LAYER-1-BLOCKCHAIN ERKLÄRT

Eine Layer-1-Blockchain bezeichnet die zugrundeliegende Architektur und das Protokoll einer Blockchain, die die Basisschicht eines Kryptowährungsnetzwerks bildet. Sie ist für die Kernfunktionen des Blockchain-Systems verantwortlich, wie Transaktionsverarbeitung, Konsensmechanismen und Blockvalidierung. Bekannte Beispiele für Layer-1-Blockchains sind Bitcoin, Ethereum, Solana und Cardano. Diese Netzwerke verfügen über eigene Kryptowährungen und gelten oft als grundlegende Infrastruktur für dezentrale Anwendungen (dApps), Smart Contracts und Vermögenstransfers.

Layer-1-Blockchains weisen typischerweise folgende Merkmale auf:

• Nativer Konsensalgorithmus: Bitcoin verwendet beispielsweise Proof of Work (PoW), während Ethereum 2.0 auf Proof of Stake (PoS) umgestiegen ist.
• Sicherheitsmodelle: Diese Blockchains gewährleisten ihre eigene Sicherheit durch dezentrale Validatoren oder Miner.
• Skalierbarkeitsbeschränkungen: Aufgrund der Dezentralisierung und der hohen Sicherheitsprioritäten kann die Skalierbarkeit von Layer-1-Blockchains ohne weitere Lösungen eingeschränkt sein.
• Programmierbarkeit: Ethereum und andere Blockchains ermöglichen programmierbare Smart Contracts direkt auf der Basisschicht.

Alle Transaktionen auf einer Layer-1-Blockchain werden abgewickelt.

On-Chain bedeutet, dass sie ein dauerhafter und unveränderlicher Bestandteil des Blockchain-Ledgers werden. Verbesserungen oder Upgrades von Layer-1-Blockchains erfordern typischerweise Hard- oder Soft-Forks, die einen Konsens unter den Netzwerkteilnehmern voraussetzen. Ein bemerkenswertes Beispiel ist der Übergang von Ethereum von PoW zu PoS, bekannt als Merge, der ein bedeutendes Upgrade auf der Ebene des Basisprotokolls darstellte.

Um die Einschränkungen von Layer 1 – insbesondere hinsichtlich Durchsatz und Geschwindigkeit – zu bewältigen, wurden zahlreiche Innovationen erforscht, darunter Layer-2-Protokolle und Off-Chain-Skalierungsmethoden. Layer 1 bleibt jedoch die Vertrauensbasis und der Ort der endgültigen Abwicklung im Blockchain-Ökosystem. Daher ist das Verständnis dieser grundlegenden Schicht unerlässlich, um die Funktionsweise dezentraler Netzwerke insgesamt zu begreifen.

Während sich Layer 1 auf das Basis-Blockchain-Protokoll bezieht, bauen andere Layer – vor allem Layer 2 – auf dieser Basisschicht auf, um spezifische Schwächen wie Skalierbarkeit, Geschwindigkeit und Kosten zu beheben. Das Verständnis des Unterschieds zwischen Layer 1 und Layer 2 verdeutlicht, wie sich das Blockchain-Ökosystem weiterentwickelt, um der steigenden Nachfrage gerecht zu werden.

Überblick: Layer 1 vs. Layer 2:

• Layer 1: Umfasst Kern-Blockchains wie Bitcoin und Ethereum. Verantwortlich für Konsens, Datenverfügbarkeit und Sicherheit.
• Layer 2: Baut auf Layer 1 auf, um den Transaktionsdurchsatz zu skalieren. Beispiele hierfür sind Lightning Network (Bitcoin) und Optimism/Arbitrum (Ethereum).

Wichtigste Unterschiede:

1. Ausführungsumgebung

Layer 1 verarbeitet Transaktionen nativ in seiner eigenen Blockchain-Umgebung. Layer-2-Lösungen verarbeiten viele Transaktionen off-chain und übermitteln abschließende Zusammenfassungen an Layer 1, um von dessen Sicherheit und Dezentralisierung zu profitieren.

2. Skalierungsansatz

Die Verbesserung der Skalierbarkeit auf Layer 1 erfordert oft grundlegende Protokoll-Upgrades, wie z. B. Sharding. Layer 2 hingegen erreicht Skalierbarkeit durch Komprimierung oder Batching von Transaktionen mithilfe von Techniken wie Rollups oder State Channels.

3. Sicherheitsmodell

Die Basis-Blockchain von Layer 1 gewährleistet ihre eigene integrierte Sicherheit durch Konsensmechanismen wie Proof of Work oder Proof of Stake. Layer 2 nutzt Layer 1 für die Finalität und Streitbeilegung und übernimmt dadurch indirekt dessen Sicherheitsmodell.

4. Nutzererfahrung

Layer 2 bietet niedrigere Transaktionsgebühren und schnellere Abwicklungen und verbessert so die Nutzererfahrung, ohne die Dezentralisierung zu beeinträchtigen. Allerdings sind häufig zusätzliche Schritte (wie z. B. die Überbrückung von Vermögenswerten) erforderlich, was die Komplexität für Endnutzer erhöht.

Komplementäre Beziehung:

Layer 2 soll Layer 1 nicht ersetzen, sondern dessen Fähigkeiten erweitern. Ethereum bleibt beispielsweise die Grundlage für die Abwicklung und die Ausführung von Smart Contracts, während Layer-2-Netzwerke die Netzwerkauslastung reduzieren und die Benutzerfreundlichkeit für eine breite Akzeptanz verbessern. Diese geschichtete Architektur ermöglicht es Blockchain-Systemen, sicher und dezentralisiert zu bleiben und gleichzeitig skalierbar zu sein, um den Marktbedürfnissen gerecht zu werden.

Darüber hinaus entstehen Layer-3-Protokolle, die sich auf anwendungsspezifische Logik und Interoperabilität konzentrieren. Auch sie sind jedoch für Sicherheit und Orchestrierung auf Layer 1 angewiesen, was die grundlegende Rolle der Basisschicht unterstreicht.

Das Blockchain-Ökosystem umfasst mehrere bedeutende Layer-1-Netzwerke mit jeweils unterschiedlichen Funktionen, Konsensmechanismen und Anwendungsfällen. Nachfolgend einige der bekanntesten Layer-1-Blockchains (Stand: 2024):1. Bitcoin (BTC)Als Vorreiter aller öffentlichen Blockchains ist Bitcoin ein Layer-1-Netzwerk, das auf dem Proof-of-Work-Konsensmechanismus (PoW) basiert. Es wurde als dezentrale digitale Währung konzipiert und konzentriert sich auf Sicherheit, Unveränderlichkeit und Zensurresistenz. Aufgrund seiner inhärenten Skalierungsbeschränkungen fungiert das Lightning Network als Layer-2-Lösung für Bitcoin und ermöglicht schnellere und kostengünstigere Transaktionen.2. Ethereum (ETH)Ethereum ist eine programmierbare Layer-1-Blockchain, die Pionierarbeit im Bereich Smart Contracts geleistet hat und es Entwicklern ermöglicht, dezentrale Anwendungen direkt auf der Blockchain zu erstellen. Der Übergang von PoW zu PoS mit Ethereum 2.0 verbesserte die Energieeffizienz deutlich und legte den Grundstein für zukünftige Skalierung durch Sharding und Layer-2-Rollups wie Arbitrum und Optimism.

3. Solana (SOL)

Solana ist eine leistungsstarke Layer-1-Blockchain, die für ihren beeindruckenden Transaktionsdurchsatz und ihre niedrigen Gebühren bekannt ist. Sie verwendet ein neuartiges hybrides Konsensmodell namens Proof of History (PoH) in Kombination mit Proof of Stake und unterstützt so schnelle Blockzeiten und Skalierbarkeit ohne Layer-2-Lösungen. Solana zielt auf Anwendungsfälle wie DeFi, NFTs und dezentrales Gaming ab.

4. Cardano (ADA)

Cardano ist eine Layer-1-Blockchain, die auf Grundlage von Peer-Review-Forschung entwickelt wurde. Sie verwendet das Proof-of-Stake-Konsensprotokoll Ouroboros. Cardano legt Wert auf formale Verifizierung und hochsicheren Code und eignet sich daher für unternehmenskritische Anwendungen und den Einsatz in Unternehmen. Native Asset-Unterstützung und Smart Contracts (über Plutus) gehören zu den Kernfunktionen.

5. Avalanche (AVAX)

Avalanche ist eine Layer-1-Blockchain, die ein einzigartiges Konsensprotokoll namens Avalanche verwendet. Dies ermöglicht einen hohen Durchsatz und nahezu sofortige Finalität. Die Plattform erlaubt Entwicklern die Bereitstellung mehrerer interoperabler Subnetze und bietet so anpassbare Blockchain-Umgebungen. Sie wird häufig für DeFi, NFTs und Blockchain-Lösungen für Unternehmen eingesetzt.

6. Polkadot (DOT)

Polkadot ist eine Layer-1-Blockchain, die die Interoperabilität zwischen verschiedenen spezialisierten Blockchains (Parachains) unterstützt. Ihre Relay-Chain bietet grundlegende Sicherheit und Koordination, während Parachains Transaktionen ausführen. Das Netzwerk verwendet einen nominierten Proof-of-Stake-Konsensmechanismus (nPoS) und ermöglicht Interoperabilität zwischen verschiedenen Blockchains.

7. Algorand (ALGO)

Algorand ist ein Open-Source-Layer-1-Protokoll mit Fokus auf Skalierbarkeit und schnelle Transaktionsabwicklung. Es nutzt einen Pure-Proof-of-Stake-Mechanismus (PPoS), der Validatoren zufällig auswählt und so Dezentralisierung und Sicherheit gewährleistet. Algorand unterstützt eine Vielzahl von dApps, digitalen Assets und Smart Contracts, die für Geschwindigkeit und Kosteneffizienz optimiert sind.

Jede dieser Layer-1-Blockchains spielt eine wichtige Rolle im breiteren dezentralen Ökosystem. Ihre vielfältigen Architekturen und Governance-Modelle bieten Nutzern und Entwicklern verschiedene Optionen, basierend auf Geschwindigkeit, Sicherheit, Dezentralisierung und dem Reifegrad des Ökosystems. Mit steigender Nachfrage werden sich diese grundlegenden Netzwerke weiterentwickeln, um die nächste Generation digitaler Infrastruktur zu unterstützen.