Ethereum ist die größte Smart-Contract-Plattform der Blockchain-Branche und bildet die Grundlage für Tausende dezentraler Anwendungen, DeFi-Protokolle, NFT-Marktplätze und Blockchain-Spiele. Mit der steigenden Popularität von Ethereum sind jedoch auch die Herausforderungen gewachsen, insbesondere hohe Transaktionsgebühren und Netzwerküberlastungen in Zeiten starker Nutzung. Um diese Probleme zu lösen, ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen, haben Entwickler Layer-2-Chains geschaffen.

Diese Netzwerke arbeiten neben Ethereum und ermöglichen schnellere Transaktionen sowie deutlich niedrigere Gebühren, während sie gleichzeitig mit dem Ethereum-Ökosystem verbunden bleiben.

Heute verarbeiten Layer-2-Netzwerke einen großen Teil der Ethereum-Transaktionen und gelten als zentraler Bestandteil der langfristigen Skalierungsstrategie von Ethereum.

Was sind Ethereum Layer-2-Chains?

Layer-2-Chains sind Blockchain-Netzwerke, die auf Ethereum aufbauen. Anstatt jede Transaktion direkt im Ethereum-Hauptnetzwerk zu verarbeiten, übernehmen Layer-2-Lösungen den Großteil der Aktivitäten separat und übermitteln regelmäßig Transaktionsdaten oder kryptografische Nachweise an Ethereum zurück. Dadurch wird die Haupt-Blockchain entlastet und deutlich mehr Transaktionen können zu einem Bruchteil der Kosten verarbeitet werden.

Der Begriff „Layer 2“ bezieht sich darauf, dass diese Netzwerke als zusätzliche Ebene über Ethereums Basisschicht, oft als Layer 1 bezeichnet, arbeiten. Ethereum bleibt die Grundlage für Sicherheit und Abwicklung, während sich Layer-2-Netzwerke auf Skalierbarkeit und Effizienz konzentrieren.

Warum Ethereum Layer-2-Lösungen benötigt

Ethereum wurde entwickelt, um Dezentralisierung und Sicherheit zu priorisieren. Diese Eigenschaften machen das Netzwerk zwar äußerst widerstandsfähig, begrenzen jedoch auch die Anzahl der Transaktionen, die direkt auf der Haupt-Blockchain verarbeitet werden können.

In Zeiten hoher Nachfrage konkurrieren Nutzer um begrenzten Speicherplatz in Blöcken, wodurch die Gasgebühren erheblich steigen. In der Vergangenheit konnten Interaktionen mit beliebten DeFi-Anwendungen oder NFT-Marktplätzen Transaktionskosten von mehreren Dutzend oder sogar Hunderten Dollar verursachen.

Layer-2-Netzwerke lösen dieses Problem, indem sie Transaktionen außerhalb des Ethereum-Mainnets verarbeiten und dennoch für die endgültige Abwicklung und Sicherheit auf Ethereum vertrauen.

Das Dencun-Upgrade und Blob-Transaktionen

Ein bedeutender Durchbruch für die Skalierung von Ethereum erfolgte im März 2024 mit dem Dencun-Upgrade. Eine der wichtigsten Neuerungen war EIP-4844, besser bekannt als Proto-Danksharding.

Vor Dencun mussten Layer-2-Rollups ihre Transaktionsdaten über sogenannte Calldata auf Ethereum veröffentlichen. Obwohl diese Methode sicher war, war sie relativ teuer, da die Daten dauerhaft auf der Blockchain gespeichert werden mussten.

EIP-4844 führte eine neue Form der temporären Datenspeicherung ein, die als Blobs bezeichnet wird. Blob-Daten bleiben lange genug verfügbar, damit Rollups Transaktionen überprüfen und absichern können, müssen jedoch nicht dauerhaft von Ethereum-Knoten gespeichert werden.

Dies reduzierte die Kosten für die Veröffentlichung von Layer-2-Transaktionsdaten auf Ethereum drastisch. Dadurch sanken die Gebühren auf vielen Layer-2-Netzwerken erheblich und liegen häufig nur noch bei wenigen Cent oder weniger.

Die Einführung von Blobs stärkte Ethereums auf Rollups ausgerichtete Roadmap und bekräftigte die Vorstellung, dass der Großteil der Nutzeraktivitäten künftig auf Layer-2-Netzwerken stattfinden wird, während Ethereum selbst als hochsichere Abwicklungs- und Datenverfügbarkeitsschicht dient.

Wie Layer-2-Chains funktionieren

Obwohl verschiedene Layer-2-Netzwerke unterschiedliche Technologien verwenden, ist der grundlegende Ablauf ähnlich:

1. Nutzer senden Transaktionen an das Layer-2-Netzwerk.
2. Die Layer-2-Chain verarbeitet Tausende Transaktionen schnell und kostengünstig.
3. Transaktionen werden zu Paketen (Batches) zusammengefasst.
4. Daten oder Nachweise werden an Ethereum übermittelt.
5. Ethereum sichert und finalisiert die Ergebnisse.

Da viele Transaktionen zusammengefasst werden, verteilen sich die Kosten der Ethereum-Nutzung auf Tausende Nutzer, was zu deutlich niedrigeren Gebühren führt.

Arten von Ethereum Layer-2-Chains

Optimistic Rollups

Optimistic Rollups gehen standardmäßig davon aus, dass Transaktionen gültig sind, und überprüfen sie nur dann im Detail, wenn sie während einer Einspruchsfrist angefochten werden.

Dieser Ansatz ermöglicht eine hohe Skalierbarkeit und bewahrt gleichzeitig die starken Sicherheitsgarantien von Ethereum.

Zu den bekannten Optimistic-Rollup-Ökosystemen gehören:

• Arbitrum
• Optimism
• Base
• Unichain
• World Chain

Zero-Knowledge Rollups (ZK-Rollups)

ZK-Rollups verwenden fortschrittliche kryptografische Nachweise, um die Gültigkeit von Transaktionen mathematisch zu verifizieren, bevor die Ergebnisse an Ethereum übermittelt werden.

Zu den Vorteilen gehören:

• Schnellere Finalität
• Starke Sicherheitsgarantien
• Hohe Skalierbarkeit
• Effiziente Nutzung des Ethereum-Blockraums

Zu den führenden ZK-Rollup-Projekten gehören:

• zkSync
• Starknet
• Polygon zkEVM
• Scroll

Viele Entwickler sind der Ansicht, dass ZK-Rollups aufgrund ihrer Effizienz und Sicherheit die langfristige Zukunft der Ethereum-Skalierung darstellen.

Die Optimism Superchain

Eine der wichtigsten Entwicklungen im Layer-2-Ökosystem ist die Entstehung der Optimism Superchain.

Die Superchain ist ein Netzwerk miteinander verbundener Layer-2-Chains, die mit dem OP Stack aufgebaut wurden, einem Open-Source-Framework des Optimism-Projekts. Anstatt als isolierte Netzwerke zu agieren, teilen die Mitglieder der Superchain gemeinsame Technologiestandards, Infrastruktur und eine gemeinsame Vision für Interoperabilität.

Zu den bekannten Mitgliedern der Superchain gehören:

• Optimism
• Base
• Unichain
• World Chain
• Ink

Base, entwickelt von Coinbase, ist daher mehr als nur ein weiteres Layer-2-Netzwerk. Es ist Teil des größeren Superchain-Ökosystems und trägt zu einer Zukunft bei, in der mehrere Layer-2-Chains nahtlos zusammenarbeiten und von gemeinsamer Infrastruktur sowie gemeinsamen Sicherheitsannahmen profitieren.

Die Vision der Superchain ist die Schaffung eines internetweiten Netzwerks interoperabler Layer-2-Chains, das sich für Nutzer und Entwickler zunehmend wie ein einheitliches System anfühlt.

Beliebte Ethereum-Layer-2-Ökosysteme

Arbitrum

Arbitrum gehört zu den größten Layer-2-Netzwerken gemessen am gebundenen Gesamtwert und der Aktivität von Anwendungen. Der Fokus liegt stark auf DeFi und einer hohen Kompatibilität mit bestehenden Ethereum-Anwendungen.

Optimism

Optimism war Vorreiter vieler Konzepte hinter dem OP Stack und der Superchain und zählt weiterhin zu den einflussreichsten Projekten im Ethereum-Skalierungsökosystem.

Base

Base wurde von Coinbase entwickelt und hat sich zu einem der am schnellsten wachsenden Ethereum-Layer-2-Netzwerke entwickelt. Als Mitglied der Optimism Superchain kombiniert es niedrige Gebühren, starke Unterstützung für Entwickler und Zugang zur großen Nutzerbasis von Coinbase.

zkSync

zkSync nutzt die Zero-Knowledge-Rollup-Technologie, um schnelle und kostengünstige Transaktionen bei gleichzeitiger Sicherheit auf Ethereum-Niveau zu ermöglichen.

Starknet

Starknet verwendet STARK-Proofs, eine hochentwickelte Form kryptografischer Verifikation, um Skalierbarkeit zu erreichen und gleichzeitig Dezentralisierung und Sicherheit zu bewahren.

Die Zukunft von Ethereum Layer 2

Die Zukunft von Ethereum wird zunehmend von Rollups geprägt. Anstatt hauptsächlich durch größere Blöcke oder leistungsfähigere Hardware zu skalieren, entwickelt sich Ethereum zu einer sicheren Abwicklungsschicht, die ein wachsendes Ökosystem von Layer-2-Netzwerken unterstützt.

Das Dencun-Upgrade und Blob-Transaktionen haben die Kosten für Layer 2 deutlich gesenkt und die Grundlage für zukünftige Verbesserungen geschaffen, die Datenverfügbarkeit und Skalierbarkeit weiter erhöhen werden.

Mit zunehmender Interoperabilität durch Initiativen wie die Optimism Superchain und Fortschritte in der ZK-Technologie könnten Nutzer künftig mit mehreren Layer-2-Netzwerken interagieren, ohne überhaupt zu bemerken, welche Chain sie gerade verwenden.

Fazit

Ethereum Layer-2-Chains haben sich zur wichtigsten Lösung für die Skalierungsherausforderungen von Ethereum entwickelt. Durch die Verarbeitung von Transaktionen außerhalb der Haupt-Blockchain bei gleichzeitiger Nutzung der Ethereum-Sicherheit ermöglichen sie schnellere Transaktionen, niedrigere Gebühren und eine bessere Nutzererfahrung.

Jüngste Innovationen wie das Dencun-Upgrade, Blob-Transaktionen und das Wachstum von Ökosystemen wie der Optimism Superchain haben die Akzeptanz beschleunigt und Layer-2-Netzwerke praktischer denn je gemacht. Während sich Ethereum weiterentwickelt, werden Layer-2-Chains voraussichtlich den Großteil der Nutzeraktivitäten übernehmen und dazu beitragen, die Blockchain-Technologie einem globalen Publikum zugänglich zu machen.