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Falls du dich bereits mit Kryptowährungen oder der Blockchain-Technologie beschäftigt hast, bist du möglicherweise auf Begriffe wie Layer-1- und Layer-2-Protokolle gestoßen. Hast du dich jemals gefragt, was genau die Ebenen sind und aus welchem Grund sie existieren? In diesem Artikel werden wir die Struktur der Blockchain-Ebenen genauer untersuchen.
Was sind Blockchain-Layer?
Beginnen wir zunächst mit der allgemeinen Struktur einer Blockchain.
Sie umfasst vielfältige Komponenten und Ebenen, die in einem Netzwerk zusammenarbeiten und so die sichere, transparente Aufzeichnung von Transaktionen auf einer dezentralen Plattform gewährleisten. Jede Ebene trägt entscheidend dazu bei, eine Unveränderlichkeit und somit auch Datensicherheit aufrechtzuerhalten, während gleichzeitig Transparenz und Effizienz im Vordergrund stehen.
- Antonopoulos, Andreas M. (Autor)
Eine Blockchain ist ein dezentrales, verteiltes Hauptbuch, das es mehreren Parteien ermöglicht, Transaktionen auf einer sicheren und transparenten Plattform aufzuzeichnen. Sie besteht aus einer Kette von Blöcken, wobei jeder Block eine Aufzeichnung mehrerer Transaktionen enthält. Dabei werden alle Blöcke in einer chronologischen Reihenfolge miteinander verknüpft und bilden somit eine dauerhafte Aufzeichnung aller Transaktionen, die im Netzwerk stattgefunden haben.
Die Architektur setzt sich aus mehreren Schichten zusammen, von denen jede einem bestimmten Zweck dient und zur Gesamtfunktion des Netzwerks beiträgt. Zu diesen Schichten gehören:
Anwendungsschicht:
Jene Schicht bildet den sichtbaren Teil der Blockchain-Architektur und umfasst Benutzeroberflächen wie Web- oder Mobilanwendungen, über die Nutzer interagieren sowie auf bereitgestellte Dienste zugreifen können.
Middleware-Schicht:
Die Middleware-Schicht befindet sich zwischen der Anwendungsschicht und der Kern-Blockchain-Schicht und beinhaltet diverse Softwareprogramme sowie Protokolle, die für die Integration der Blockchain mit anderen Systemen und Anwendungen sorgen. Sie spielt eine zentrale Rolle bei der Kommunikation zwischen den verschiedenen Komponenten des Netzwerks.
Kern-Blockchain-Schicht:
Das Herzstück der Architektur bildet die Kernschicht, ein dezentrales, verteiltes Hauptbuch aller Netzwerktransaktionen. Ein Netzwerk aus Knotenpunkten, bestehend aus Computern, validiert und verzeichnet Transaktionen im Hauptbuch. In der Kernschicht ist ebenso der Konsensmechanismus angesiedelt, welcher festlegt, wie neue Transaktionen hinzugefügt und Konflikte gelöst werden.
Netzwerkschicht:
Die Netzwerkschicht ist die Grundlage der Blockchain-Architektur. Es besteht aus der zugrunde liegenden Infrastruktur wie dem Internet und Telekommunikationssystemen, die die Kommunikation und den Datenaustausch zwischen den verschiedenen Komponenten des Blockchain-Netzwerks ermöglichen.
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Jetzt starten!Warum ist Skalierbarkeit so wichtig?
Der Begriff „Skalierung“ bezieht sich auf eine Erhöhung der Systemdurchsatzrate, die durch die Anzahl der pro Sekunde durchgeführten Transaktionen bestimmt wird. Mit der zunehmenden Nutzung von Kryptowährungen im Alltag ist es jetzt unerlässlich, Blockchain-Schichten für eine verbesserte Netzwerksicherheit, Aufzeichnungen und andere Zwecke aufzubauen. Die Blockchain ist die erste Schicht in einem dezentralen Ökosystem. Layer 2 ist eine Drittanbieter-Integration, die mit Layer 1 kombiniert wird, um die Anzahl der Knoten und damit den Systemdurchsatz zu steigern. Derzeit werden viele Layer-2-Blockchain-Lösungen implementiert. In jenen Lösungen werden Smart Contracts eingesetzt, um Transaktionen zu automatisieren.
Die Blockchain-Technologie bietet zahlreiche Vorteile, darunter erhöhte Sicherheit, verbesserte Aufzeichnungen und problemlose Transaktionen. Allerdings bleibt die Skalierbarkeit ein großes Problem und führt zu einer Debatte darüber, ob bei Diskussionen über neue Blockchain-Netzwerke Schicht 1 oder Schicht 2 vorzuziehen ist. Jedes Netzwerk verwendet ein dezentrales System, um Transaktionen schrittweise abzuschließen.
Die verschiedenen Schritte, die für Blockchain-Transaktionen erforderlich sind, nehmen häufig viel Zeit und Rechenleistung in Anspruch. Stelle dir ein Blockchain-Netzwerk vor, das mit übereinander gestapelten Transaktionen verstopft ist. In solchen Fällen ist die Anwendung nicht in der Lage, alle Transaktionsanfragen aller Benutzer zu erfüllen, was zu einer ungleichen Benutzererfahrung führt. Daher ist klar, dass Skalierbarkeit eine zentrale Notwendigkeit für die Zukunft von Blockchain-Netzwerken ist.
Layer 0
Layer-0-Protokolle bilden die Grundlage, auf der Layer-1- Blockchains aufgebaut sind. Sie dienen als Infrastruktur für Blockchain-Netzwerke und -Anwendungen und stellen eine Lösung dar, mit der die Probleme der Branche angegangen werden sollen, darunter Skalierbarkeit und die Ermöglichung der Interoperabilität zwischen Blockchains.
Ohne Interoperabilitätslösungen von Layer-0-Netzwerken würden einzelne Blockchains weitgehend isoliert funktionieren. Dies schränkt ihren Nutzen ein und behindert die Netzwerkeffekte, die entstehen, wenn Systeme nicht miteinander kommunizieren und interagieren können.
Layer 1 – Die Blockchain
Der Begriff „Layer-1“ bezieht sich auf die grundlegende Haupt-Blockchain-Architektur.
Dies ist die Basisschicht des Blockchain-Netzwerks, es ist die Schicht, auf der drei Hauptmerkmale einer Blockchain wirklich zum Tragen kommen: Dezentralisierung, Open Source, sowie Unveränderlichkeit. Jede Blockchain kann unabhängig von jeder anderen Kette laufen.
Jedwede Layer-Lösung hat ihre eigene Struktur, einschließlich Konsensmechanismen, Hauptbuchsystemen und Codierungssprache und verfügt häufig über ein eigenes Token. Bitcoin und Ethereum sind Beispiele für Layer-1-Lösungen.
Layer 1 fungiert als Siedlungsschicht, in der jede Transaktion ihren eigenen Datensatz erhält. Sowohl das Prägen eines Tokens als auch das Senden von Cardano (ADA) von einer Adresse zur anderen gilt hierbei als eine atomare Transaktion und erfolgt direkt in der Kette. Miner/Validatoren sind für das Ergänzen und Aktualisieren der Kettendatensätze verantwortlich.
Layer 2 – Erweiterungen und Skalierung
Dabei handelt es sich um Integrationen von Drittanbietern, die auf Layer-1-Ketten aufbauen, um die Effizienz (Systemdurchsatz) oder Skalierbarkeit zu erhöhen. Layer-2-Transaktionen gelten als „Off-Chain“ und bauen auf der Layer-1-Blockchain auf.
Um die Effizienz zu verbessern, arbeitet die Layer-2-Blockchain auf der nativen Ebene. Layer 2 entlastet Transaktionen effektiv, indem ein Teil der Transaktionslast der Level 1-Blockchain auf eine andere Systemarchitektur übertragen wird.
Die Verarbeitungslast wird dann von der Layer-2-Blockchain übernommen, die zur Finalisierung der Ergebnisse an Layer 1 berichtet. Da diese angrenzende Hilfsarchitektur den Großteil der Datenverarbeitungslast übernimmt, wird die Netzwerküberlastung reduziert.
Layer 2 oder eine „Side-Chain“ ist im Grunde nur ein Softwareanbieter. Nicht unähnlich zu AWS-Resellern. Sie sind oft in der Lage, viel günstigere Transaktionen und eine schnellere Ausführung anzubieten, weil sie sich nicht um einen Konsens kümmern müssen.
Layer 3 – Dapps
Schicht 3 ist die Anwendungsschicht. Dies ist die Ebene, die der Endbenutzer sieht und mit der er interagieren wird. Die auf dieser Ebene aufgebauten Anwendungen können alles sein, von dApps über DeFi bis hin zu Spielen oder dem NFT Handel. Beliebte L3-Kryptos sind Uniswap, Aave und Decentraland.
Obwohl es in der Terminologie weniger häufig verwendet wird, könnte es sich auch um die zusätzliche Ebene handeln, die die visuelle UI-Komponente hinzufügt, Apps erstellt und die Blockchain-Technologie nutzt, um anwendbare Anwendungsfälle für alltägliche Benutzer zu erstellen.
FAQ: Blockchain und NFTs
Einfach ausgedrückt handelt es sich bei der Blockchain um eine Technologie, mit der Informationen über Transaktionen dezentral gespeichert und verarbeitet werden.
Dadurch können Einzelpersonen untereinander Transaktionen abwickeln, ohne dass eine zentrale Partei erforderlich ist.
Sie ist eine dezentrale Infrastrukturschicht, die Daten speichern und Transaktionen verarbeiten kann.
Das Besondere an der Blockchain ist, dass sie keinem einzelnen Unternehmen gehört oder von diesem kontrolliert wird.
Stattdessen wird es durch ein Netzwerk von Teilnehmern aufrechterhalten, die sich gemeinsam koordinieren.
Eigentum – Digitale Güter wurden in der Vergangenheit von mächtigen zentralisierten Einheiten kontrolliert.
Auf der Blockchain werden sie jedoch von der Person kontrolliert, die sie besitzt.
Offenheit und Portabilität – Das Netzwerk ist jederzeit für jedermann im Internet öffentlich verfügbar und kann in jede App oder Website integriert werden.
Transparenz – Die Blockchain erhebt eine öffentliche Aufzeichnung aller Salden und Transaktionen.
Die Daten stehen jedem zur Verfügung und sind nicht in den Systemen eines einzelnen Unternehmens isoliert.
NFT ist eine Abkürzung für Non-Fungible Token, bei dem es sich um einen einzigartigen digitalen Gegenstand (z. B. Gemälde oder Ticket) handelt, der in Form eines digitalen Tokens auf der Blockchain gespeichert wird.
Der nicht fungible Teil bedeutet, dass es einzigartig ist und es nur eines davon gibt.
