Layer-1- vs. Layer-2-Blockchains: Die wichtigsten Unterschiede erklärt





Der Großteil der Krypto- und On-Chain-Aktivitäten findet auf Layer-1-Blockchains (L1) statt, die von Layer-1-Blockchains (L1) und Layer-2-Lösungen (L2) unterstützt werden.

Bitcoin, Ethereum, Solana und BNB Chain sind allesamt Layer-1-Ketten. Sie validieren und wickeln jede Transaktion in ihrer eigenen Blockchain ab. 

L2-Netzwerke sind separate Netzwerke, bauen aber auf L1-Netzwerken auf. Den Großteil der Arbeitslast (Transaktionen, Berechnungen usw.) verarbeiten sie außerhalb der Blockchain oder in Batches. 

Dadurch werden Netzwerküberlastungen und Kosten reduziert sowie die Geschwindigkeit erhöht.



Wichtigste Erkenntnisse

• Layer 1 sind die grundlegenden Blockchains (Bitcoin, Ethereum, Solana), die alle Transaktionen abwickeln.

• Layer-2-Lösungen sind solche, die die Sicherheit der darunterliegenden Layer-1-Schicht übernehmen, Transaktionen jedoch entweder in Batches oder außerhalb der Blockchain verarbeiten und sie dann auf der L1-Schicht abwickeln.

• Sidechains, State Channels und Rollups (optimistisch und zk) sind gängige L2-Ansätze. Jeder Ansatz geht mit Geschwindigkeit, Kosten und Dezentralisierung unterschiedlich um.

Was ist eine Layer-1-Blockchain?

Layer-1-Blockchains (L1) bilden die Basisschicht bzw. die Abwicklungsschicht. Dies liegt daran, dass sie die Transaktionsvalidierung, die endgültige Abrechnung und die Datenspeicherung alles innerhalb ihrer eigenen Kette abwickeln.

Zu den gängigen Layer-1-Ketten gehören Bitcoin, Ethereum, Solana und BNB Chain. 

Beim Design von L1-Netzwerken besteht die Herausforderung des Skalierbarkeitstrilemmas, d. h. des Ausgleichs zwischen Dezentralisierung, Sicherheit und Skalierbarkeit.

Jede Transaktion auf einer L1-Plattform muss von den Validatoren des Netzwerks aufgezeichnet und verifiziert werden. Aus diesem Grund weisen L1-Knoten ein hohes Maß an Sicherheit und Dezentralisierung auf, da die Regeln von einem großen Netzwerk unabhängiger Knoten durchgesetzt werden.

Da jedoch ein Konsens zwischen Tausenden unabhängiger Computer auf der ganzen Welt erforderlich ist, können diese in Zeiten hoher Nachfrage unglaublich langsam werden. Dies kann auch zu höheren Transaktionsgebühren führen.

Die L1-Kette von Ethereum kann derzeit etwa 20 Transaktionen pro Sekunde verarbeiten, und die Nachfrage treibt die Gebühren oft auf mehrere Dollar pro Transaktion. Dies hat massive Auswirkungen auf Krypto-Nutzer und die vielen Anwendungen, die auf Ethereum laufen.

Was ist eine Layer-2-Blockchain?

Eine Schicht 2 (L2) ist ein Protokoll, das auf einer Schicht 1 aufbaut. 

Sie verlagern den Großteil der Transaktionsverarbeitung von der L1-Ebene weg und erhalten dabei deren hohes Sicherheitsniveau bei. Die Transaktionen werden an die L2-Schicht gesendet, die sie bündelt oder schnell verarbeitet und dann eine Zusammenfassung zur Abrechnung an die L1-Schicht zurücksendet.

Durch die Kombination von Off-Chain-Ausführung und On-Chain-Abwicklung können Transaktionen schneller und kostengünstiger abgewickelt werden. Darüber hinaus gewährleisten sie die Sicherheit und Datenverfügbarkeit der L1-Ebene. 

Ein prominentes Beispiel für eine L2-Schicht im Bitcoin-Netzwerk ist das Lightning Network. Für Ethereum gibt es Arbitrum und Optimismus.

Warum es Layer-2-Schichten gibt: das Skalierungsproblem

Der Begriff wurde vom Ethereum-Gründer Vitalik Buterin geprägt, der feststellte, dass L1-Blockchains nicht in der Lage sind, alle drei Aspekte gleichzeitig zu optimieren.

Durch das Hinzufügen weiterer Knoten zu einem Netzwerk wird dieses dezentraler und sicherer, allerdings verlangsamen sich die Validierungsgeschwindigkeiten.

Layer-1-Netzwerke, die sich auf die Erhöhung der Netzwerkgeschwindigkeit konzentrieren, zentralisieren typischerweise die Validierung auf weniger Knoten, verkürzen die Sicherheitsprüfungszeiten und schwächen die Konsensmechanismen. Dadurch sind sie weniger dezentralisiert und somit sicherer. 

Die Schaffung eines leistungsfähigen Sicherheitsmechanismus kann jedoch auch eine stärkere Zentralisierung erfordern, wodurch die Kontrolle in den Händen weniger Akteure liegt.

Durch die Entlastung der Basisschicht können L2-Schichten die Geschwindigkeit und die Kosten für die Benutzer massiv verbessern, ohne Kompromisse bei der Sicherheit einzugehen.

Arten von Layer 2: Rollups, Sidechains, Kanäle

Layer-2-Switches gibt es in verschiedenen Ausführungen, wobei jede auf ihre eigene Weise Geschwindigkeit, Kosten und Sicherheit priorisiert.

Rollups sind eine gängige Sorte. Sie bündeln die Transaktionen und senden eine komprimierte Zusammenfassung mit geringem Datenvolumen zurück an die L1-Schnittstelle. 

Optimistische Rollups wie Arbitrum und Optimism setzen voraus, dass Transaktionen gültig sind. Stattdessen ermöglichen sie den Nutzern, Betrugsnachweise einzureichen, falls ein falscher Status entdeckt wird.

Zero-Knowledge-Rollups (zk-Rollups), wie z. B. zkSync, Starknet und Polygon zkEVM, verwenden komplexe mathematische Verfahren, um Gültigkeitsnachweise zu generieren, die die Korrektheit von Transaktionen bestätigen.

Die Sidechains laufen parallel zum L1-Cache und verfügen über separate Konsensmechanismen. Technisch gesehen sind sie keine L2-Level-Level. Polygon PoS ist eine Sidechain, die als unabhängige Blockchain fungiert und mit Ethereum verbunden ist.

State Channels ermöglichen es zwei oder mehr Parteien, Transaktionen außerhalb der Blockchain, privat, durchzuführen und den endgültigen Saldo auf der L1-Kette abzurechnen. Das Lightning Network von Bitcoin ist ein führender staatlicher Kanal.





Optimistische vs. zk-Rollups: der Kompromiss

Obwohl diese Lösungen darauf abzielen, das Skalierungstrilemma zu lösen, bieten sie unterschiedliche Ansätze, die jeweils mit gewissen Kompromissen einhergehen.

Optimistische Rollups und zk-Rollups sind die beliebteste Art von L2 auf Ethereum, unterscheiden sich aber darin, wie sie die Gültigkeit von Transaktionen beweisen.

Optimistische Rollups gehen davon aus, dass Transaktionen standardmäßig gültig sind. Wenn eine Person oder Organisation einen Fehler entdeckt und ihn innerhalb einer 7-tägigen Einspruchsfrist als Betrugsnachweis meldet. Dadurch werden Auszahlungen langsamer, die Berechnungen sind aber kostengünstig.

Zk-Rollups verwenden Zero-Knowledge-Beweise, auch Gültigkeitsbeweise genannt, um mathematisch sicherzustellen und zu beweisen, dass jede Transaktion korrekt ist. Ohne Widerspruchsfrist können Auszahlungen schneller erfolgen. Die Rechenkosten sind jedoch für die L2-Ebene höher.

Fazit

Layer-1-Blockchains bieten eine sichere Grundlage, haben aber Schwierigkeiten, Dezentralisierung, Geschwindigkeit und Sicherheit in Einklang zu bringen. Layer-2-Schichten sind darauf ausgelegt, die Skalierbarkeit durch Erhöhung des Durchsatzes und Reduzierung der Transaktionskosten zu verbessern.

Rollups dominieren die Ethereum-L2-Aktivität, Sidechains bieten unabhängige Skalierung und State Channels sind hervorragend geeignet, um sofortige und kostengünstige Überweisungen zu ermöglichen.

Häufig gestellte Fragen

Worin besteht der Unterschied zwischen Schicht 1 und Schicht 2?

Layer 1 bezeichnet eine Basis-Blockchain, die jede Transaktion direkt in ihrer eigenen Blockchain validiert und abwickelt. Layer 2 sind Skalierungslösungen, die auf Layer 1 aufbauen. Sie verarbeiten die Aktivitäten außerhalb der Blockchain, um die Geschwindigkeit zu erhöhen und die Kosten zu senken, und senden eine Zusammenfassung zur endgültigen Abrechnung zurück an Layer 1.

Ist Polygon eine Schicht 2 oder eine Seitenkette?

Polygon PoS ist technisch gesehen eine Sidechain, da es seinen eigenen Konsensmechanismus parallel zu Ethereum betreibt und nicht vollständig die Sicherheit von Ethereum übernimmt, ähnlich wie Rollups. Polygon verfügt über ein separates zkEVM-Rollup, das als echte Layer 2 fungiert.

Warum sind Layer-2-Transaktionen günstiger?

Layer-2-Transaktionen verlagern den größten Teil der Rechenlast aus der Blockchain und reduzieren die Datenlast auf der Basisschicht zusätzlich, indem sie nur eine kompakte Zusammenfassung der Transaktionen an die Schicht 1 zurücksenden.

Sind Layer-2-Blockchains sicher?

Layer-2-Lösungen sind sehr sicher, da sie die Sicherheit von Layer 1 erben. Fehler in Smart Contracts und Bridge-Exploits stellen das Hauptrisiko dar, nicht Layer 2 selbst.

Was ist die beste Layer-2-Blockchain?

Die beste Layer-2-Blockchain hängt von den Bedürfnissen des Nutzers ab. Optimistische Rollups zeichnen sich durch niedrigere Gebühren und eine breitere App-Unterstützung aus, während Zk-Rollups höhere Geschwindigkeiten bieten. Für Bitcoin-Nutzer ist das Lightning Network unverzichtbar geworden, da es sofortige und kostengünstige Transaktionen ermöglicht.

Ist Bitcoin Lightning eine Layer-2-Anwendung?

Ja, Bitcoin Lightning ist eine Layer-2-Lösung mit Zustandskanal. Nutzer können Zahlungskanäle einrichten, Transaktionen sofort außerhalb der Blockchain durchführen und den Saldo auf der Bitcoin-Schicht 1 ausgleichen. Dies steigert die Geschwindigkeit und Effizienz von Bitcoin, ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen.

Was ist der Unterschied zwischen einem Rollup und einem Sidechain?

Rollups verarbeiten Transaktionen außerhalb der Blockchain und senden verifizierbare Daten zurück an die zugrundeliegende Layer-1-Blockchain, wodurch sie deren Sicherheit übernehmen. Sidechains betreiben unabhängige Blockchains und Konsensmechanismen, die oft eine Brücke benötigen, um Vermögenswerte zwischen ihnen zu transferieren; sie übernehmen die Sicherheit der Layer-1-Blockchain nicht vollständig.



Investitionen in Krypto-Assets sind mit Risiken verbunden, darunter hohe Volatilität und der potenzielle Verlust des Kapitals. Informieren Sie sich gründlich über die Risiken, bevor Sie eine Anlageentscheidung treffen. Die in diesem Artikel bereitgestellten Informationen dienen ausschließlich Bildungs- und Informationszwecken und sind nicht als Finanz- oder Anlageberatung zu verstehen.