Obwohl die Blockchain-Technologie vielversprechend ist, ist ihre größte Schwäche ihre mangelnde Interoperabilität. Das Ergebnis ist, dass verschiedene Blockchains nicht miteinander kommunizieren oder Daten austauschen können.

Dies kann als Blockchain-„Turm zu Babel“-Problem bezeichnet werden. Aufgrund dieser Fragmentierung müssen Benutzer zwischen mehreren inkompatiblen Technologien wählen, was die Massenakzeptanz von Krypto verhindert.

Was ist die Hauptursache für dieses Problem? Blockchains sind von Natur aus isolierte Systeme mit spezifischen Protokollen und Standards, die ein einziges Hauptbuch für alle Vorgänge erfordern.

Die Kommunikation zwischen zwei Blockchains ist wie der Versuch, ohne Übersetzer zwischen zwei Sprachen zu kommunizieren. Die beiden können sich nicht verständigen, bis sie eine gemeinsame Sprache etabliert haben.

Bedeutet dies, dass wir nicht einmal versuchen sollten, einfach zu akzeptieren, dass Krypto nicht als einheitliche Industrie funktionieren kann, da Blockchains keine Kommunikation haben? Die gute Nachricht ist, dass es Techniken gibt, die verwendet werden können, um die Interoperabilität zwischen Blockchain-Netzwerken zu erleichtern.

Diese Bemühungen scheinen an dieser Stelle jedoch unzureichend zu sein, und Entwickler sollten diesem Problem mehr Aufmerksamkeit schenken.

Da so viele wirtschaftliche Aktivitäten in isolierten Netzwerken stattfinden, wird immer deutlicher, dass Web 3.0 robuste Cross-Chain-Interoperabilitätslösungen benötigt, die es Token und Daten ermöglichen, sich sicher über Blockchains hinweg zu bewegen.

Auf welche Weise können Blockchains also interagieren? Im Folgenden sind einige gängige Interoperabilitätstechniken aufgeführt.

Seitenketten

Während Sidechains oft mit anderen Layer-XNUMX-Lösungen in einen Topf geworfen werden, unterscheiden sie sich tatsächlich von ihnen. Im Allgemeinen bestehen Sidechains aus zwei verschiedenen Blockchains - die Mainchain und die Sidechain - verbunden durch ein kettenübergreifendes Kommunikationsprotokoll.

Durch sie können digitale Assets und Transaktionen aus dem Mainnet der Blockchain in eine separate Kette von Blöcken übertragen werden. Daher können sie schneller verarbeitet und verifiziert werden, ohne das Netzwerk zu verlangsamen.

Sidechains sind wie dein täglicher Weg zur Arbeit, wo du die HOV-Spur benutzt und dein Ziel in einem Bruchteil der Zeit erreichst.

Beispiele für Sidechain-Plattformen sind MimbleWimble, das PoA-Netzwerk (Proof of Authority) (jetzt Teil des Gnosis-Ökosystems) und das DeFi-fokussierte RSK.

Relais

Blockchain-Relays sind Systeme, die in Blockchains eingebaut sind und Ereignisse und/oder Zustände in anderen Blockchains validieren und lesen können.

Mit Relais kann eine Blockchain die Daten anderer Blockchain-Netzwerke überprüfen, ohne auf externe Ressourcen von Drittanbietern angewiesen zu sein.

Es ist jedoch sehr schwierig, bestehende Blockchains zu verbinden, die keine ähnlichen Eigenschaften aufweisen.

Das ist wie der Versuch, eine Brücke zwischen zwei Inseln zu bauen, die sehr unterschiedliche Terrains haben - Es mag möglich sein, aber es erfordert viel Mühe und Geschick, die Verbindung herzustellen.

Notariatssysteme

Transaktionen im Rahmen des Notarverfahrens beruhen auf einem externen Notar, der das mangelnde Vertrauen der Parteien handhabt. Die Rolle eines Notars besteht darin, Blockchain-Ereignisse zu überprüfen und diese Informationen an eine zweite Blockchain weiterzuleiten.

Dazu sollte der Notar auf beiden Blockchains registriert sein - die Quelle und das Ziel.

In Notariatssystemen kann ein Notar mit einer Unterschrift oder ein Notar mit mehreren Unterschriften verwendet werden.

Ein Einzelsignatur-Notar sammelt Transaktionsdaten von einer Quellkette und validiert sie, bevor er eine Transaktion in einer Zielkette initiiert. Es wird auch als zentraler Notar bezeichnet.

Um eine kettenübergreifende Interoperabilität mit hoher Transaktionsgeschwindigkeit zu erreichen, sind Einzelsignatur-Notarsysteme eine großartige Lösung. Der Nachteil dieses Systems besteht darin, dass es auf eine zentrale Stelle angewiesen ist.

Darüber hinaus ist es anfällig für einzelne Knotenausfälle und Fehlverhalten.

Notare mit mehreren Signaturen verlangen, dass eine von Benutzer XNUMX in der Quellkette initiierte Cross-Chain-Anforderung von der Mehrheit der Knoten/Notare erfolgreich verifiziert wird. Nachdem Signaturen von mehreren Knoten verifiziert wurden, wird die entsprechende Transaktion zur Zielkette hinzugefügt.

Um byzantinische Fehler zu tolerieren, wird ein byzantinischer fehlertoleranter Konsensalgorithmus verwendet, sodass Cross-Chain-Transaktionen nur verarbeitet und an eine Ziel-Blockchain übertragen werden können, wenn über zwei Drittel der Notare einen Konsens erzielen und die Transaktion unterzeichnen.

Notarsysteme werden von Plattformen wie Herdius verwendet - eine dezentrale Austauschplattform - und Bifrost für die Interoperabilität zwischen Blockchains.

Orakel

Im Wesentlichen ist ein Orakel ein Agent, der externe Daten zur Verarbeitung in der Kette an die Blockchain-Plattform überträgt. Oracles sind wie die Postboten der Blockchain-Welt, die Off-Chain-Daten an intelligente Verträge liefern, damit sie ihre Arbeit erledigen können.

Durch dezentrale Orakeldienste können Off-Chain-Daten Blockchain-fähigen Smart Contracts zugeführt werden, indem sichergestellt wird, dass mehrere Ökosysteme auf dieselbe Quelle der Wahrheit verweisen. Damit ein Orakel wirksam ist, muss man ihm vertrauen.

Einige der beliebtesten Orakel in der Branche sind Chainlink, Universal Market Access, API3, Band Protocol, Nest Protocol, XYO Network, iExec RLC und WINkLink.

Gehashte TimeLocks

HTLC (Hashed TimeLock Contract) ist eine weitere Blockchain-Interoperabilitätslösung zum Erstellen intelligenter Verträge, die Zahlungskanäle ändern können.

Der HTLC ist im Wesentlichen eine Implementierung von zeitgebundenen Transaktionen im Kryptoraum. Die Transaktion ist ungültig, wenn vom Empfänger nicht innerhalb einer bestimmten Frist ein kryptographischer Nachweis des Zahlungseingangs erbracht wird.

Das Lightning Network von Bitcoin ist eine vorgeschlagene Implementierung von HTLCs mit bidirektionalen Zahlungskanälen, die sichere Peer-to-Peer-Zahlungen ermöglichen.

Die Architektur von Zahlungskanälen ermöglicht es jedem Peer im Netzwerk, jeden anderen Peer zu bezahlen, selbst wenn zwischen ihnen kein direkter Kanal offen ist.

Kreuzkettenbrücken

Derzeit entwickeln sich Cross-Chain-Bridges als vielversprechende Lösung, um Blockchain-Netzwerken die Interaktion zu ermöglichen.

Cross-Chain Bridges sollen den Austausch von Daten, Assets und Nachrichten zwischen verschiedenen Blockchain-Netzwerken erleichtern.

Nicht-native Blockchain-Netzwerke sind über eine sichere Verbindung verbunden, die es ihnen ermöglicht, miteinander zu kommunizieren und Transaktionen durchzuführen, Ressourcen und beliebige Daten zu teilen.

Es gibt drei Haupttypen von Mechanismen, die Cross-Chain-Bridges antreiben.

• Der „Lock and Mint“-Mechanismus beinhaltet das Sperren von Token in der Quellkette innerhalb eines Smart Contracts -Prägen Sie dann verpackte Versionen dieser Token in der Zielkette als IOU-Token, ein digitales Gut, das Schulden zwischen den Parteien darstellt. Als umgekehrter Vorgang werden verpackte Token in der Zielkette gebrannt, um ihre ursprünglichen Quellkettenmünzen freizuschalten.
• Das „Burn and Mint“-Modell beinhaltet das Brennen eines Vermögenswerts auf einer Blockchain, während der gleiche Betrag auf der Zielkette geprägt wird. Das bedeutet, dass Token in einem Netzwerk ein für alle Mal zerstört werden - dann wird eine passende Nummer auf eine andere ausgegeben. Der Brennprozess wird normalerweise als kryptografische Technik beschrieben, um einen Nachweis der Token-Übertragung zu erstellen. Auf diese Weise wird den Token ihre dauerhafte Vernichtung zugesichert, bevor sie in ein anderes Netzwerk übertragen werden.
• Bei der Methode „Sperren und Entsperren“ wird der Wert-Token in einem Netzwerk gesperrt und in einem anderen Netzwerk entsperrt. Somit werden Token auf einer Blockchain gekapselt und durch einen Smart Contract geschützt, während die Kosten auf einer anderen Blockchain freigeschaltet werden. Normalerweise ist dies als Peg-System bekannt, bei dem das Verhältnis zwischen dem Sperrwert und dem Entsperrwert bereits festgelegt ist.

Zu den führenden Cross-Chain-Projekten gehören Polkadot, Blocknet, Cosmos und Wanchain, die sich jeweils auf einen anderen Aspekt der Interoperabilität konzentrieren. Durch die Verwendung von Parachains und nativen Bridges erleichtert Polkadot die Interoperabilität zwischen nicht interoperablen Blockchain-Netzwerken.

Blocknet konzentriert sich mehr auf die Schaffung eines DEX (dezentraler Austausch) zwischen Blockchains. Wanchain stellt sich eine Zukunft vor, in der alle digitalen Assets in einem einzigen Netzwerk gespeichert werden. Cosmos dient als Grundlage für verschiedene Blockchains, mit denen sie sich über ein zentrales Protokoll verbinden können.

Andere beliebte Blockchain-Bridges sind AnySwap, Binance Bridge und cBridge.

Programmierbare Token-Bridges

Cross-Chain-Bridges können auch mit beliebigen Datenübermittlungsfunktionen kombiniert werden, sodass jede Art von Daten zwischen Blockchains verschoben werden kann - nicht nur Token.

Diese programmierbaren Token-Bridges kombinieren Token-Bridging und beliebiges Messaging und führen einen Smart-Contract-Aufruf aus, sobald Token an die Zielkette geliefert werden.

Kettenübergreifende Funktionen wie Tauschen, Verleihen, Abstecken und Hinterlegen von Token in einem Smart Contract auf der Zielkette können mit dieser Art von Bridge erleichtert werden.

Es ist, als hätte man ein Teleportationsgerät, das Sie nicht nur an einen neuen Ort bringt, sondern auch Ressourcen auf Ihr Bankkonto einzahlt, damit Sie sie sofort nach Ihrer Ankunft verwenden können.

Vertrauensbasierte versus vertrauenswürdige Blockchain-Brücken

Blockchain-Bridges sind von Natur aus zentralisiert. Wenn ein Benutzer seine Münzen in eine andere Form von konvertieren möchte kryptowährung durch sie müssen sie vorübergehend die Kontrolle über diese Coins abgeben.

Dies ist vergleichbar mit dem Umtausch von Fremdwährungen bei einer Bank, bei der die Person ihre vorhandene Währung abgeben muss, um eine andere zu erhalten. Der Wechselkurs kann günstig sein - aber die Kontrolle über die Mittel liegt in den Händen der Bank.

Es gibt auch dezentrale Blockchain-Brücken, die Benutzern die Möglichkeit bieten, Coins ohne Wissen Dritter zu transferieren, aber diese Dienste sind freiberuflich und nicht immer zuverlässig.

Wenn Sie also nach einem sicheren Weg suchen, Coins zu transferieren, müssen Sie eine Bridge finden, der Sie vertrauen können - oder einfach selber bauen.

Herausforderungen bei der Blockchain-Interoperabilität

Blockchain-Bridges bieten viele Vorteile, bringen aber auch viele Herausforderungen mit sich. Es ist wichtig, die Sicherheit und Integrität der Brücke selbst zu gewährleisten, da sie als kritische Kommunikationsverbindung zwischen den beiden Netzwerken dient.

Darüber hinaus hat jedes Blockchain-Ledger ein anderes Vertrauensmodell - Einige werden von Hunderten von Minern unterstützt, andere nur von wenigen.

Durch die Übertragung von Informationen von einem weniger zuverlässigen Ledger auf ein zuverlässigeres kann die robustere Blockchain von Außenstehenden manipuliert und kompromittiert werden.

Wenn die Brücke kompromittiert wird, könnten böswillige Akteure Zugriff auf vertrauliche Informationen oder Vermögenswerte erhalten.

Hacker untersuchen bestehende Blockchain-Bridges ständig auf Schwachstellen und finden sie oft erfolgreich. Rund 2.5 Milliarden US-Dollar wurden in den Jahren 2021 und 2022 von Hackern gestohlen, die Bridge-Schwachstellen ausnutzten.

Wichtig ist auch die Frage der Endgültigkeit - tEr garantiert, dass die Mittel in der Zielkette verfügbar sind, sobald sie an die Quellkette gebunden sind.

Ohne Endgültigkeit kann eine umgekehrte Transaktion in der Quellkette, z. B. eine Blockreorganisation, Probleme in der Zielkette verursachen – z. B. ungesicherte überbrückte Token.

Dies ähnelt dem Bau eines Torbogens, bei dem die beiden Seiten perfekt synchron sein müssen, damit es funktioniert. Wenn eine Seite leicht abweicht, bricht die gesamte Struktur zusammen.

Ohne eine Endgültigkeitsgarantie ist die Brücke zwischen den beiden Ketten genauso anfällig für den Zusammenbruch.

Abschließende Gedanken

Blockchain-übergreifende Interoperabilität bietet viele Vorteile. Durch interoperable Smart Contracts können Branchen wie das Gesundheitswesen und die Justiz Daten zwischen privaten und öffentlichen Blockchains austauschen, was die Schaffung von Web 3.0-Plattformen erleichtert, die zuvor undenkbar waren.

Die Blockchain-Interoperabilität kann auch Multi-Token-Transaktionen und Wallets ermöglichen und so die Erfahrung der Benutzer von Kryptowährungen verbessern.

Darüber hinaus können Blockchain-nutzende Branchen und Unternehmen Daten und Werte leichter übertragen, wenn sie ihre Blockchains verbinden können.

Die Zukunft der Blockchain-Technologie wird durch die Effizienz, Wirksamkeit und Benutzerfreundlichkeit von Blockchain-Interoperabilitätslösungen bestimmt.

Wie das Sprichwort sagt: „Überqueren Sie die Brücke, wenn Sie zu ihr kommen.“

So etwas gibt es nicht für Krypto-Entwickler, die jetzt diese Brücke für die Web 3.0-Zukunft bauen müssen, wie ich erwähnt in meinem letzten Interview - anstatt bis irgendwann zu warten.

Und wir müssen sicherstellen, dass die Brücke stark und sicher ist. Andernfalls werden wir uns mit Haien in Krypto-Gewässern wiederfinden.

Taras Dovgal ist ein Serienunternehmer mit über 10 Jahren Erfahrung in der Systementwicklung. Mit einer Leidenschaft für Krypto seit 2017 hat er mehrere kryptobezogene Unternehmen mitgegründet und entwickelt derzeit eine Krypto-Fiat-Plattform. Als lebenslanger Startup- und Webentwicklungs-Enthusiast ist es das Ziel von Taras, Kryptoprodukte für Mainstream-Verbraucher zugänglich zu machen - nicht nur Technikfreaks.

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• Quelle: https://dailyhodl.com/2023/04/04/cross-chain-bridges-as-a-way-to-solve-blockchains-tower-of-babel-problem/