Ein Dilemma ist schlimm, aber was ist mit einem Trilemma? Dreimal schlimmer, oder? Das Verständnis des Blockchain-Trilemmas ist für die Entwicklung praktikabler Lösungen unerlässlich. Bevor wir eine Lösung für das Skalierungsproblem finden können, müssen wir zunächst verstehen, was dieses Dilemma verursacht. In diesem Artikel werden einige der wichtigsten Aspekte des Blockchain-Trilemmas und seine möglichen Lösungen anschauen.
Sidechains
Sidechains sind Blockchains, die parallel zur Hauptkette laufen. Sie werden verwendet, um große Stapeltransaktionen zu verarbeiten und Überlastungen der Basisschicht aufzufangen. Dadurch kann sich die Hauptkette auf andere Dinge konzentrieren, wie Netzwerksicherheit, Geschwindigkeit und Transaktionsstreitigkeiten.
Diese Ketten gelten jedoch nicht als echte Layer-2-Lösung und erfordern ein zentralisierteres Netz als die übergeordnete Kette. Dies wirft die Frage auf, wie gut sie sich in den dezentralen Charakter der Blockchain integrieren lassen.
Sidechains wurden entwickelt, um das Blockchain-Trilemma der Skalierung zu lösen. Sie lösen dieses Problem, indem sie es ermöglichen, dass die Verarbeitung von Transaktionen von verschiedenen Servern durchgeführt wird. Die Blockchain vermeidet auch die Notwendigkeit, Daten zu duplizieren, und sorgt dafür, dass Transaktionen schnell verarbeitet werden. Außerdem sind diese Netze sicher und bieten eine hohe Verfügbarkeit.
Da die Nachfrage nach Blockchains steigt, stehen sie vor dem Trilemma der Skalierbarkeit. Wenn dieses Problem nicht gelöst wird, werden Blockchains unpraktisch werden.
Die fehlende Skalierbarkeit wird zu einer Verlangsamung der Transaktionszeiten führen. Infolgedessen können viele Nutzer ihre Transaktionen nicht schnell abschließen, was zu höheren Gebühren und Verzögerungen führen wird.
Byzantinische fehlertolerante Protokolle
Byzantinische fehlertolerante Protokolle (BFT) sind ein leistungsfähiger Ansatz, um hohe Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit in verteilten Systemen zu erreichen. Die meisten kommerziellen Rechenzentren sind jedoch noch nicht bereit, diese Techniken einzusetzen, da sie zu teuer sind.
Bei BFT werden Kopien der gleichen Daten in einem verteilten System verwendet, um byzantinische Fehler zu tolerieren. Daher verbrauchen diese Systeme große Mengen an Ressourcen.
BFT-Protokolle können auch in virtuellen Systemen implementiert werden, was den Ressourcenverbrauch reduziert. Ein BFT-System kann Tausende von Clients unterstützen. Es erfordert jedoch eine hochleistungsfähige Recheninfrastruktur. Daher ist ein leistungsfähiges Netz unerlässlich. Daher sind BFT-Protokolle nicht ideal für Blockchain-Systeme.
Wenn ein Netzwerk beispielsweise eine Verzögerung von einigen Millisekunden hat, würde das byzantinische fehlertolerante Protokoll erfordern, dass jeder Knoten jedes erfolgreiche Paket bestätigt. Außerdem müsste das System Abstimmungen durchführen, um einen Konsens zu gewährleisten.
Lösungen für die Skalierung des Layer 2
Es gibt mehrere Lösungen zur Skalierung der Schicht 2 für Blockchains, die darauf abzielen, die Geschwindigkeit und den Durchsatz des Netzwerks zu erhöhen. Dazu gehören das Bitcoin Lightning Network und die Ethereum Plasma-Kette.
Sie nutzen State Channels, um verschiedene Blockchain-Aktivitäten durchzuführen und sie an die Hauptkette zurückzumelden. Beide Lösungen sind äußerst flexibel und können an jedes Netzwerk oder Protokoll angepasst werden.
Die State Channels ermöglichen eine bidirektionale Kommunikation zwischen verschiedenen Blockchains und erhöhen so die Transaktionskapazität und -geschwindigkeit. Außerdem verhindern sie die Validierung durch Netzwerkknoten der Layer 1. Ein State-Channel ist eine netzwerknahe Ressource, die durch Multi-Signatur-Mechanismen isoliert ist.
Im Gegensatz zum Lightning Network unterliegen State Channels nicht der Validierung durch Layer-1-Netzknoten. Außerdem erhöhen sie die Transaktionsgeschwindigkeit, indem sie die Verwendung von Smart Contracts erleichtern. Diese Lösungen befinden sich derzeit noch in der Versuchsphase.
Das Blockchain-Trilemma ist ein Hauptproblem bei der Entwicklung von Krypto-Netzinfrastrukturen. Mit zunehmender Anzahl von Transaktionen haben die Validierungsknoten Schwierigkeiten, die immer komplexeren Transaktionen zu überprüfen. Außerdem müssen sie einen Konsens zwischen den Prüfern über die Integrität der ausstehenden Transaktionen erzielen.
Glücklicherweise können L2-Lösungen dazu beitragen, die Gaskosten des Netzwerks zu senken und den Abschluss von Transaktionen zu beschleunigen.
Ethereums Skalierungsproblem
Ethereum hat ein ernsthaftes Problem mit der Skalierung. Es bietet Entwicklern zwar eine einfache Möglichkeit, dezentralisierte Anwendungen zu erstellen, verfügt aber nicht über die Geschwindigkeit und Effizienz, die auf dem realen Markt erforderlich sind.
Dies ist eine Folge des Proof-of-Work-Systems, bei dem die Miner kryptografische Rätsel lösen müssen. Dies führt dazu, dass Ethereum-Transaktionen sehr lange dauern und hohe Gasgebühren anfallen. Viele Nutzer haben sich über dieses Problem beschwert und den Bedarf an schnelleren Transaktionen und niedrigeren Kosten angeführt.
Fazit
Das Problem ist seit Jahren ein großer Nachteil für Ethereum. Das Netzwerk kann nur 15 Transaktionen pro Sekunde verarbeiten und die damit verbundenen Gebühren sind unerschwinglich hoch. Damit ist klar, dass das Netzwerk nicht für ein großes Wachstum ausgelegt ist. Dieses Problem macht Ethereum auch anfällig für Konkurrenten, die kostengünstige Transaktionen mit Tausenden von Transaktionen pro Sekunde und geringen oder gar keinen Gebühren anbieten.
Glücklicherweise gibt es eine Reihe von Layer-2-Skalierungslösungen. Eine dieser Lösungen ist Polygon, die parallel zum Ethereum-Mainnet läuft und Transaktionen außerhalb des Mainnets verarbeitet. Polygon ist eine dezentrale Ethereum-Skalierungsplattform, die es Entwicklern ermöglicht, skalierbare, benutzerfreundliche dApps mit niedrigen Transaktionsgebühren zu erstellen, ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen.
Beide Lösungen sind billiger als Ethereum und haben den Vorteil, schneller und effizienter zu sein. Optimism wird von einem gleichnamigen Token namens OP verwaltet, der Ende Mai 2022 an die ersten Optimism-Nutzer ausgegeben wurde.
Für weitere Informationen über Skalierungslösungen kannst du unseren Artikel über Optimism lesen.
Jay Speakman ist ein Technologieautor aus San Francisco, Kalifornien. Er schreibt über die Themen Blockchain, Kryptowährung, DeFi und andere disruptive Technologien. Zu seinen Kunden gehören Avalanche, Be[in]Crypto, Trust Machines und mehrere Blogs, die sich mit Blockchain-Gaming beschäftigen. Er wird nicht ruhen, bis die Fiat-Währung besiegt ist.
