dass jeder Vorgang dieselben Betriebskosten auf der Hauptchain verursacht. Nach einer unter Fachleuten verbreiteten Interpretation ersetzt Layer 2 Layer 1 nicht. Stattdessen versucht es, dessen Fähigkeiten durch eine ergänzende Architektur zu erweitern.
Diese Trennung bringt jedoch auch neue Komplexität mit sich. Ein Layer 2 benötigt Mechanismen zur Kommunikation mit Layer 1, zur Übertragung von Vermögenswerten zwischen den beiden Ebenen und zur Sicherstellung, dass auf der sekundären Infrastruktur ausgeführte Vorgänge korrekt verifiziert oder finalisiert werden können. Bridges und Interoperabilitätssysteme spielen dabei eine besonders wichtige Rolle. Es können außerdem Wartezeiten, spezielle Auszahlungsmechanismen oder technische Risiken im Zusammenhang mit den verwendeten Smart Contracts und kryptografischen Systemen entstehen.
Dezentralisierung und Nutzererlebnis
Dezentralisierung ist ein weiterer wichtiger Vergleichspunkt. Nicht alle Layer 1 weisen denselben Grad an Dezentralisierung auf, und auch nicht alle Layer 2 bieten identische Garantien. Eine Lösung kann zunächst von bestimmten Betreibern oder Sequencern abhängen, die für die Reihenfolge der Transaktionen verantwortlich sind. Mit der Weiterentwicklung dieser Systeme versuchen einige Projekte, diese Funktionen auf eine größere Zahl von Teilnehmern zu verteilen. Daher bestimmt die Bezeichnung Layer 2 allein weder den genauen Grad der Dezentralisierung noch die Sicherheit eines bestimmten Netzwerks.
Auch die Nutzererfahrung verändert sich zwischen den beiden Ebenen. Auf einem Layer 1 steht jeder Vorgang direkt mit der Hauptblockchain in Verbindung und unterliegt deren Kapazitätsgrenzen und Ausführungskosten. Auf einem Layer 2 kann der Nutzer von schnelleren oder günstigeren Transaktionen profitieren, muss jedoch verstehen, dass er zusätzliche Infrastruktur mit eigenen Mechanismen verwendet. In manchen Fällen müssen Vermögenswerte außerdem von Layer 1 auf Layer 2 übertragen werden, bevor bestimmte Anwendungen genutzt werden können.
Wirtschaftliche Folgen und Grenzen
Aus wirtschaftlicher Sicht verändern Layer 2 ebenfalls die Struktur von Blockchain-Ökosystemen. Niedrigere Transaktionskosten können Anwendungen ermöglichen, die auf einer überlasteten Basisschicht zu teuer wären. Blockchainbasierte Spiele, bestimmte dezentrale Finanzanwendungen und Mikrozahlsysteme gehören zu den Anwendungsfällen, die von einer Infrastruktur mit höherer Kapazität profitieren können.
Dennoch beseitigen Layer 2 die grundlegenden Grenzen von Blockchains nicht. Bestimmte Informationen müssen weiterhin an Layer 1 verankert sein oder von ihm abhängen, um Sicherheits- und Abwicklungsgarantien zu erhalten. Aus diesem Grund bedeutet eine Verbesserung der Skalierbarkeit in der Regel eine Umverteilung der Arbeit, nicht die vollständige Beseitigung von Kosten. Die letztendliche Effizienz hängt von Faktoren wie Protokolldesign, Datenkompression, Datenverfügbarkeit und der Fähigkeit des Hauptnetzwerks ab, die von seinen sekundären Ebenen erzeugten Aktualisierungen aufzunehmen.
Auch der technologische Wettbewerb beschränkt sich nicht auf eine einzige Architektur. Einige Layer 1 versuchen, die Kapazität direkt durch Änderungen am Chain-Design, höhere Verarbeitungsraten oder andere Skalierbarkeitslösungen zu erhöhen. Parallel dazu entwickeln verschiedene Layer 2 Mechanismen, die Kosten senken, die Interoperabilität verbessern und die Nutzererfahrung vereinfachen sollen. Dadurch entsteht ein zunehmend modulares Ökosystem, in dem eine einzelne Blockchain als Sicherheitsschicht für zahlreiche spezialisierte Netzwerke dienen kann.
Der Unterschied zwischen Layer 1 und Layer 2 spiegelt letztlich zwei komplementäre Ebenen in der Entwicklung dezentraler Infrastruktur wider. Layer 1 bildet die Grundlage, auf der der Konsens hergestellt und der Hauptzustand aufrechterhalten wird. Layer 2 verlagert einen Teil der Aktivität auf darauf aufbauende Systeme, um die Skalierbarkeit zu verbessern und bestimmte Kosten zu senken. Das Verständnis dieser Beziehung ist entscheidend, um zu analysieren, wie Blockchain-Netzwerke wachsen können, ohne die Eigenschaften aufzugeben, auf denen ihr Betrieb beruht.
Die Zukunft dieser Architektur wird zu einem großen Teil davon abhängen, wie sich das Gleichgewicht zwischen Sicherheit, Dezentralisierung, Leistung und Benutzerfreundlichkeit entwickelt. Layer 1 werden weiterhin die grundlegenden Garantien bereitstellen, auf denen ihre jeweiligen Ökosysteme beruhen, während Layer 2 einen wachsenden Anteil der alltäglichen Aktivität übernehmen könnten. Statt eine Ebene durch die andere zu ersetzen, deutet die Entwicklung der Branche auf eine zunehmende Integration hin, bei der jede Ebene innerhalb einer immer komplexeren und spezialisierten Blockchain-Infrastruktur unterschiedliche Funktionen übernimmt.