Einführung
Stellen Sie sich vor, Sie nutzen das Internet zu Hause und die Verbindung wird von vier Nutzern geteilt. Bisher so gut. Aber wenn der fünfte Nutzer dem Netzwerk beitritt, könnten Sie das Gefühl haben, dass Ihr Surfen langsamer geworden ist. Je mehr Nutzer in einem Netzwerk sind, desto langsamer wird es. Sie können einige Nutzer über die Steueroberfläche blockieren, aber das ist nicht möglich, wenn wir an das Internet in größerem Maßstab denken. Da Blockchain-Netzwerke ebenfalls im Internet arbeiten, sehen sie sich auch dem Skalierungsproblem gegenüber. Mit der Evolution der Blockchain-Technologie findet auf der Plattform, auf der die Nutzer existieren, eine umfassende Diskussion über Skalierungsprobleme, Sidechains und Zahlungskanäle statt.
Was sind Skalierbarkeit, Sidechains und Zahlungskanäle?
Jeder Krypto-Student sollte mit den dreimaligen Begriffen vertraut sein, die jeder Influencer von Zeit zu Zeit in sozialen Medien verwendet. Der erste davon, Skalierbarkeit, bezieht sich auf die Fähigkeit eines Blockchain-Netzwerks, eine zunehmende Anzahl von Transaktionen zu bewältigen, ohne langsam zu werden. Eine Sidechain ist eine Skalierungslösung einer Blockchain in Form einer unabhängigen Blockchain, die eine Hin- und Herbewegung von Vermögenswerten ermöglicht, um die Last von der Hauptblockchain zu erleichtern.
Als Off-Chain-Skalierungslösung verwendet ein Zahlungskanal einen Smart Contract, um es Benutzern zu ermöglichen, zu transagieren, ohne ihre Transaktionen an die Blockchain zu veröffentlichen. Dies geschieht durch die Verwendung einer softwaregestützten Vereinbarung zwischen zwei Teilnehmern. Diese Skalierungslösungen zielen darauf ab, Überlastungen im Netzwerk zu verhindern und die Geschwindigkeit zu verbessern.
Frühere Blockchains litten unter extrem langsamer Geschwindigkeit und schwerer Überlastung, und dies war keine attraktive Situation für die neuen Benutzer. Sidechains entstanden, um wie eine zusätzliche Spur auf einer sehr belebten Autobahn zu funktionieren. Sie leiteten erhebliche Transaktionen um und machten das System reibungsloser. Zahlungskanäle können mit Optionen für den Investor gleichgesetzt werden, um den Kauf und Verkauf, sogar wiederholte Runden davon, beiseite zu regeln und das endgültige Ergebnis in die Kette zu bringen, wodurch das Hauptbuch weniger überfüllt wird.
Warum die Skalierbarkeit von Blockchain zu einer großen Herausforderung wurde
Pionierblockchains wie Bitcoin erschienen mit absichtlich begrenzten Designs. Jedes Mal, wenn eine neue Transaktion vorgeschlagen wird, erfordern die Konsensregeln, dass so viele Knoten wie möglich bestätigen. Obwohl es keine strikte Obergrenze für die Mindestanzahl von Knoten gibt, zeigen Daten, dass eine Transaktion, die von sechs anderen gefolgt wird, als gültig betrachtet wird. Dieser weit verbreitete Konsensmechanismus benötigt ein breites Netzwerk von Benutzern, um sich miteinander zu verbinden, wodurch das System sehr schnell und sehr oft überfüllt ist. Obwohl ursprünglich für Sicherheit und Stabilität gedacht, begann das Design, Hürden zu schaffen, als die Akzeptanz wuchs.
Der Bedarf an Skalierbarkeit ist dringend spürbar, wenn wir bedenken, dass jeder vollständige Knoten eine aktuelle Kopie der Blockchain aufrechterhalten sollte, was eine gewaltige Aufgabe ist. Dieses Speicher- und Synchronisierungsproblem behindert das Wachstum des Netzwerks. Die Dezentralisierung selbst könnte Schwierigkeiten haben, wenn die Blöcke zu groß werden, da die neuen, kleineren Knoten Schwierigkeiten haben, zu speichern und zu synchronisieren.
Sidechains und ihre Funktionsweise
Wie bereits angedeutet, sind Sidechains unabhängige Blockchains mit eigenen Sicherheitsregeln und Konsensmechanismen. Der einzige Zweck ihrer Existenz besteht darin, die Dinge auf den Hauptblockchains, an die sie gebunden sind, zu erleichtern. Der Peg ist immer bidirektional, um die Bewegung der Vermögenswerte zu und von der Sidechain zu ermöglichen. Diese Skalierungslösung ermöglicht es Entwicklern, schnellere, effizientere und spezialisierte Systeme zu erstellen, ohne die ursprüngliche Blockchain zu ändern.
Die Funktionsweise der Sidechains ist ziemlich unkompliziert. Sie müssen Ihre Münzen auf der Hauptkette sperren und neue Münzen auf der Sidechain in gleicher Höhe ausgeben. Wenn Sie die Münzen auf der Sidechain verwenden und Ihre Aktivitäten dort abschließen, verbrennen Sie entweder diese Münzen oder sperren sie auf der Sidechain, um Ihre Vermögenswerte auf der Hauptkette freizuschalten. Das Verbrennen oder Freischalten hängt von der Art des Smart Contracts auf der Sidechain ab.
Natürlich ist der größte Vorteil der Entwicklung einer Sidechain, dass ihre Transaktionen keinen Platz im Hauptsystem beanspruchen. Folglich wird die Hauptkette nicht beschäftigt, und die Gebühren steigen nicht. Zweitens beeinflusst ein Fehler, ein Bug, ein Hacking-Angriff usw. auf der Hauptblockchain nicht die Funktionsweise der Sidechain.
Wie Zahlungskanäle in der Praxis funktionieren
Neben Sidechains können Benutzer auch Zahlungskanäle als Skalierungslösung nutzen. Diese Lösung beinhaltet, die Kette zu verlassen und die Transaktionen mithilfe eines Smart Contracts und einer Multi-Signatur (Multisig) Brieftasche abzuwickeln. Gelder aus solchen Brieftaschen können nicht bewegt werden, bis alle beteiligten Teilnehmer den Umzug unterzeichnen. Zum Beispiel entscheiden Benutzer A und B, 200 $ETH in eine Multisig-Brieftasche zu transferieren. Sie können die Gelder in gleichen Beträgen oder wie sie einvernehmlich entscheiden besitzen. Wenn sie die Eigentumsregeln ändern möchten, indem sie den Betrag von $ETH umverteilen, ermöglichen es Multisig-Brieftaschen, dies über kryptografische Regeln und speziell gestaltete Skripte zu tun.
In Netzwerken wie dem Lightning Network ermöglicht das Zahlungsrouting den Nutzern, mit Personen zu transagieren, zu denen sie nicht direkt verbunden sind, indem sie Gelder über Vermittler weiterleiten. Diese Kanalnetzwerke bilden komplexe Netze, die schnelle globale Zahlungen unterstützen.
Vorteile von Zahlungskanälen für alltägliche Transaktionen
Zahlungskanäle erhöhen die Transaktionsgeschwindigkeit erheblich, indem sie Zahlungen off-chain verarbeiten. Studien zeigen, dass kanalsystembasierte Systeme eine nahezu sofortige Abwicklung und extrem niedrige Gebühren im Vergleich zu traditionellen Blockchain-Transaktionen erreichen können. Dies macht Mikrotransaktionen und häufige Überweisungen wirtschaftlich rentabel.
Ein weiterer Vorteil ist die Privatsphäre. Da nur die Eröffnungs- und Schlusssalden auf der Blockchain erscheinen, bleiben individuelle Transaktionen zwischen den Teilnehmern vertraulich. Zahlungskanäle reduzieren auch die Netzwerkkapazität, sodass sich die Hauptblockchain auf die endgültige Abwicklung konzentrieren kann, anstatt jede kleine Transaktion zu bearbeiten.
Einschränkungen und Risiken von Sidechains und Zahlungskanälen
Trotz ihrer Vorteile können Sidechains Kompromisse zwischen Skalierbarkeit und Dezentralisierung mit sich bringen. Einige Sidechains verlassen sich auf kleinere Validierungsgruppen oder unterschiedliche Sicherheitsmodelle, die Risiken einführen können, wenn sie nicht ordnungsgemäß verwaltet werden. Benutzer müssen den Mechanismen vertrauen, die Vermögenswerte zwischen den Ketten bewegen.
Zahlungskanäle stehen auch vor Herausforderungen wie Liquiditätsgrenzen und der Komplexität des Kanalmanagements. Gelder müssen während der Nutzung in den Kanälen gesperrt bleiben, und die Teilnehmer müssen die Aktivitäten überwachen, um unehrliches Verhalten zu verhindern. Forscher untersuchen weiterhin Verbesserungen, die Sicherheit mit Benutzerfreundlichkeit in Off-Chain-Netzwerken in Einklang bringen.
Fazit
Da die Blockchain-Akzeptanz weiter wächst, bleibt die Skalierbarkeit eine der kritischsten Herausforderungen für den langfristigen Erfolg. Sidechains und Zahlungskanäle bieten praktische Lösungen, indem sie die Überlastung reduzieren, die Gebühren senken und die Transaktionsgeschwindigkeit verbessern, ohne die grundlegende Sicherheit der Hauptnetzwerke zu gefährden. Während jeder Ansatz seine eigenen Einschränkungen hat, spielt ihre kombinierte Nutzung eine entscheidende Rolle dabei, Blockchain-Systeme effizienter und benutzerfreundlicher zu machen. Letztendlich bringen diese Technologien dezentrale Netzwerke näher an die reale Anwendbarkeit, indem sie schnellere, kostengünstigere und skalierbarere digitale Transaktionen unterstützen.