Was ist Layer0, Layer1, Layer2, Layer3 in Blockchain? – Kryptopolitan

Blockchain ist eine revolutionäre Technologie, die einen sicheren und transparenten Datenaustausch ermöglicht. Es verwendet eine Reihe von Schichten zum Speichern und Verarbeiten von Informationen, die als Schichten 0–3 bezeichnet werden. Jede Schicht hat ihren eigenen Zweck und ihre eigene Funktion, was ein umfassendes System ermöglicht, das eine Vielzahl von Transaktionen verarbeiten kann.

Blockchain ist definiert als eine Distributed-Ledger-Technologie (DLT), die den sicheren und vertrauenswürdigen Austausch digitaler Assets zwischen zwei oder mehr Parteien ermöglicht. Es ist ein einzigartiges System, das als offenes, dezentralisiertes Netzwerk zum gleichzeitigen Speichern von Daten auf mehreren Computern fungiert.

Layer1

Um Transaktionen zu validieren und abzuschließen, ist Schicht 1 die Basisblockkette, auf der mehrere andere Schichten aufgebaut werden können. Sie können unabhängig von anderen Blockchains arbeiten.

Die Schicht1 kann in drei Segmente unterteilt werden:

1. Datenschicht – verantwortlich für die Speicherung aller Daten im Zusammenhang mit Transaktionen innerhalb des Netzwerks. Dazu gehören Dinge wie Transaktionsverlauf, Salden, Adressen usw. Diese Schicht hilft auch bei der Validierung jeder Transaktion, indem sie kryptografische Algorithmen (Hashing) verwendet, um Genauigkeit und Sicherheit zu gewährleisten.
2. Netzwerkschicht – verantwortlich für die Abwicklung der Kommunikation zwischen Benutzern im Blockchain-Netzwerk. Es ist verantwortlich für die Übertragung von Transaktionen und anderen Nachrichten über das Netzwerk sowie für die Überprüfung der Richtigkeit und Legitimität dieser Nachrichten.
3. Consensus Layer – ermöglicht der Blockchain, sich auf eine Reihe von Regeln zu einigen, die alle Benutzer bei der Durchführung von Transaktionen befolgen müssen. Es stellt sicher, dass alle Transaktionen gültig und aktuell sind, indem Konsensalgorithmen wie Proof of Work, Proof of Stake oder Byzantine Fault Tolerance verwendet werden.
4. In der Anwendungs-/Smart-Contract-Schicht findet der Großteil der Funktionalität innerhalb eines Blockchain-Netzwerks statt. Diese Ebene enthält Code (oder Smart Contracts), der zum Erstellen von Anwendungen verwendet werden kann, die auf dem Blockchain-Ökosystem ausgeführt werden. Diese Anwendungen können Transaktionen ausführen und Daten sicher und verteilt speichern. Nicht alle Layer1-Protokolle verfügen über eine Smart-Contract-Funktionalität.

Beispiele für solche Netzwerke sind Bitcoin, Solana, Ethereum und Cardano– die alle ihren eigenen nativen Token haben. Dieser Token wird anstelle von Transaktionsgebühren verwendet und dient als Anreiz für Netzwerkteilnehmer, einem Netzwerk beizutreten.

Während diese Münzen je nach zugrundeliegendem Projekt unterschiedliche Nennwerte haben, bleibt ihr Zweck unverändert: Bereitstellung eines wirtschaftlichen Unterstützungsmechanismus für die Funktionalität der Blockchain.

Layer-1-Netzwerke haben Probleme mit der Skalierung, da die Blockchain Schwierigkeiten hat, die Anzahl der Transaktionen zu verarbeiten, die das Netzwerk benötigt. Dadurch steigen die Transaktionsgebühren drastisch an.

Das Blockchain-Trilemma, ein Begriff, der von Vitalik Buterin geprägt wurde, wird oft herangezogen, wenn mögliche Lösungen für dieses Problem diskutiert werden; Im Wesentlichen müssen Dezentralisierung, Sicherheit und Skalierbarkeit in Einklang gebracht werden.

Viele dieser Ansätze haben ihre eigenen Kompromisse; wie die Finanzierung von Supernodes – wodurch Supercomputer und große Server gekauft werden – um die Skalierbarkeit zu erhöhen, aber eine inhärent zentralisierte Blockchain zu schaffen.

Ansätze zur Lösung des Blockchain-Trilemmas:

Erhöhen Sie die Blockgröße

Durch Erhöhen der Blockgröße eines Layer-1-Netzwerks können effektiv mehr Transaktionen verarbeitet werden. Es ist jedoch nicht möglich, einen unendlich großen Block aufrechtzuerhalten, da größere Blöcke aufgrund der erhöhten Datenanforderungen und der verringerten Dezentralisierung langsamere Transaktionsgeschwindigkeiten bedeuten. Dies schränkt die Skalierbarkeit durch Erhöhung der Blockgröße ein und schränkt Leistungssteigerungen auf Kosten verringerter Sicherheit ein.

Konsensmechanismus ändern

Proof-of-Work (POW)-Mechanismen gibt es zwar noch, aber sie sind weniger nachhaltig und skalierbar als ihre Proof-of-Stake (POS)-Pendants. Aus diesem Grund wechselte Ethereum von POW zu POS; Die Absicht besteht darin, einen sichereren und zuverlässigeren Konsensalgorithmus bereitzustellen, der bessere Ergebnisse in Bezug auf die Skalierbarkeit liefert.

Schärfen

Sharding ist eine Datenbankpartitionierungstechnik, die zum Skalieren der Leistung verteilter Datenbanken verwendet wird. Durch die Segmentierung und Verteilung eines Blockchain-Ledgers auf mehrere Knoten bietet Sharding eine verbesserte Skalierbarkeit, die den Transaktionsdurchsatz erhöht, da mehrere Shards Transaktionen parallel verarbeiten können. Dies führt zu einer verbesserten Leistung und einer deutlich reduzierten Verarbeitungszeit im Vergleich zum herkömmlichen seriellen Ansatz.

Ähnlich wie das Essen eines in Stücke geteilten Kuchens. Auf diese Weise sind Sharding-Netzwerke auch bei einem Anstieg des Datenvolumens oder einer Netzwerküberlastung viel effizienter, da alle beteiligten Knoten bei der Verarbeitung von Transaktionen synchron zusammenarbeiten.

Layer2

Schicht-2-Protokolle bauen auf der Schicht-1-Blockchain auf, um deren Skalierbarkeitsprobleme zu lösen, ohne die Basisschicht zu überlasten.

Dies geschieht durch die Schaffung eines sekundären Frameworks, das als „Off-the-Chain“ bezeichnet wird und einen besseren Kommunikationsdurchsatz und schnellere Transaktionszeiten ermöglicht, als Layer 1 unterstützen kann.

Durch die Verwendung von Layer-2-Protokollen werden die Transaktionsgeschwindigkeiten verbessert und der Transaktionsdurchsatz erhöht, was bedeutet, dass mehr Transaktionen gleichzeitig innerhalb eines definierten Zeitraums verarbeitet werden können. Dies kann unglaublich vorteilhaft sein, wenn das primäre Netzwerk überlastet und langsamer wird, da es dazu beiträgt, die Kosten für Transaktionsgebühren zu senken und die Gesamtleistung zu verbessern.

Hier sind mehrere Möglichkeiten, wie Layer2s das Trillema der Skalierbarkeit löst:

Kanäle

Kanäle bieten eine Layer-2-Lösung, die es Benutzern ermöglicht, an mehreren Transaktionen außerhalb der Kette teilzunehmen, bevor sie auf der Basisschicht gemeldet werden. Dies ermöglicht schnellere und effizientere Transaktionen. Es gibt zwei Arten von Kanälen: Zahlungskanäle und staatliche Kanäle. Zahlungskanäle ermöglichen gerechte Zahlungen, während staatliche Kanäle viel breitere Aktivitäten ermöglichen, wie sie normalerweise auf der Blockchain stattfinden würden, wie z. B. der Umgang mit Smart Contracts.

Der Nachteil ist, dass die teilnehmenden Benutzer dem Netzwerk bekannt sein müssen, daher kommt eine offene Teilnahme nicht in Frage. Außerdem müssen alle Benutzer ihre Token in einem Multi-Sig-Smart-Vertrag sperren, bevor sie sich mit dem Kanal beschäftigen.

Plasma

Das Plasma-Framework wurde von Joseph Poon und Vitalik Buterin entwickelt und verwendet intelligente Verträge und numerische Bäume, um „Kindketten“ zu erstellen, die Kopien der ursprünglichen Blockchain sind – auch als „Elternkette“ bekannt.

Diese Methode ermöglicht es, Transaktionen von der primären Kette auf die untergeordnete Kette zu übertragen, wodurch die Transaktionsgeschwindigkeit verbessert und die Transaktionsgebühren gesenkt werden, und funktioniert gut mit bestimmten Fällen wie digitalen Geldbörsen.

Die Entwickler von Plasma haben es speziell entwickelt, um sicherzustellen, dass kein Benutzer Transaktionen durchführen kann, bevor eine bestimmte Wartezeit abgelaufen ist.

Dieses System kann jedoch nicht zur Skalierung von Smart Contracts für allgemeine Zwecke verwendet werden.

Seitenketten

Sidechains, das sind Blockchains, die parallel zur Hauptblockchain oder Layer 1 betrieben werden, haben mehrere charakteristische Merkmale, die sie von klassischen Blockchains unterscheiden. Sidechains verfügen über ihre eigenen unabhängigen Blockchains, die häufig unterschiedliche Konsensmechanismen verwenden und unterschiedliche Blockgrößenanforderungen von Layer 1 haben.

Trotz der Tatsache, dass Sidechains ihre eigenen unabhängigen Chains haben, verbinden sie sich immer noch mit Layer 1, indem sie eine gemeinsam genutzte virtuelle Maschine verwenden. Dies bedeutet, dass alle Verträge oder Transaktionen, die in Layer-1-Netzwerken verwendet werden können, auch für die Verwendung in Sidechains verfügbar sind, wodurch eine umfassende Infrastruktur der Interoperabilität zwischen den beiden Arten von Chains geschaffen wird.

Rollups

Rollups erreichen eine Skalierung, indem sie mehrere Transaktionen auf der Sidechain zu einer einzigen Transaktion auf der Basisschicht gruppieren und SNARKs (prägnantes, nicht interaktives Argument des Wissens) als kryptografische Beweise verwenden.

Während es zwei Arten von Rollups gibt – ZK-Rollups und optimistische Rollups – liegen die Unterschiede in ihrer Fähigkeit, sich zwischen Schichten zu bewegen.

Optimistische Rollups verwenden eine virtuelle Maschine, die eine einfachere Migration von Layer1 zu Layer2 ermöglicht, während ZK-Rollups für mehr Effizienz und Geschwindigkeit auf diese Funktion verzichten.

Layer0

Layer-0-Protokolle spielen eine entscheidende Rolle bei der Ermöglichung der Bewegung von Assets, der Perfektionierung der Benutzererfahrung und der Verringerung der Hindernisse, die mit der Cross-Chain-Interoperabilität verbunden sind. Diese Protokolle bieten Blockchain-Projekten auf Layer 1 eine effiziente Lösung, um großen Problemen wie der Schwierigkeit, sich zwischen Layer-1-Ökosystemen zu bewegen, zu begegnen.

Es gibt nicht nur ein Design für eine Reihe von Layer0-Protokollen; Zur Differenzierung können unterschiedliche Konsensmechanismen und Blockparameter übernommen werden. Einige Layer0-Token dienen als effektiver Anti-Spam-Filter, da Benutzer diese Token einsetzen müssen, bevor sie auf zugehörige Ökosysteme zugreifen können.

Cosmos ist ein Layer-0-Protokoll, das für seine Open-Source-Tool-Suite bekannt ist, die aus Tendermint, Cosmos SDK und IBC besteht. Diese Angebote ermöglichen es Entwicklern, ihre eigenen Blockchain-Lösungen nahtlos in einer interoperablen Umgebung zu erstellen; Die wechselseitige Architektur ermöglicht es den Komponenten, frei miteinander zu interagieren. Diese kollaborative Vision einer virtuellen Welt ist in Cosmoshood verwirklicht worden, da sie von ihren hingebungsvollen Anhängern liebevoll geprägt wurde – sie ermöglicht es Blockchain-Netzwerken, unabhängig voneinander zu gedeihen und dennoch kollektiv zu existieren und das „Internet der Blockchain“ zu verkörpern.

Ein weiteres häufiges Beispiel ist Tupfen.

Layer3

Layer 3 ist das Protokoll, das Blockchain-basierte Lösungen antreibt. In der Regel als „Anwendungsschicht“ bezeichnet, stellt sie Anweisungen für die Verarbeitung von Schicht-1-Protokollen bereit. Dadurch können Dapps, Spiele, verteilter Speicher und andere Anwendungen, die auf einer Blockchain-Plattform aufbauen, ordnungsgemäß funktionieren.

Ohne diese Anwendungen wären Schicht-1-Protokolle allein in ihrer Nützlichkeit ziemlich begrenzt; Schicht 3 ist unerlässlich, um ihre Leistung freizusetzen.

Schicht4?

Layer4 existiert nicht, die besprochenen Schichten werden als die vier Schichten der Blockchain bezeichnet, aber das liegt daran, dass wir in der Programmierwelt bei 0 zu zählen beginnen.

Zusammenfassung

Die Skalierbarkeit von Blockchain-Netzwerken hängt stark von ihrer Architektur und dem verwendeten Technologie-Stack ab. Jede Schicht eines Netzwerks erfüllt einen wichtigen Zweck, indem sie einen höheren Durchsatz und eine bessere Interoperabilität mit anderen Blockchains ermöglicht. Layer-1-Protokolle bilden die Basisschicht oder Haupt-Blockchain, während Sidechains, Rollups und Layer-0-Protokolle zusätzliche Unterstützung für die Skalierung bieten.

Schicht-3-Protokolle stellen Anweisungen bereit, die es Benutzern ermöglichen, auf Anwendungen zuzugreifen, die auf dem gesamten System aufbauen. Zusammen tragen diese Elemente alle dazu bei, eine leistungsstarke vertrauenswürdige Infrastruktur zu schaffen, die in der Lage ist, groß angelegte Transaktionen sicher abzuwickeln.