Was sind Layer-2-Smart Contracts und wie funktionieren sie?

Definition und Kernkonzept

1. Layer-2-Smart-Verträge sind selbstausführende Vereinbarungen, die auf sekundären Protokollen basieren, die auf einer Basis-Blockchain, am häufigsten Ethereum, basieren.

2. Diese Verträge erben Sicherheitsannahmen von der zugrunde liegenden Schicht 1, führen jedoch Berechnungen und Statusaktualisierungen außerhalb der Kette oder in hochoptimierten Umgebungen aus.

3. Sie verlassen sich auf kryptografische Beweise oder Betrugsherausforderungen, um die Korrektheit sicherzustellen, ohne dass jeder Knoten in der Hauptkette jede Operation validieren muss.

4. Die Bereitstellung erfolgt über spezifische Brückenmechanismen, die Vertragslogik und Benutzerbalancen auf Schicht 1 verankern und so eine vertrauensminimierte Interaktion zwischen Schichten ermöglichen.

5. Im Gegensatz zu nativen Layer-1-Verträgen erfolgt die Bytecode-Ausführung außerhalb der Konsensschicht, wodurch der Gas-Overhead und die Latenz erheblich reduziert werden.

Betriebsarchitektur

1. Ein typisches Schicht-2-Smart-Contract-System umfasst einen Sequenzer, einen Prüfer (in ZK-basierten Rollups) und einen Verifizierervertrag auf Schicht 1.

2. Benutzer übermitteln Transaktionen an den Sequenzer, der sie stapelt und eine neue Statuswurzel oder einen neuen Gültigkeitsnachweis berechnet.

3. Der aktualisierte Statusstamm oder -nachweis wird an den Verifizierungsvertrag der Schicht 1 übermittelt, wodurch eine automatische Validierung ausgelöst oder Herausforderungsfenster aktiviert werden.

4. Vertragsspeicheränderungen werden in komprimierter Form widergespiegelt – oft als Merkle-Wurzeln – und nicht in einzelnen Speicher-Slot-Schreibvorgängen.

5. Interaktionen mit Layer-1-Verträgen erfolgen über standardisierte Bridge-Schnittstellen, wodurch eine strenge Nachrichtenübermittlungssemantik und Signaturüberprüfung erzwungen wird.

Abhängigkeiten des Sicherheitsmodells

1. Die Sicherheit hängt von der Integrität der Datenverfügbarkeitsschicht ab: Für optimistische Rollups müssen Anrufdaten in der Kette veröffentlicht werden; Für ZK-Rollups müssen Gültigkeitsnachweise durch Layer 1 überprüfbar sein.

2. Ein kompromittierter Sequenzer kann Abhebungen verzögern oder Transaktionen neu anordnen, kann jedoch keine gültigen Zustandsübergänge fälschen, ohne kryptografische Garantien zu verletzen.

3. Betrugsnachweise in optimistischen Systemen gehen davon aus, dass mindestens ein ehrlicher Teilnehmer ungültige Behauptungen innerhalb des Streitfensters erkennt und anfechtet.

4. ZK-basierte Systeme machen das Vertrauen in Sequenzer überflüssig, da prägnante Beweise erforderlich sind, die die Richtigkeit der Berechnungen mathematisch bestätigen, bevor Zustandsaktualisierungen akzeptiert werden.

5. Die Aktualisierbarkeit von Verträgen hängt häufig von Multi-Sig- oder DAO-gesteuerten Governance-Verträgen auf Layer 1 ab, wodurch zusätzliche Angriffsflächen entstehen, wenn sie nicht streng geprüft werden.

Gaseffizienz und Ausführungsfluss

1. Transaktionsgebühren werden auf der Grundlage der komprimierten Anrufdatengröße und der Rechenkomplexität innerhalb der Layer-2-Umgebung berechnet – nicht auf der Grundlage der auf Layer 1 ausgeführten EVM-Opcodes.

2. Eine einzelne Layer-2-Transaktion kostet möglicherweise weniger als 1 % ihres Äquivalents im Ethereum-Mainnet, da die Verifizierungskosten auf Tausende von Vorgängen verteilt sind.

3. Die Ausführung folgt deterministischen Regeln, die in der virtuellen Maschine des Rollups codiert sind – wie z. B. Arbitrums AVM oder Optimisms OVM –, die das Standard-EVM-Verhalten emulieren, aber davon abweichen.

4. Die Zurücksetzungsbehandlung ist unterschiedlich: Fehler lösen ein lokales Rollback im Layer-2-Ausführungskontext aus, während die Endgültigkeit eine Bestätigung der Batch-Einbindung auf Layer 1 erfordert.

5. Die Ereignisemission erfolgt sowohl lokal als auch über kanonische Brückenverträge, sodass dApps mithilfe standardisierter Ereignisschemata auf schichtübergreifende Aktivitäten warten können.

Häufig gestellte Fragen

F: Können Layer-2-Smart-Contracts direkt auf das ETH-Guthaben einer Adresse auf Layer 1 zugreifen? A: Nein. Sie beobachten nur Salden, die über Brückeneinlagen gespiegelt werden. Die native ETH auf Layer 1 bleibt bis zur expliziten Überbrückung unzugänglich.

F: Sind Solidity Smart Contracts automatisch mit allen Layer-2-Netzwerken kompatibel? A: Nicht überall. Während viele eine EVM-äquivalente Ausführung unterstützen, erfordern subtile Unterschiede bei Vorkompilierungen, Gasmessungen und Opcode-Verhalten gezielte Kompilierung und Tests.

F: Was passiert, wenn ein Layer-2-Netzwerk seinen Sequenzer auf unbestimmte Zeit anhält? A: Benutzer behalten die Möglichkeit, eine Auszahlung mithilfe von On-Chain-Mechanismen zu erzwingen, obwohl je nach Design Verzögerungen und manuelle Eingriffe erforderlich sein können.

F: Unterstützen Layer-2-Smart Contracts Layer-übergreifende Delegatecalls? A: Nein. Delegatecall wird in einem einzelnen Ausführungskontext ausgeführt. Schichtübergreifende Aufrufe erfordern eine explizite Nachrichtenweitergabe über Bridge-Verträge und können den Speicherkontext nicht über Ketten hinweg beibehalten.