Was ist ein pessimistisches Rollup und wie unterscheidet es sich von einem optimistischen Rollup?

Pessimistische Rollups bei der Blockchain-Skalierung verstehen

1. Ein pessimistisches Rollup ist ein relativ neues Konzept in der Blockchain-Skalierbarkeitslandschaft, das darauf ausgelegt ist, den Transaktionsdurchsatz zu erhöhen und gleichzeitig Sicherheit und Dezentralisierung aufrechtzuerhalten. Im Gegensatz zu herkömmlichen Layer-1-Lösungen, die jede Transaktion in der Kette verarbeiten, führen pessimistische Rollups Transaktionen außerhalb der Kette aus und senden komprimierte Daten zurück an die Hauptkette. Der Begriff „pessimistisch“ beruht auf der Annahme, dass Betrug oder ungültige Staatsübergänge wahrscheinlich sind, sofern nicht das Gegenteil bewiesen wird.

2. Dieses Modell unterliegt von Anfang an strengen Validierungsprotokollen. Jeder an die Basisschicht übermittelte Transaktionsstapel wird vor der Fertigstellung einer sofortigen Überprüfung durch bestimmte Validatoren unterzogen. Es gibt keine Schonfrist für die Streitbeilegung, da das System standardmäßig von böswilliger Absicht ausgeht und alle Teilnehmer dazu zwingt, im Vorfeld einen kryptografischen Nachweis der Richtigkeit zu erbringen.

3. Aufgrund dieses proaktiven Validierungsmechanismus ist die Endgültigkeitszeit – die Dauer, die benötigt wird, bis eine Transaktion als irreversibel gilt – im Vergleich zu anderen Rollup-Typen deutlich kürzer. Dies macht pessimistische Rollups besonders attraktiv für Anwendungen, die schnelle Bestätigungen erfordern, wie z. B. Hochfrequenz-Handelsplattformen oder Echtzeit-Zahlungssysteme im dezentralen Finanzwesen (DeFi).

4. Der Kompromiss liegt in einem erhöhten Rechenaufwand. Validatoren müssen jeden Stapel sofort verarbeiten und verifizieren, was höhere Hardwareanforderungen erfordert und möglicherweise die Anzahl der Einheiten verringert, die an einem Konsens teilnehmen können. Dies kann zu einer stärker zentralisierten Validierungsgruppe führen und damit einen der Kerngedanken der Blockchain-Technologie untergraben.

5. Trotz dieser Herausforderungen bieten pessimistische Rollups eine überzeugende Alternative in Umgebungen, in denen Vertrauensminimierung und schnelle Abwicklung Vorrang vor Kosteneffizienz haben. Ihr Design ist auf Anwendungsfälle abgestimmt, bei denen Ausfallzeiten oder eine verzögerte Betrugserkennung zu erheblichen finanziellen Verlusten führen könnten, sodass sie für institutionelle Anwendungen geeignet sind, die auf öffentlichen Hauptbüchern laufen.

Hauptunterschiede zwischen optimistischen und pessimistischen Rollups

1. Der Hauptunterschied zwischen optimistischen und pessimistischen Rollups liegt in ihren zugrunde liegenden Annahmen über das Netzwerkverhalten. Optimistische Rollups setzen standardmäßig Ehrlichkeit voraus , das heißt, sie akzeptieren Transaktionsstapel ohne sofortige Validierung und verlassen sich stattdessen auf ein Herausforderungsfenster, in dem jeder Teilnehmer einen Betrugsnachweis vorlegen kann, wenn Unstimmigkeiten festgestellt werden.

2. Im Gegensatz dazu gehen pessimistische Rollups davon aus, dass Akteure jederzeit böswillig handeln können , was eine vollständige Validierung jedes Zustandsübergangs vor der Akzeptanz erfordert. Dadurch entfällt die Notwendigkeit einer Streitbeilegungsfrist, es erhöht jedoch die Ressourcenbelastung des Netzwerks.

3. Die Endgültigkeitsmerkmale unterscheiden sich drastisch. Optimistische Rollups sehen in der Regel eine Wartezeit vor, die oft sieben Tage beträgt und in der Abhebungen gesperrt werden, um potenziellen Herausforderungen Rechnung zu tragen. Pessimistische Rollups beseitigen diese Verzögerung und ermöglichen eine nahezu sofortige Endgültigkeit der Auszahlung aufgrund der vorbeugenden Überprüfung.

4. Auch die Sicherheitsmodelle weichen voneinander ab. Während beide auf kryptografischen Verpflichtungen und Datenverfügbarkeitsgarantien basieren, hängen optimistische Rollups stark von wirtschaftlichen Anreizen zur Betrugsabschreckung ab, wohingegen pessimistische Rollups den Schwerpunkt auf deterministische Verifizierung durch algorithmische Prüfungen und formale Beweise legen.

5. Aus Entwicklersicht erfordert die Integration mit einem pessimistischen Rollup den Aufbau von Systemen, die höhere Gaskosten für die Validierung bewältigen können, aber von vorhersehbaren Bestätigungszeiten profitieren. Auf der anderen Seite senken optimistische Rollups die Betriebskosten, führen jedoch zu einer Komplexität bei der Verwaltung von Auszahlungsverzögerungen und der Überwachung potenzieller Streitigkeiten.

Leistung und wirtschaftliche Auswirkungen

1. Die Transaktionskostenstrukturen variieren erheblich zwischen den beiden Modellen. Für pessimistische Rollups fallen aufgrund der Rechenintensität der kontinuierlichen Validierung im Allgemeinen höhere Gebühren an. Jeder an der Verifizierung beteiligte Knoten verbraucht erhebliche Rechenleistung, was sich in höheren Gebühren für Endbenutzer niederschlägt.

2. Der Netzwerkdurchsatz wird von der Konsensgeschwindigkeit der Validatoren beeinflusst. Da pessimistische Rollups eine synchrone Vereinbarung bei jedem Batch erfordern, kann es zu Engpässen kommen, wenn die Leistung des Validators inkonsistent ist. Allerdings werden Fortschritte bei Zero-Knowledge-Proof-Systemen untersucht, um einige Verifizierungsaufgaben zu entlasten, ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen.

3. Die Datenverfügbarkeit bleibt eine gemeinsame Anforderung. Beide Rollup-Typen veröffentlichen Transaktionsdaten auf der Layer-1-Kette, um Transparenz zu gewährleisten und eine unabhängige Rekonstruktion des Zustands zu ermöglichen. Allerdings bündeln pessimistische Rollups oft zusätzliche Metadaten – wie etwa Gültigkeitsnachweise – und erhöhen so die Datenlast in der Kette weiter.

4. Die Ausrichtung der Anreize unterscheidet sich deutlich. In optimistischen Systemen werden Beobachter für die Aufdeckung von Betrug belohnt, wodurch ein Wettbewerbsumfeld für die Überwachung entsteht. In pessimistischen Rahmenwerken sind Belohnungen an eine genaue und zeitnahe Validierung gebunden, wodurch die Zusammenarbeit zwischen vertrauenswürdigen Knoten statt einer gegnerischen Aufsicht gefördert wird.

5. Die Bereitstellungsflexibilität variiert je nach Ökosystemunterstützung. Derzeit dominieren optimistische Rollups das Ethereum-Ökosystem mit etablierten Tools und Infrastruktur. Pessimistische Rollups bleiben experimentell und werden nur in begrenztem Umfang in der Produktion eingesetzt, obwohl mehrere Forschungsinitiativen darauf abzielen, ihre Machbarkeit für die allgemeine Einführung zu verbessern.

Häufig gestellte Fragen

Was hindert einen einzelnen Validator daran, ein pessimistisches Rollup-Netzwerk zu monopolisieren? Die Dezentralisierung wird durch Absteckmechanismen und Slashing-Bedingungen aufrechterhalten. Validatoren müssen Sicherheiten hinterlegen, um teilnehmen zu können, und jeder Versuch, betrügerische Chargen zu genehmigen, führt zu Strafabzügen. Um einen Konsens zu erzielen, sind mehrere unabhängige Validatoren erforderlich, wodurch eine einseitige Kontrolle verhindert wird.

Können optimistische Rollups ebenso wie pessimistische eine sofortige Endgültigkeit erreichen? Nicht nativ. Aufgrund ihrer Abhängigkeit von einem Herausforderungszeitraum können optimistische Rollups keine sofortige Endgültigkeit bieten. Einige Liquiditätsnetzwerke von Drittanbietern schließen diese Lücke, indem sie vorzeitige Abhebungen ermöglichen. Sie bringen jedoch ein Kontrahentenrisiko mit sich und sind nicht fester Bestandteil des Protokolls.

Sind pessimistische Rollups mit Smart Contracts kompatibel? Ja, sie unterstützen allgemeine Berechnungen und können komplexe Smart-Contract-Logik außerhalb der Kette ausführen. Entwickler schreiben Code in vertrauten Sprachen wie Solidity, wobei die Ausführung in einer sicheren, isolierten Umgebung erfolgt, bevor die Ergebnisse validiert und festgeschrieben werden.

Wie funktionieren Upgrades in einem pessimistischen Rollup-System? Protokoll-Upgrades folgen den von den Netzwerkbetreibern festgelegten Governance-Verfahren. Änderungen an den Validierungsregeln oder den Spezifikationen virtueller Maschinen erfordern eine Koordination zwischen den Beteiligten und erfordern häufig Genehmigungen mit mehreren Signaturen oder Abstimmungsmechanismen in der Kette, um einen breiten Konsens sicherzustellen.