Wat zijn blockchain Layer 1 en Layer 2?

Naarmate de populariteit van crypto en blockchain toeneemt, groeit ook het aantal gebruikers en transacties. Schaalbaarheid is echter al lange tijd een uitdaging voor blockchain, ondanks het revolutionaire potentieel. Publieke blockchains die sterk gedecentraliseerd en veilig zijn, hebben vaak moeite om een hoge verwerkingssnelheid te behalen, wat leidt tot het Blockchain-trilemma. Dit stelt dat een gedecentraliseerd systeem slechts twee van de drie factoren kan bereiken: decentralisatie, veiligheid en schaalbaarheid.

Gelukkig werken duizenden enthousiastelingen en experts aan schaaloplossingen. Sommige van deze oplossingen richten zich op Layer 1, de architectuur van de hoofdblockchain, terwijl andere zich concentreren op Layer 2-protocollen die bovenop het onderliggende netwerk opereren. Deze schaaloplossingen hebben tot doel de capaciteit van blockchain te vergroten en de groeiende vraag op te vangen.

Basics

Dit artikel helpt lezers het verschil te begrijpen tussen Layer 1 en Layer 2 blockchains, evenals de verschillende beschikbare schaaloplossingen. Het is niet ongewoon dat gebruikers niet zeker weten of ze een Layer 1- of Layer 2-keten gebruiken, aangezien er tal van blockchains en cryptovaluta zijn om uit te kiezen. Hoewel het verleidelijk kan zijn om de technische details te negeren en je op de voordelen van blockchain te richten, is het belangrijk om het systeem te begrijpen waarin je investeert of dat je gebruikt.

What Are Level 1 and Level 2?

Layer 1 en Layer 2 zijn twee termen die worden gebruikt om verschillende niveaus van een blockchain-netwerk te beschrijven. Layer 1, ook wel het basale niveau genoemd, is de hoofdstructuur van blockchain-architectuur, met voorbeelden zoals Bitcoin, Ethereum en Solana. Daarentegen verwijst Layer 2 naar netwerken die bovenop andere blockchains zijn gebouwd, zoals het Lightning Network dat bovenop Bitcoin draait.

Verbeteringen van de schaalbaarheid van blockchain-netwerken kunnen worden ingedeeld in twee oplossingen: Layer 1 en Layer 2. Een Layer 1-oplossing verandert rechtstreeks de regels en mechanismen van de originele blockchain, terwijl een Layer 2-oplossing een extern, parallel netwerk gebruikt om transacties buiten de hoofdketen te faciliteren. Of je nu een Layer 1- of Layer 2-blockchain gebruikt, het is de moeite waard om het systeem te begrijpen waarin je investeert of dat je gebruikt.

Why Is Blockchain Scalability Important?

In de context van blockchain-technologie verwijst Layer 1 naar het primaire netwerk, terwijl Layer 2 verwijst naar secundaire netwerken die de algehele capaciteit van het systeem kunnen verbeteren. Om dit concept beter te begrijpen, kun je je een nieuwe snelweg voorstellen die wordt aangelegd tussen een grote stad en een snelgroeiende buitenwijk. Naarmate het verkeer op de snelweg toeneemt en congestie gebruikelijk wordt, kan de reistijd tussen punt A en punt B aanzienlijk toenemen.

Om forenzen sneller te laten reizen, kunnen autoriteiten verschillende oplossingen overwegen die niet direct met het aanpassen van de kerninfrastructuur te maken hebben. Bijvoorbeeld het aanleggen van extra parallelwegen of het lanceren van een lightrail langs de snelweg. Op vergelijkbare wijze zijn Layer 2-oplossingen externe netwerken die transacties buiten het primaire netwerk kunnen afhandelen en zo de totale capaciteit vergroten. In tegenstelling tot het toevoegen van rijstroken aan de snelweg zijn Layer 2-oplossingen vaak praktischer en kosteneffectiever.

Layer 1-blockchains, zoals Bitcoin, Ethereum en Solana, fungeren als basislaag-blockchains die transacties voor hun ecosystemen verwerken en beschikken over native cryptocurrencies. Deze valuta's worden vaak gebruikt om fees te betalen en bieden bredere functionaliteit. Daarentegen opereren Layer 2-schaaloplossingen, zoals Polygon voor Ethereum, bovenop de hoofdblockchain en sturen zij periodieke updates via checkpoints.

Doorvoersnelheid is een essentiële factor bij het evalueren van een blockchain. Deze maatstaf meet de snelheid en efficiëntie waarmee transacties kunnen worden verwerkt en vastgelegd binnen een bepaalde tijdsperiode. Naarmate meer gebruikers zich aansluiten en het aantal gelijktijdige transacties toeneemt, kunnen Layer 1-blockchains trager en duurder worden in gebruik, vooral diegenen die vertrouwen op Proof of Work-mechanismen in plaats van Proof of Stake.

Today’s Layer 1 Problems

Wat betreft Layer 1-netwerken met schaalbaarheidsproblemen zijn Bitcoin en Ethereum goede voorbeelden. Beide netwerken gebruiken een gedistribueerd consensusmodel, waarbij alle transacties door meerdere nodes moeten worden geverifieerd voordat ze worden gevalideerd. Nodes concurreren om een computationeel raadsel op te lossen, waarbij de succesvolle miners worden beloond in de native cryptocurrency. Hoewel dit de nauwkeurigheid van de vastgelegde gegevens waarborgt, kan het tijdens piekperiodes leiden tot netwerkcongestie. Als gevolg daarvan kunnen gebruikers tragere bevestigingstijden en hogere transactiekosten ervaren.

How Do Layer 1 Scaling Solutions Work?

Een manier om de capaciteit van Layer 1-blockchains te vergroten, is overschakelen van Proof of Work naar Proof of Stake. Meningen over de voordelen en de langetermijngevolgen van deze aanpak verschillen echter binnen de crypto-community.

Het ontwikkelingsteam van een project introduceert doorgaans schaaloplossingen voor Layer 1-netwerken. Deze oplossingen kunnen vereisen dat het netwerk een hard fork of een soft fork ondergaat, afhankelijk van de aangebrachte wijzigingen. Achterwaarts compatibele oplossingen, zoals Bitcoins SegWit-update, kunnen met minimale verstoring worden doorgevoerd. Grotere wijzigingen, zoals het vergroten van Bitcoins blockgrootte naar 8MB, vereisen daarentegen een hard fork, wat twee versies van de blockchain creëert.

Een andere optie om de netwerkdoorvoer te verhogen is sharding. Dit proces splitst de operaties van een blockchain op in meerdere kleinere secties die tegelijkertijd data kunnen verwerken, wat efficiënter is dan het sequentieel verwerken van gegevens.

How Do Layer 2 Scaling Solutions Work?

Layer 2-oplossingen werken met secundaire netwerken die parallel aan of onafhankelijk van de hoofdketen opereren.

Rollups

Een minder resource-intensieve rollup, zero-knowledge rollups genoemd, bundelt off-chain Layer 2-transacties en dient deze in als één transactie op de hoofdketen. Dit systeem gebruikt geldigheidsbewijzen om de integriteit van transacties te verifiëren, en de activa worden op de originele keten gehouden met een bridging smart contract. Het smart contract bevestigt dat de rollup naar behoren functioneert, wat daarmee de veiligheid van het oorspronkelijke netwerk biedt.

Sidechains

Bij het gebruik van sidechains is een vertrouwensveronderstelling noodzakelijk; dit zijn aparte blockchain-netwerken met hun eigen validators. In tegenstelling tot andere Layer 2-oplossingen controleert het bridging smart contract op de hoofdketen niet de geldigheid van de sidechain-transacties. De gebruiker moet er dus op vertrouwen dat het sidechain-netwerk correct functioneert, omdat het controle heeft over de activa op de originele keten.

State Channels

Off-chain transacties kunnen worden uitgevoerd in een state channel, wat een bilateraal communicatiesysteem tussen partijen is dat een gedeelte van de blockchain isoleert en koppelt aan een off-chain transactie-kanaal. Dit wordt meestal bereikt via een vooraf afgesproken smart contract of een multi-signature. Transacties of groepen van transacties worden vervolgens off-chain verwerkt, waarbij de transactie-informatie niet onmiddellijk wordt ingediend bij het onderliggende gedistribueerde grootboek, bekend als de hoofdketen. Zodra alle transacties zijn voltooid, wordt de uiteindelijke "state" van het kanaal ingediend bij de blockchain ter authenticatie. Deze aanpak versnelt de transactietijden en vergroot de algehele netwerkcapaciteit. Het Bitcoin Lightning Network en Ethereums Raiden zijn voorbeelden van state channel-gebaseerde oplossingen.

Nested Blockchains

Layer 2-oplossingen vertrouwen op secundaire netwerken die parallel aan of onafhankelijk van de hoofdketen draaien. Nested blockchain-oplossingen zijn een van deze typen. In dit systeem wordt een set secundaire ketens gebouwd bovenop de ouderketen. Deze ketens houden zich aan de regels en voorwaarden die door de ouderketen zijn vastgesteld. De verantwoordelijkheid van de hoofdketen is beperkt tot het oplossen van geschillen wanneer dat nodig is, terwijl de "child"-ketens het dagelijkse werk afhandelen. Na voltooiing van de transacties geven zij de verwerkte informatie terug aan de hoofdketen. OmiseGO's Plasma-project is een Layer 2 nested blockchain-oplossing die dit illustreert.

Layer 1 and Layer 2 Limitations

Layer 1- en Layer 2-oplossingen hebben elk hun eigen voor- en nadelen. Hoewel Layer 1 het meest effectief kan zijn voor ingrijpende protocolverbeteringen, vereist het dat validators de wijzigingen accepteren via een hard fork. Validators kunnen terughoudend zijn om dit te doen, zoals te zien was bij de overstap van Proof of Work naar Proof of Stake.

Layer 2 biedt een snellere methode om de schaalbaarheid te verbeteren, maar brengt het risico met zich mee dat een deel van de beveiliging van de oorspronkelijke blockchain verloren gaat. De beveiliging en veerkracht van netwerken zoals Ethereum en Bitcoin zijn goed gevestigd, en gebruikers vertrouwen op die bescherming. Naar Layer 2 verhuizen betekent echter vertrouwen op het team en het netwerk voor zowel efficiëntie als veiligheid.

What’s Next?

Layer 2-oplossingen zijn in de toekomst mogelijk niet nodig als Layer 1-blockchains hun schaalbaarheid verbeteren. Hoewel sommige bestaande blockchains verbetering laten zien, kan het lang duren voordat grote systemen schaalbaarheidsproblemen aanpakken, en er is geen garantie op succes. Layer 1-blockchains zullen waarschijnlijk meer focussen op het verbeteren van hun veiligheid, terwijl Layer 2-netwerken gerichte diensten voor specifieke use-cases bieden. Desondanks zullen gevestigde ketens zoals Ethereum waarschijnlijk in de nabije toekomst prominent blijven vanwege hun uitgebreide gebruikers- en ontwikkelaarsgemeenschap. Dankzij zijn grote, gedecentraliseerde set validators en betrouwbare reputatie biedt Ethereum een solide basis voor gerichte Layer 2-oplossingen.

Conclusion

De zoektocht naar betere schaalbaarheid in de cryptowereld heeft geleid tot twee hoofdstrategieën: het verbeteren van Layer 1 en het introduceren van Layer 2-oplossingen. Als je een gevarieerd cryptoportfolio hebt, bezit je waarschijnlijk al activa op zowel Layer 1- als Layer 2-netwerken. Nu je een beter begrip hebt van hun verschillen en de specifieke schaalmethoden die ze bieden, kun je hun rollen beter inschatten.