Unterschiede zwischen Optimistic- und zk‑Rollups einfach erklärt

Entwickler erkunden verschiedene Ansätze zur Skalierung von Krypto- und Blockchain-Systemen aufgrund ihrer wachsenden Beliebtheit. Sharding, Sidechains, State Channels und Rollups sind einige der in Betracht gezogenen Methoden. Bei Rollups werden bestimmte Transaktionsprozesse auf eine sekundäre Kette verlagert, während Transaktionsdaten auf der Haupt-Layer‑1-Blockchain verbleiben. Dieser Artikel beleuchtet zwei Rollup-Typen im Kryptobereich: Optimistic Rollups und Zero-Knowledge Rollups (zk-Rollups). Ziel ist es, ein prägnantes und leicht verständliches Verständnis dieser Skalierungstechniken zu vermitteln.

Grundlagen

Um der steigenden Nachfrage gerecht zu werden und die Effizienz im Bereich der Kryptowährungen zu verbessern, arbeiten Entwickler an Skalierungslösungen für Blockchains. Diese Lösungen lassen sich grob in zwei Kategorien einteilen: Layer‑1 und Layer‑2.

Layer‑1-Lösungen ändern die Haupt-Blockchain direkt, um deren Leistung zu steigern. Layer‑2-Lösungen bauen hingegen auf Layer‑1-Blockchains auf. Beispiele für Layer‑2-Lösungen sind State Channels, Sidechains und Blockchain-Rollups.

Insbesondere Blockchain-Rollups sind Protokolle, die darauf ausgelegt sind, die Transaktionskapazität zu erhöhen und Kosten zu senken. Sie erreichen dies, indem sie Transaktionen bündeln und die Datenmenge optimieren, um eine effizientere Verarbeitung und Speicherung zu ermöglichen. Diese Verbesserungen sollen die Herausforderungen populärer Blockchains adressieren und das Nutzererlebnis im Kryptobereich verbessern.

Blockchain-Rollups

Rollups bieten eine Layer‑2-Lösung, die die Transaktions­effizienz steigert, indem Transaktionsdaten gebündelt und von der Hauptkette (Layer‑1) verschoben werden. Die Ausführung der Transaktionen erfolgt off‑chain, während die Assets sicher innerhalb eines On‑Chain-Smart Contracts gehalten werden. Nach Abschluss der Transaktionen werden die Daten zurück an die Haupt-Blockchain gesendet. Dieser Ansatz ermöglicht eine höhere Anzahl verarbeiteter Transaktionen innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens und macht Rollups zu einem wertvollen Werkzeug zur Optimierung der Blockchain-Performance.

Aktuell gibt es zwei gängige Rollup-Typen: Optimistic Rollups und Zero-Knowledge-Rollups, auch zk-Rollups genannt. Optimistic Rollups funktionieren, indem sie Transaktionen zunächst als gültig ansehen und anschließend auf Betrug prüfen. Im Gegensatz dazu nutzen zk-Rollups Zero-Knowledge-Beweise, um die Gültigkeit von Transaktionen sicherzustellen, ohne deren konkrete Details offenzulegen. Beide Rollup-Typen tragen als Skalierungslösungen zur Effizienzsteigerung und Kostensenkung in Blockchain-Netzwerken bei.

Optimistic Rollup

Optimistic Rollups sind Protokolle, die darauf abzielen, die Transaktionsleistung zu steigern, indem sie mehrere Transaktionen bündeln und off‑chain verarbeiten. Dieser Ansatz erhöht die Effizienz und Skalierbarkeit durch niedrigere Kosten und höhere Transaktionsgeschwindigkeit. Obwohl Optimistic Rollups häufig im Zusammenhang mit Ethereum genannt werden, können sie verschiedene Blockchain-Netzwerke skalieren und die Transaktionskapazität möglicherweise um das 10‑ bis 100‑fache erhöhen.

Transaktionsvalidierung

Um die Verarbeitung zu beschleunigen und gleichzeitig Sicherheit zu gewährleisten, verwenden Optimistic Rollups einen Mechanismus zur Betrugsüberprüfung sowie eine festgelegte Anfechtungsfrist (Challenge-Periode). Transaktionen gelten standardmäßig als gültig, was effizient ist. Während der Anfechtungsfrist können Beobachter Transaktionen anfechten, damit verarbeitete Transaktionen auf Richtigkeit geprüft und Betrug verhindert wird.

Werden Fehler in einem Batch erkannt, korrigiert das Rollup-Protokoll das Problem durch erneute Ausführung der fehlerhaften Transaktionen und Aktualisierung des Blocks. Parteien, die für die Bestätigung unrichtiger Transaktionen verantwortlich sind, werden mit Strafen belegt, wodurch Verantwortlichkeit im System sichergestellt wird. Dieser Ansatz schafft ein Gleichgewicht zwischen Verarbeitungseffizienz und Sicherheit in Implementierungen von Optimistic Rollups.

Beschränkungen

Optimistic Rollups und zk-Rollups unterscheiden sich hinsichtlich Finalität, Transaktionsverarbeitungszeit und Effizienz. Optimistic Rollups haben eine Anfechtungsfrist, die die Finalität von Transaktionen verzögert, während zk-Rollups dies nicht haben. Auszahlungen bei Optimistic Rollups werden nach Ablauf der Anfechtungsfrist freigegeben, während zk-Rollups sofortige Auszahlungen nach Verifikation ermöglichen.

Bezüglich der Effizienz müssen bei Optimistic Rollups alle Transaktionsdaten on‑chain gestellt werden, wohingegen zk-Rollups lediglich Gültigkeitsbeweise benötigen. Diese Unterschiede beeinflussen, wie schnell Transaktionen als final gelten und welches Effizienzniveau die jeweiligen Ansätze erreichen.

zk-Rollup

Zero-Knowledge-Rollups bündeln Transaktionen in Chargen und optimieren die Transaktionsverarbeitung außerhalb der Hauptkette. Operatoren spielen eine zentrale Rolle beim Einreichen von Zusammenfassungen der Änderungen und beim Erzeugen von Gültigkeitsbeweisen, um die Korrektheit der verarbeiteten Transaktionen sicherzustellen. Diese Beweise sind deutlich kleiner als die ursprünglichen Transaktionsdaten, was eine schnellere und kostengünstigere Verifikation ermöglicht. In verschiedenen Blockchain-Ökosystemen bieten zk-Rollups Vorteile wie reduzierte Transaktionsdatenmengen und verbesserte Gebühreneffizienz.

Transaktionsvalidierung

Zk-Rollups stützen sich auf Zero-Knowledge-Beweise (ZKPs), um Transaktionen sicher zu validieren. Dabei versucht ein Prover, einen Verifier davon zu überzeugen, dass er über bestimmtes Wissen verfügt, ohne die tatsächlichen Informationen der Transaktion preiszugeben.

1. Der Prover erstellt einen einzigartigen mathematischen Beweis, den nur er erzeugen kann.
2. Der Verifier nutzt diesen mathematischen Beweis, um die Authentizität und Gültigkeit der Transaktion zu bestätigen.
3. Der Verifier kann die Transaktion validieren, ohne Zugriff auf die zugrunde liegenden Inhalte oder sensible Informationen zu erhalten.

Vorteile

Zk-Rollups bieten robuste Sicherheit und Vorteile für Nutzer in Blockchain-Systemen. Durch Zero-Knowledge-Gültigkeitsbeweise sichern sie die Integrität des Netzwerks und schützen Nutzergelder. Nutzer müssen nicht ständig überwachen, da alle Daten on‑chain vorliegen und Gültigkeitsbeweise erforderlich sind. Nutzer können eigenständig Mittel abheben, indem sie Eigentum nachweisen. Zk-Rollups ermöglichen schnelle Transaktionsverarbeitung durch off‑chain-Ausführung und steigern die Sicherheit sowie Effizienz von Blockchain-Systemen.

Zukunft von Zero-Knowledge- und Optimistic-Rollups

Die Zukunft von Zero-Knowledge- und Optimistic-Rollups ist offen, da die Akzeptanz von Krypto und Blockchain weiter wächst. Rollups werden voraussichtlich einen bedeutenden Beitrag zur Verbesserung der Blockchain-Effizienz leisten. Blockchains werden weiterhin Skalierungslösungen wie Sharding, Rollups und Layer‑0 erforschen. Zudem könnten neue Ansätze neben oder anstelle von Rollups entstehen. Die Weiterentwicklung dieser Technologien wird die Landschaft der Blockchain-Skalierbarkeit in den kommenden Jahren prägen.

Fazit

Mit der steigenden Nachfrage nach Krypto wurden Skalierungslösungen vorgeschlagen, um die Grenzen aktueller Blockchains zu überwinden. Dieser Artikel erläutert die Unterschiede zwischen zwei Rollup-Typen: Optimistic Rollups und zk-Rollups. Während Rollups weiter getestet und entwickelt werden, ist mit fortschrittlicheren Varianten zu rechnen, die die Skalierung vorantreiben und die Massenakzeptanz erleichtern können.