L1 VS. L2: VERGLEICH VON SICHERHEIT, KOSTEN UND SKALIERBARKEIT

Sicherheitsunterschiede zwischen L1- und L2-Lösungen

Bei der Bewertung von Blockchain-Lösungen der Schicht 1 (L1) und Schicht 2 (L2) spielt Sicherheit eine zentrale Rolle. Das Verständnis der jeweiligen Sicherheitsmodelle ist für Entwickler, Investoren und Unternehmen, die ein Gleichgewicht zwischen Leistung und Robustheit anstreben, unerlässlich.

Was ist Layer-1-Sicherheit?

Layer-1-Blockchains wie Bitcoin und Ethereum gewährleisten Sicherheit auf Protokollebene. Die verwendeten Konsensmechanismen – Proof of Work (PoW) und Proof of Stake (PoS) – sind integraler Bestandteil der Netzwerksicherheit. Diese Systeme basieren auf einem verteilten Netzwerk von Validatoren oder Minern, die Transaktionen verarbeiten und der Blockchain hinzufügen. Dadurch wird es für Angreifer extrem schwierig, die Kontrolle zu erlangen oder Daten zu manipulieren.

Merkmale der L1-Sicherheit:

• Hohe Dezentralisierung: Gewährleistet vertrauenslose Operationen und Widerstandsfähigkeit gegen koordinierte Angriffe.
• Basisintegrität: Alle Transaktionen werden in der Blockchain abgeschlossen, wodurch das Risiko von Datenmanipulation oder Änderung der Transaktionshistorie reduziert wird.
• Etablierte Konsensprotokolle: Bewährte Infrastrukturen beweisen Zuverlässigkeit und Robustheit unter verschiedenen Marktbedingungen.

Was ist Layer-2-Sicherheit?

L2-Lösungen, einschließlich Rollups und Sidechains, nutzen das zugrunde liegende L1-Netzwerk in unterschiedlichem Maße für die Sicherheit.

Rollups (wie Optimistic und ZK-Rollups) werden durch das Zurücksenden von Transaktionsdaten oder -nachweisen an L1 gesichert, während Sidechains wie Polygon eigene Konsensmechanismen verwenden können.

Wichtige Abwägungen bei der L2-Sicherheit:

• Rollup-Architekturen: Bieten hohe Sicherheit durch die Verwendung von L1 als Abwicklungsschicht, insbesondere bei ZK-Rollups, wo Zero-Knowledge-Beweise die Integrität gewährleisten.
• Sidechains: Erben möglicherweise nicht die volle Sicherheit von L1, wenn ihr Konsensmechanismus abweicht oder zentralisiert ist.
• Betrugs-/Verzögerungsfenster: Optimistic Rollups setzen auf Streitzeiträume zur Gewährleistung der Sicherheit, wodurch Benutzer potenziellen Ausstiegsverzögerungen ausgesetzt sind.

Vergleichende Zusammenfassung:

L1-Schichten bieten hohe, native Sicherheit auf Kosten der Skalierbarkeit. L2-Ketten versuchen, bei gleichzeitiger Leistungsverbesserung ein angemessenes Maß an Sicherheit zu gewährleisten, was jedoch je nach Struktur (insbesondere bei Sidechains) zu Komplexität und Risiken führen kann.

Kosteneffizienz von Layer 1 vs. Layer 2

Transaktionskosten sind eines der größten Hindernisse für die Blockchain-Einführung. Layer-1-Chains bieten zwar hohe Sicherheit, leiden aber häufig unter begrenztem Durchsatz und hohen Transaktionskosten, insbesondere in überlasteten Netzwerken. Layer-2-Lösungen zielen darauf ab, diese Probleme zu beheben, indem sie die Transaktionsverarbeitung und die effiziente Abrechnung der Ergebnisse auf die Basisschicht auslagern.

Verständnis der Transaktionskosten von Layer 1

Layer-1-Netzwerke weisen häufig hohe Transaktionsgebühren auf, bedingt durch:

• Netzwerküberlastung: Der begrenzte Blockplatz in Layer-1-Netzwerken wie Ethereum führt zu Bieterwettbewerben und damit zu höheren Gasgebühren.
• Native Gebührenmärkte: PoW- und PoS-Belohnungsstrukturen incentivieren Validatoren durch Gebühren, was sich direkt auf die Nutzer auswirkt.
• Lange Bestätigungszeiten: Um Sicherheit und Dezentralisierung zu gewährleisten, werden Blöcke langsamer verarbeitet, was zeitkritische Kosten erhöht.

Kostenvorteile von Layer 2

Layer-2-Lösungen fassen mehrere Transaktionen zu einer einzigen Layer-1-Übermittlung zusammen und reduzieren so die Gebühren pro Nutzer erheblich:

• Rollups: Sowohl optimistisch als auch und ZK-Rollups komprimieren Transaktionsdaten und verteilen die Kosten auf die Teilnehmer.
• State Channels: Transaktionen finden außerhalb der Blockchain statt und werden nur einmal abgerechnet, wodurch die Kosten in der Blockchain minimiert werden.
• Sidechains: Können aufgrund anderer ökonomischer Regeln und eines höheren Durchsatzes niedrigere Gebühren bieten.

Beispiele aus der Praxis:

• Ethereum-Basisschicht: In Spitzenzeiten können die Gasgebühren Hunderte von Dollar pro Transaktion erreichen.
• Arbitrum/Optimism (L2-Rollups): Bieten typische Transaktionskosten zu einem Bruchteil der L1-Preise (z. B. < 0,50 $).
• Polygon (Sidechain): Ermöglicht nahezu sofortige Transaktionen mit minimalen Gebühren, allerdings mit anderen Vertrauensannahmen.

Ökonomisch Überlegungen:

Für Anwendungen, die häufige Mikrotransaktionen erfordern, wie z. B. Spiele oder Zahlungen, bieten L2-Lösungen eine praktikablere Struktur. Projekte mit höchsten Sicherheitsanforderungen, wie z. B. große DeFi-Protokolle, bevorzugen jedoch trotz der höheren Kosten möglicherweise weiterhin die direkte Interaktion mit L1.

Zusammenfassung:

Die Kosten auf L1 sind aufgrund der systembedingten Sicherheits- und Kapazitätsbeschränkungen höher, während L2-Lösungen die Transaktionskosten durch Skalierungsmechanismen und Aggregation drastisch reduzieren und sich dadurch besser für den breiten Einsatz eignen.

Skalierbarkeitsanalyse: L1- vs. L2-Architekturen

Skalierbarkeit ist heute wohl die größte Herausforderung in der Blockchain-Entwicklung. Während Layer-1-Architekturen die Grundlage für eine sichere Infrastruktur schaffen, sind Layer-2-Architekturen explizit darauf ausgelegt, einen höheren Durchsatz zu bewältigen, ein reibungsloseres Nutzererlebnis zu ermöglichen und eine breite Akzeptanz zu fördern.

Beschränkungen der L1-Skalierbarkeit

Herkömmliche L1-Blockchains wie Bitcoin (7 Transaktionen pro Sekunde, TPS) und Ethereum (~15 TPS) sind in der Anzahl der Transaktionen, die sie pro Sekunde verarbeiten können, deutlich eingeschränkt.

Diese Einschränkung ergibt sich aus Folgendem:

• Konsenskomplexität: Die Gewährleistung von Dezentralisierung und Sicherheit benötigt Zeit und begrenzt den Durchsatz.
• Blockgrößenbeschränkungen: Die Kontrolle von Daten verhindert eine übermäßige Vergrößerung der Blockchain, schränkt aber die Aktivitätskapazität ein.
• Verzögerungen bei der Netzwerkausbreitung: Verteilte Validierungsprozesse machen eine sofortige Abrechnung unmöglich.

Infolgedessen führt eine höhere Nutzung zu langsamerer Verarbeitung und höheren Gasgebühren. Mehrere Layer-1-Server wie Solana oder Avalanche haben Fortschritte bei der Skalierung auf Blockebene erzielt, bringen aber oft Kompromisse bei Dezentralisierung oder Sicherheit mit sich.

Wie Layer 2 die Skalierbarkeit verbessert

Layer 2-Server sind darauf ausgelegt, die Leistung zu steigern, ohne die grundlegende Integrität von Layer 1-Servern zu beeinträchtigen. Verschiedene Layer-2-Typen erreichen Skalierbarkeit auf unterschiedliche Weise:Optimistic Rollups: Bündeln Transaktionen unter der Annahme ihrer Gültigkeit und ermöglichen so einen hohen Durchsatz und verzögerte Betrugserkennungsmechanismen.ZK-Rollups: Verwenden kryptografische Beweise, um die Gültigkeit von Transaktionen außerhalb der Blockchain zu verifizieren und viele Transaktionen gleichzeitig auf Layer 1 schnell abzuwickeln.State Channels: Ermöglichen mehrere Interaktionen außerhalb der Blockchain mit minimalem Datenaufwand in der Blockchain.Sidechains: Arbeiten parallel zu Layer 1 mit unabhängigen Regeln und bieten eine schnelle und kostengünstige Transaktionsverarbeitung.Jedes Modell bietet einen unterschiedlichen Durchsatz und erreicht oft Hunderte bis Tausende von Transaktionen pro Sekunde (TPS) im Vergleich zu den 15 TPS von Ethereum. Beispielsweise skalieren zkSync und Arbitrum das Ethereum-Ökosystem um Größenordnungen.

Überlegungen zu Skalierbarkeits-Kompromissen:

• Datenverfügbarkeit: Die Gewährleistung des Zugriffs auf alle Transaktionsdaten zur Verifizierung kann die Rollup-Performance einschränken.
• Latenz: Einige Layer-2-Knoten opfern die Finalisierungszeit für einen höheren Durchsatz (z. B. betrugssichere Fenster bei optimistischen Rollups).
• Infrastrukturreife: Layer-2-Knoten entwickeln sich noch, und es kann einige Zeit dauern, bis sich Netzwerkeffekte bei Entwicklern und Nutzern durchsetzen.

Fazit:

Layer-2-Knoten übertreffen Layer-1-Knoten hinsichtlich des reinen Durchsatzes deutlich und können für spezifische Anwendungsfälle angepasst werden. Allerdings müssen Kompromisse hinsichtlich Komplexität, Benutzerfreundlichkeit und Vertrauensannahmen berücksichtigt werden. Ein erfolgreiches Blockchain-Ökosystem kombiniert häufig L1- und L2-Sicherheit, um die Skalierbarkeit zu optimieren, ohne dabei grundlegende Sicherheitsprinzipien zu untergraben.