Aufgrund ihrer verteilten Struktur sind Blockchains tendenziell langsam. Wenn eine einzelne Transaktion über Tausende von Ethereum-Knoten hinweg verifiziert werden muss, macht dies auch die Nutzung des Netzwerks teuer. Layer-2-Systeme sind eine mögliche Antwort auf dieses Problem, wobei Rollups die beliebteste Skalierungsmethode sind.

Zero-Knowledge-Rollups (ZK) verwenden die minimalen Daten, die zur Überprüfung von Transaktionen erforderlich sind, indem sie Ethereum von übermäßiger Netzwerklast entlasten. Dies macht Ethereum sowohl schneller als auch billiger.

Rollups: Layer-2-Skalierung, um Ethereum schnell und günstig zu machen

Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, die Leistung von Ethereum zu verbessern. Diese Skalierungstechniken reichen von Rollups bis hin zu Sidechains und Zustandskanälen. Dem Total-Value-Locked (TVL) in diesen Layer-2-Netzwerken nach zu urteilen, sind Rollups bei weitem die beliebteste Skalierungstechnologie.

Wie Sie sehen können, werden Rollups in zwei Typen unterteilt: Optimistisch und Zero-Knowledge (ZK). Beide Arten erledigen eine Aufgabe – Rollups reduzieren die Arbeitslast des Layer-1-Netzwerks (Ethereum), indem Hunderte von eingehenden Transaktionen als eine einzige Transaktion erfasst oder gerollt werden.

Diese gebündelte Einzeltransaktion wird dann verifiziert und als weiterer Datenblock in seinem öffentlichen Hauptbuch wieder zu Ethereum hinzugefügt. Aufgrund dieser kontinuierlichen Auslagerung von Transaktionen von Ethereum bleibt das Layer-1-Netzwerk nicht überlastet. Und wenn Ethereum nicht überlastet ist, ist es viel billiger zu nutzen, weil seine ETH-Gasgebühren drastisch sinken. 

Das liegt daran, dass öffentliche, dezentralisierte Blockchains nur begrenzten Platz für Transaktionen haben. Wenn der Netzwerkverkehr höher ist, steigt dementsprechend die Nachfrage nach Blockspeicher, was dazu führt, dass Validatoren mehr für jede zu validierende Transaktion verlangen.

Schließlich erfordert jedes Computernetzwerk einen gewissen Aufwand an Bandbreite/Rechenressourcen. Bei dezentralen Blockchain-Netzwerken tragen diese Kosten die Nutzer selbst.

Aus diesem Grund sind Layer-2-Netzwerke so wichtig. Insbesondere Rollups haben eine doppelte Wirkung – sie gewähren dem Ethereum-Ökosystem eine schnelle und erschwingliche Benutzererfahrung.

Was sind ZK-Rollups?

Rollups sind intelligente Verträge, die die Rechen- und Speicheranforderungen von Ethereum für die Validierung eines Transaktionsblocks reduzieren. Wie bereits erwähnt, tun sie dies, indem sie Hunderte von Transaktionen zu einer einzigen zusammenfassen.

Es ist die Aufgabe des Rollup-Smart-Vertrags, alle in einer einzigen Transaktion gehaltenen Überweisungen zu zerlegen und zu verifizieren, bevor sie als neuer Block an Ethereum gesendet werden. Zero-Knowledge Proof ist eine der Methoden, um dies zu erreichen.

Der Zero-Knowledge-Proof führt dieses Rollup in einem Layer-2-Netzwerk wie ZK-Sync durch, indem ein Gültigkeitsnachweis übermittelt wird. Dieser Nachweis dient als Quittung dafür, dass die aufgerollten Transaktionen tatsächlich authentisch sind und als solche zu Ethereum hinzugefügt werden. Hier kommt die Zero-Knowledge-Kryptographie ins Spiel, weil sie nur minimale Daten zum Nachweis der Authentizität verwendet.

Mit anderen Worten, ZK-Rollup stellt die öffentliche Gültigkeit des Blocks dar, ohne seine Details preiszugeben. Durch die Reduzierung der Transaktionsdatenlast verbessern ZK-Rollups die Privatsphäre und ermöglichen günstige und schnelle Transaktionen. 

Wie funktionieren ZK-Rollups?

ZK-Rollups stützen sich auf zwei Smart Contracts: den Hauptvertrag und den Prüfervertrag. Beide laufen auf Ethereum und arbeiten zusammen, um Layer-1- und Layer-2-Netzwerke zu verbinden:

• Die wichtigsten Smart Contracts speichern Transaktionen oder Blöcke. Es vergleicht auch den Zustand der Blockchain, um den Zustand der Abhebungen und neuen Einzahlungen der Benutzer zu bestimmen.
• Der Verifier Smart Contract authentifiziert diese Transaktionen in einem Block mit Zero-Knowledge-Proof.

Off-Chain (nicht auf Ethereum) arbeitend, führt eine virtuelle Maschine das ZK-Rollup aus. Dies ist der Offloading-Teil, bei dem ZK-Rollups Transaktionen ausführen, damit Ethereum nicht überlastet bleibt. Genau wie Ethereum Virtual Machine (EVM) ist die virtuelle ZK-Maschine eine Software, die Smart Contracts ausführt, ähnlich wie eine Videospiel-Engine alle Assets des Spiels ausführt, um es spielbar zu machen.

Mit dieser virtuellen Maschine fassen ZK-Rollups Ethereum-Transaktionen außerhalb der Kette zu einer einzigen Batch-Transaktion zusammen. Trotzdem verlassen sie sich immer noch auf Ethereum selbst, wenn sie die Transaktion als Gültigkeitsnachweis an das Layer-1-Netzwerk zurücksenden.

Was ist zkSync?

Eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Hochleistungs-Blockchain-Netzwerk

Die Implikation dieses Prozesses ist, dass ZK-Rollups so sicher sind wie Ethereum selbst, da alle Aktualisierungen von ZK-abgeleiteten Daten von Ethereum – seinem EVM – auf Korrektheit bestätigt werden.

Da die ZK-Batch-Transaktion schließlich als Gültigkeitsnachweis vorgelegt wird, wird sie auch als prägnantes, nicht interaktives Wissensargument (SNARK) oder prägnantes, transparentes Wissensargument (STARK) bezeichnet.

Vor- und Nachteile von ZK-Rollups

Im Gegensatz zu optimistischen Rollups, die eine vollständig EVM-kompatible virtuelle Maschine verwenden, verwenden ZK-Rollups ihre eigene virtuelle Maschine. Dies hat den Nachteil, dass eine hohe Rechenleistung benötigt wird, um einen Zero-Knowledge-Beweis zu erzeugen.

Aus diesem Grund müssen Transaktionsdaten weiter optimiert werden, um einen maximalen Durchsatz zu erreichen. Ebenso führt die größere Rechenleistung von ZK-Rollups zu etwas höheren Transaktionskosten als bei optimistischen Rollups.

Im Gegensatz zu optimistischen Rollups haben ZK-Rollups jedoch keine Anfechtungsfrist für die Auszahlung von Geldern. Das liegt daran, dass die virtuelle Maschine von ZK bereits Transaktionen als Gültigkeitsnachweis einreicht, wodurch Transaktionsstreitigkeiten im Voraus gelöst werden. Infolgedessen sind ZK-Rollups schneller als sowohl optimistische Rollups als auch Plasma.

Was ist Liquidität?

Eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zur DeFi Lending dApp

Ein weiterer Vorteil von ZK-Rollups ist, dass sie die Dezentralisierung fördern, da Transaktionen parallel berechnet werden. Da der Zero-Knowledge-Proof zusätzliche Daten überflüssig macht, enthält jede Transaktion nur das erforderliche Minimum. Unnötig zu erwähnen, dass dies den Durchsatz von Layer-2-Netzwerken erheblich erhöht, was sich auch in einer verringerten Überlastung von Ethereum widerspiegelt.

Trotz alledem ist einer der größeren ZK-Rollup-Schluckauf das Potenzial für Zensur. Diese Gefahr geht von einigen ZK-Rollups aus, die einzelne Knoten als Transaktionsdatensequenzer verwenden.

Live-ZK-Rollup-Netzwerke

Die ZK-Rollup-Technologie gewinnt in rasantem Tempo an Bedeutung. Hier sind einige der beliebtesten Netzwerke, die diese Skalierungstechnologie verwenden:

• ImmutableX – ein Allzweck-Skalierbarkeitsanbieter für NFT- und Web3-Spiele
• zkSync – eines der fortschrittlichsten ZK-Netzwerke, als erstes EMV-kompatibel unter zkSync 2.0
• StarkNet – eine weitere Layer-2-Skalierbarkeit für die dApps von Ethereum
• Aztec Connect – nutzt ZK-Rollup-Datenschutz, um einen VPN-ähnlichen Dienst für Blockchains zu erstellen
• Polygon Hermez – als Teil der Ethereum-Skalierungslösung innerhalb von Polygon

Was die verwendbaren dApps angeht, die ZK-Rollups nutzen, sind die beliebtesten dApps für die Kreditvergabe Yearn Finance und dYdX, eine dezentrale Börse und Handelsplattform für gehebelte Derivate. Andere bemerkenswerte DeFi dApps sind weitgehend vorhanden auf zkSync: Curve, Taker und ZigZag, von denen noch Dutzende live gehen müssen.

Sind ZK-Rollups die Zukunft der Ethereum-Skalierung?

Vor 2022 waren optimistische Rollups die einzigen Rollups, die die Ausführung von Smart Contracts außerhalb der Kette ermöglichten, da sie auf einer vollständig EVM-kompatiblen virtuellen Maschine ausgeführt wurden. Dementsprechend könnten ZK-Rollups nur grundlegende Token-Transfers oder -Swaps verarbeiten.

Dies alles änderte sich 2022 mit zkSync 2.0, das sowohl EVM-Kompatibilität als auch eine Geschwindigkeit von bis zu 100,000 Transaktionen pro Sekunde (tps) bietet. Durch die Nutzung der Sicherheit von Ethereum als größtem DeFi-Netzwerk bieten ZK-Rollups überlegene Sicherheit als andere Skalierungslösungen.

Obwohl diese Skalierungstechnologie noch vor einigen Herausforderungen steht, wie z. B. der Zentralisierung von Sequencer-Knoten, wird sie wahrscheinlich die beste Skalierungslösung von Ethereum werden.

Haftungsausschluss für die Serie:

Dieser Serienartikel dient der allgemeinen Orientierung und Information nur für Anfänger, die an Kryptowährungen und DeFi teilnehmen. Der Inhalt dieses Artikels darf nicht als Rechts-, Geschäfts-, Anlage- oder Steuerberatung ausgelegt werden. Wenden Sie sich bezüglich aller rechtlichen, geschäftlichen, investitionsbezogenen und steuerlichen Auswirkungen und Ratschläge an Ihre Berater. The Defiant haftet nicht für verlorene Gelder. Bitte verwenden Sie Ihr bestes Urteilsvermögen und üben Sie die gebotene Sorgfalt aus, bevor Sie mit Smart Contracts interagieren.

• SEO-gestützte Content- und PR-Distribution. Holen Sie sich noch heute Verstärkung.
• Platoblockkette. Web3-Metaverse-Intelligenz. Wissen verstärkt. Hier zugreifen.
• Quelle: https://thedefiant.io/what-are-zk-rollups/