Was sind Rollups und wie skalieren sie Blockchains?

Rollups in der Blockchain-Technologie verstehen

1. Rollups sind eine Layer-2-Skalierungslösung, die den Transaktionsdurchsatz von Blockchains wie Ethereum erhöhen soll. Sie erreichen dies, indem sie Berechnungen und Statusspeicherung aus der Hauptblockchain verlagern und gleichzeitig Transaktionsdaten weiterhin in der Kette veröffentlichen. Dadurch wird sichergestellt, dass das Netzwerk sowohl von Skalierbarkeit als auch von Sicherheit profitiert.

2. Es gibt zwei Haupttypen von Rollups: optimistische Rollups und Zero-Knowledge (ZK)-Rollups. Optimistische Rollups gehen davon aus, dass Transaktionen standardmäßig gültig sind, und führen Berechnungen nur im Streitfall durch. ZK-Rollups hingegen verwenden kryptografische Beweise, um die Richtigkeit von Transaktionsstapeln zu überprüfen, bevor sie akzeptiert werden.

3. Durch die Bündelung Hunderter Transaktionen in einem einzigen Batch und deren Übermittlung an die Hauptkette reduzieren Rollups die Datenmenge, die auf der Basisschicht verarbeitet werden muss, erheblich. Dies reduziert die Überlastung und senkt die Transaktionsgebühren für Benutzer.

4. Die Integrität von Rollup-Transaktionen wird durch verschiedene Mechanismen gesichert. Bei optimistischen Rollups ermöglicht ein Anfechtungszeitraum den Prüfern, betrügerische Transaktionen anzufechten. Bei ZK-Rollups stellen Gültigkeitsnachweise sicher, dass keine falschen Zustandsübergänge unbemerkt ausgeführt werden können.

5. Da Rollups für die Verfügbarkeit und Endgültigkeit der Daten auf der zugrunde liegenden Blockchain basieren, erben sie die Dezentralisierungs- und Sicherheitseigenschaften des Mainnets. Dies macht sie vertrauenswürdiger im Vergleich zu anderen Off-Chain-Lösungen, die möglicherweise Kompromisse bei der Sicherheit eingehen.

Wie Rollups die Transaktionseffizienz verbessern

1. Herkömmliche Blockchains verarbeiten jede Transaktion direkt im Mainnet, was die Skalierbarkeit aufgrund von Blockgrößen- und Gasbeschränkungen einschränkt. Rollups lindern diesen Engpass, indem sie Transaktionen außerhalb der Hauptkette ausführen, ihre Daten jedoch in einem komprimierten Format aufzeichnen.

2. Diese Komprimierungstechnik reduziert den Speicherbedarf im Mainnet drastisch und ermöglicht Tausende mehr Transaktionen pro Sekunde, ohne das Kernprotokoll zu ändern. Benutzer erleben dadurch schnellere Bestätigungszeiten und geringere Kosten.

3. Ausführungsumgebungen innerhalb von Rollups arbeiten unabhängig voneinander, sodass Entwickler Smart Contracts mit höherer Effizienz bereitstellen können. Diese Umgebungen unterstützen häufig die Ethereum Virtual Machine (EVM), was die Migration bestehender dezentraler Anwendungen (dApps) erleichtert.

p>4. Da Transaktionsdaten in der Hauptkette veröffentlicht werden, kann jeder den Status des Rollups jederzeit rekonstruieren. Diese Transparenz verhindert Zensur und stellt sicher, dass keine einzelne Instanz die Integrität des Systems kontrolliert.

5. Rollups ermöglichen auch die parallele Verarbeitung von Transaktionen. Während das Mainnet die endgültige Abwicklung übernimmt, können mehrere Rollup-Ketten gleichzeitig ausgeführt werden, wodurch die Gesamtkapazität des Netzwerks erhöht wird, ohne dass die Konsistenz darunter leidet.

Die Rolle der Datenverfügbarkeit bei der Rollup-Sicherheit

1. Eines der Grundprinzipien von Rollups ist die Datenverfügbarkeit – die Anforderung, dass alle Transaktionsdaten auf der Hauptblockchain zugänglich sein müssen. Ohne diese Garantie könnten böswillige Akteure ungültige Transaktionen verbergen.

2. Auch wenn die Berechnung außerhalb der Kette erfolgt, stellt die Veröffentlichung roher Transaktionsdaten auf der Ebene sicher, dass vollständige Knoten die Statusübergänge des Rollups unabhängig überprüfen und validieren können. Dies sorgt für Vertrauenslosigkeit und steht im Einklang mit dem erlaubnislosen Ethos der Blockchain.

3. Einige fortgeschrittene Rollups nutzen Techniken wie Daten-Sharding oder integrieren sich in Systeme wie den Danksharding-Vorschlag von Ethereum, um den Datendurchsatz weiter zu verbessern. Ziel dieser Innovationen ist es, die Veröffentlichung von Daten kostengünstiger und effizienter zu machen.

4. Wenn ein Rollup-Betreiber die Übermittlung von Daten einstellt oder versucht, Informationen zurückzuhalten, können Benutzer die Anomalie erkennen und das System mithilfe von Betrugsnachweisen oder Auszahlungsmechanismen verlassen. Dies dient als Schutz vor Zentralisierungsrisiken.

5. Projekte, die auf Rollups aufbauen, müssen ihre Datenübermittlungsstrategien sorgfältig entwerfen, um Kosten, Latenz und Zuverlässigkeit in Einklang zu bringen. Häufiges Batching und optimierte Codierungsmethoden tragen dazu bei, den Overhead zu minimieren und gleichzeitig die Sicherheitsgarantien zu wahren.

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Unterschied zwischen optimistischen und ZK-Rollups?

Optimistische Rollups gehen davon aus, dass Transaktionen gültig sind, sofern sie nicht während eines Streitfallfensters angefochten werden, und stützen sich dabei auf Betrugsnachweise. ZK-Rollups nutzen Zero-Knowledge-Proofs, um die Validität von Transaktionen vor der Annahme mathematisch zu beweisen, sodass keine Rückfragen erforderlich sind.

Erfordern Rollups Änderungen an der Basis-Blockchain?

Für die grundlegende Rollup-Funktionalität sind keine größeren Protokollüberarbeitungen erforderlich. Verbesserungen wie EIP-4844 (Proto-Danksharding) führen jedoch spezielle Transaktionstypen namens „Blob-tragende Transaktionen“ ein, um die Kosten für die Datenveröffentlichung für Rollups zu senken.

Können Benutzer Assets frei zwischen Rollups und der Hauptkette verschieben?

Ja, die meisten Rollups implementieren Überbrückungsmechanismen, die es Benutzern ermöglichen, Gelder auf das Rollup einzuzahlen und wieder in das Mainnet abzuheben. Bei Abhebungen kann es aufgrund von Challenge-Zeiträumen zu Verzögerungen kommen, insbesondere bei optimistischen Rollups.

Sind Rollups zentralisiert?

Während einige Rollup-Operatoren zunächst möglicherweise als Sequenzer fungieren, unterstützt die Architektur im Laufe der Zeit die Dezentralisierung. Open-Source-Code, erlaubnislose Verifizierung und von der Community betriebene Knoten tragen dazu bei, Zentralisierungsrisiken zu reduzieren.