Bitcoin war schon immer das Herzstück der Kryptowährung. Es verarbeitet jedoch aufgrund seines Designs nur eine begrenzte Anzahl von Transaktionen pro Sekunde, was zu längeren Transaktionszeiten und höheren Gebühren führt, insbesondere in Zeiten hoher Nachfrage.

Dieses Skalierbarkeitsproblem wird durch die periodische Halbierung der Blockbelohnungen verschärft, was die Anreize für die Miner verringert und zu höheren Transaktionsgebühren führen kann.

Wie kann sich Bitcoin also weiterentwickeln, um den wachsenden Anforderungen des schnell wachsenden DeFi-Ökosystems gerecht zu werden, ohne seine Kernprinzipien zu opfern? Hier kommen Bitcoin L2s ins Spiel.

Lassen Sie uns eintauchen und die Welt der Bitcoin L2s erkunden.

Warum L2s auf Bitcoin?

Sie fragen sich vielleicht, warum wir L2s für Bitcoin brauchen, wenn es bereits so viele schnellere Chains und Ökosysteme gibt, die DeFi-Aktivitäten gut zu bewältigen scheinen.

Um diese Frage zu beantworten, müssen wir die aktuellen Einschränkungen von Bitcoin, seinen historischen Kontext und den einzigartigen Wert, den es in den Kryptoraum bringt, verstehen.

Die Hauptbegrenzungen von Bitcoin:

1. Skalierbarkeit: Bitcoin kann aufgrund seiner 10-minütigen Blockzeit und einer Blockgröße von 1 MB nur etwa 7-10 Transaktionen pro Sekunde (TPS) verarbeiten. Diese Durchsatzrate ist für eine globale Währung unzureichend. In Zeiten hoher Nachfrage kommt es daher zu Verzögerungen und erhöhten Gebühren, da Miner Transaktionen mit höheren Gebühren priorisieren.
2. Eingeschränkte Programmierbarkeit: Die Skriptsprache von Bitcoin ist absichtlich eingeschränkt, was komplexe Operationen oder Smart Contracts einschränkt.

Diese Einschränkungen wurden seit den Anfangstagen von Bitcoin erkannt. Kurz nach dem Start im Jahr 2009 begannen Entwickler damit, Anwendungen und Schichten auf dem Bitcoin-Netzwerk aufzubauen. Ein frühes Beispiel ist Litecoin, das als Fork von Bitcoin erstellt wurde, um die Transaktionsdurchsatzrate zu verbessern. Diese Versuche haben den Bedarf an Skalierungslösungen für Bitcoin selbst verdeutlicht.

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Zu diesen Herausforderungen kommt noch der Mechanismus der Bitcoin-Halbierung hinzu. Alle vier Jahre wird die Blockbelohnung für Miner halbiert, was zu Folgendem führen könnte:

• Weniger Sicherheit: Weniger Miner können es sich leisten, weiter zu minen, was die Gesamtsicherheit des Netzwerks verringert.
• Potenzielle Zentralisierung: Nur große Bergleute mit niedrigeren Kosten können überleben, was zu einer stärker zentralisierten Gruppe von Bergleuten führt.
• Anstieg der Transaktionsgebühren: Wenn der Preis von Bitcoin nicht genug steigt, um niedrigere Belohnungen auszugleichen, können Miner Transaktionen mit höheren Gebühren priorisieren und damit die Transaktionskosten für alle erhöhen.

Hier kommen die L2s ins Spiel und bieten mehrere Vorteile, um den Einschränkungen von Bitcoin entgegenzuwirken:

1. Erhöhter Transaktionsdurchsatz: L2s können Hunderte von Transaktionen pro Sekunde außerhalb der Kette verarbeiten.
2. Niedrigere Gebühren: Durch das Bündeln von Transaktionen und deren Abwicklung in Gruppen auf der Hauptkette reduzieren L2s die Kosten pro Transaktion erheblich.
3. Einführung der Programmierbarkeit: L2s ermöglichen die Funktionalität von Smart Contracts, ohne die Grundschicht von Bitcoin zu ändern.
4. Schnellere Bestätigungen: L2-Transaktionen können nahezu sofort erfolgen, wobei die endgültige Abwicklung auf der Hauptkette später erfolgt.

Aber warum auf Bitcoin aufbauen, wenn andere Ketten nativ hohe Geschwindigkeit und Programmierbarkeit bieten?

Bitcoin und Ethereum werden beide durch hohe Nachfrage von einer wachsenden Benutzerbasis herausgefordert. Während Ethereum die meisten DeFi- und NFT-Apps unterstützt, konzentriert sich Bitcoin hauptsächlich auf den Werttransfer. Dieser Unterschied beeinflusst, wie L2-Lösungen auf jeder Kette implementiert werden.

Bitcoin L2s funktionieren anders als Ethereum L2s. Der grundlegende Unterschied zwischen Bitcoin L2s und Ethereum L2s liegt in ihrem Hauptfokus und ihren Anwendungsfällen:

• Bitcoin L2s verbessern hauptsächlich die Skalierbarkeit und Effizienz von einfachen Wertübertragungen und Mikrozahlungen. Neben der Skalierbarkeit zielen Bitcoin L2-Projekte auch darauf ab, die Programmierbarkeit in das Bitcoin-Netzwerk einzuführen. Obwohl Bitcoin nativ keine virtuelle Maschine unterstützt, entwickeln L2-Lösungen Ausführungsebenen, die virtuelle Maschinen ausführen. Dies ermöglicht Bitcoin indirekte Smart Contract-Fähigkeiten und unterstützt somit mehr Anwendungen.
• Ethereum L2s wurden entwickelt, um komplexe Berechnungen und Interaktionen mit Smart Contracts und Apps zu skalieren. Das Ziel hier ist es, ein hohes Transaktionsvolumen außerhalb der Blockchain abzuwickeln und gleichzeitig die Sicherheit durch die Ethereum-Hauptkette zu gewährleisten.

Die Vorteile des Aufbaus auf Bitcoin umfassen:

• Erfassung des untergenutzten Bitcoin-Werts: Ein erheblicher Teil der Bitcoin-Vorräte liegt in Brieftaschen brach. Programmierbare L2s können dieses schlummernde Kapital aktivieren und die Adoption und Liquidität des gesamten Bitcoin-Ökosystems erhöhen.
• Bitcoin-Liquidität und -Marke nutzen: Bitcoin hat die tiefste Liquidität aller Krypto-Vermögenswerte mit einer Marktkapitalisierung von über 1 Billion US-Dollar. Dies ermöglicht es Anwendungen, in einen riesigen Kapitalpool und eine etablierte Benutzerbasis einzutauchen.
• Die Sicherheit von Bitcoin erben: Die hohe Hashrate und das dezentralisierte Netzwerk von Bitcoin machen es zu einer der sichersten Blockchain. L2-Lösungen können dieses robuste Sicherheitsmodell nutzen.

Während L2s dazu beitragen können, das Ökosystem von Bitcoin über einen reinen Wertspeicher hinaus zu erweitern, beeinträchtigen sie derzeit seine Kernsicherheit und Dezentralisierung aufgrund des Mangels an nativer Verifizierung und der Einführung neuer Sicherheitsannahmen. Trotz dieser Herausforderungen bieten L2s einen Weg, damit Bitcoin zu einem dynamischeren und programmierbaren Ökosystem werden kann, während es seine wesentlichen Eigenschaften von Sicherheit und Zensurresistenz zu bewahren sucht.

Unter der Haube von Bitcoin L2s

Bevor wir tiefer eintauchen, klären wir den Unterschied zwischen Rollups und L2s: Rollups sind darauf ausgelegt, Transaktionen zu bündeln und zu skalieren, während L2s eine breitere Palette von Lösungen umfassen, die darauf abzielen, Skalierbarkeit und Effizienz zu verbessern.

TLDR: Jedes L2 ist ein Rollup, aber nicht jedes Rollup ist ein L2.

Rollups wurden entwickelt, um Transaktionen effizient zu bündeln und zu skalieren. L2s enthalten zwar Rollups, bieten aber eine breitere Palette von Funktionen. Dazu können Smart-Contract-Funktionen, native Token und manchmal separate Verifizierungsmechanismen gehören. Kurz gesagt, ein L2 kann als Rollup mit zusätzlichen Funktionen betrachtet werden.

In diesem Sinne wollen wir verstehen, wie verschiedene Arten von Bitcoin L2s funktionieren:

Zustandskanäle

State Channels ermöglichen es Parteien, mehrere Off-Chain-Transaktionen durchzuführen. Der Kanal wird durch die Erstellung einer Multi-Signatur-Adresse auf der Hauptkette eröffnet, die von beiden Parteien finanziert wird. Sie können dann Off-Chain-Transaktionen durchführen, wobei nur die Eröffnungs- und Schließungstransaktionen auf der Hauptkette aufgezeichnet werden, was den Prozess schnell und kostengünstig macht.

Wenn die Parteien beschließen, die Transaktion abzuschließen, schließen sie den Kanal, indem sie alle Off-Chain-Transaktionen in eine endgültige Transaktion zusammenfassen, die im Bitcoin-Hauptnetz aufgezeichnet wird. Dies stellt sicher, dass zahlreiche kleine Transaktionen das Netzwerk nicht verstopfen.

Jedes Mal, wenn ein neuer Teilnehmer beitreten möchte, wird ein neuer Statuskanal geöffnet. Dieses Setup stellt sicher, dass alle Aktualisierungen der Transaktionszustände die Zustimmung aller beteiligten Parteien erfordern, wodurch verhindert wird, dass eine einzelne Partei den Status böswillig aktualisiert.

So funktionieren State Channels:

• Alice und Bob erstellen eine Multisignatur-Adresse auf der Bitcoin-Kette.
• Beide einzahlen Bitcoin an diese Adresse.
• Diese Einrichtungstransaktion wird in der Blockchain aufgezeichnet.
• Sie führen Transaktionen durch, indem sie eine gemeinsame Bilanz privat aktualisieren.
• Jede Transaktion wird von beiden signiert, aber nicht an die Kette übertragen.
• Der neue Saldo nach jeder Transaktion wird von beiden Parteien als Nachweis unterschrieben.
• Diese Updates im Hauptbuch bleiben außerhalb der Kette.
• Wenn sie fertig sind, einigen sie sich auf den endgültigen Saldo.
• Sie erstellen und signieren eine Abschluss-Transaktion, die den endgültigen Saldo widerspiegelt.
• Dieser endgültige Zustand wird an die Kette übertragen.
• Die Bitcoin-Kette überprüft und protokolliert die endgültige Transaktion.

Nur die Eröffnungs- und Abschlusstransaktionen werden in der Hauptkette aufgezeichnet, was den Prozess effizient macht. Zustandskanäle ermöglichen mehrere schnelle und günstige Transaktionen außerhalb der Kette, wobei nur die Anfangs- und Endzustände auf der Blockchain aufgezeichnet werden und die Last reduziert und die Effizienz verbessert wird.

Ein großartiges Beispiel für State Channels auf Bitcoin ist Lightning-Netzwerk, es ermöglicht Benutzern, bidirektionale Zahlungskanäle zu erstellen, was die Staus erheblich reduziert.

Sidechains

Sidechains sind separate Blockchains, die parallel zum Hauptnetzwerk von Bitcoin betrieben werden. Sie ermöglichen komplexere Operationen und eine größere Flexibilität, da Vermögenswerte zwischen der Hauptkette und Sidechains bewegt werden können. Sidechains können unter verschiedenen Regeln und Konsensmechanismen betrieben werden und verbessern die Funktionalität von Bitcoin, ohne das Hauptnetzwerk zu überlasten.

Lassen Sie uns dies anhand eines Beispiels verstehen:

• Alice sperrt ihre Bitcoin in einer speziellen Adresse auf der Haupt-Bitcoin-Kette.
• Mit dieser Aktion werden ihr auf dem Sidechain-Netzwerk eine entsprechende Anzahl von Tokens gutgeschrieben.
• Die Sperrtransaktion wird auf der Hauptkette aufgezeichnet.
• Alice kann jetzt diese Sidechain-Token verwenden, um Transaktionen durchzuführen oder Smart Contracts auszuführen.
• Transaktionen auf der Sidechain werden gemäß ihren eigenen Regeln und Konsensmechanismen verarbeitet, unabhängig von der Hauptkette.
• Wenn Alice ihre Vermögenswerte zurück auf die Hauptkette bringen möchte, initiiert sie eine Übertragung auf der Seitenkette.
• Die Sidechain sendet einen Nachweis über die Übertragung an die Haupt-Bitcoin-Kette.
• Die Hauptblockkette überprüft den Nachweis aus der Seitenkette.
• Sobald Alice verifiziert ist, wird ihr ursprüngliches Bitcoin auf der Hauptkette entsperrt und an sie zurückgegeben.

Sidechains ermöglichen komplexe Operationen und größere Flexibilität, die parallel zum Haupt-Bitcoin-Netzwerk ausgeführt werden. Sie reduzieren die Belastung der Haupt-Blockchain und ermöglichen gleichzeitig erweiterte Funktionalitäten und Skalierbarkeit.

Bitcoin hat bereits Sidechains wie das Liquid-Netzwerk, was schnellere Transaktionen, privaten Handel und ermöglicht Rootstockeine L2, die Bitcoin in Smart Bitcoins (RBTC) umwandelt, um Smart Contracts zu implementieren, und so die Anwendungsfälle von Bitcoin über einfache Transaktionen hinaus erweitert.

Rollups

Rollups stapeln mehrere Transaktionen außerhalb der Kette und übermitteln dann eine einzelne Zusammenfassungstransaktion an die Hauptkette. Dieser Prozess reduziert die Belastung der Hauptkette erheblich, während die Sicherheit gewahrt bleibt.

Bild überGlobal X ETFs

• Ein Rollup sammelt mehrere Transaktionen außerhalb der Kette. Zum Beispiel sendet Bob 1 Bitcoin an Carol und Dave 2 Bitcoin an Emma.
• Der Rollup verarbeitet diese Transaktionen und aktualisiert die Kontostände der Benutzer außerhalb der Blockchain.
• Das Rollup erstellt eine Zusammenfassung der Batchbuchungen, in der die Endsalden von Bob, Carol, Dave und Emma angezeigt werden.
• Der Rollup reicht diese Zusammenfassung an die Haupt-Bitcoin-Kette ein.
• Nach der Überprüfung aktualisiert die Blockchain die Kontostände basierend auf dieser Zusammenfassung.

Auf diese Weise können mehrere Transaktionen effizient außerhalb der Blockchain verarbeitet werden, wobei nur eine einzige Zusammenfassung verifiziert und auf der Haupt-Blockchain aufgezeichnet werden muss. Derzeit zielen verschiedene Projekte darauf ab, dies auf Bitcoin zu implementieren, aber das größte Hindernis ist die mangelnde Programmierbarkeit von Bitcoin.

Bemerkenswerte Beispiele sind BOB(Build on Bitcoin), ein EVM-kompatibler L2 derzeit im öffentlichen Testnetz; Citrea, ein kürzlich angekündigter optimistischer souveräner Rollup, der BitVM (etwas, das wir im nächsten Teil behandeln werden) für die Abwicklung nutzen möchte; Alpen, eine modulare Rollup-Schicht, undBitcoinOSdurchSovryn, das darauf abzielt, ein "Superkette von Rollupsmit Cross-Rollup-Kompatibilität.

Die meisten dieser Initiativen verfolgen zunächst einen optimistischen Rollup-Ansatz, der eine schnellere Entwicklung und Bereitstellung ermöglicht und gleichzeitig von dem bestehenden Sicherheitsmodell von Bitcoin profitiert. Allerdings haben viele Projekte, einschließlich BOB, die Absicht geäußert, langfristig auf zk-rollups umzusteigen, sobald sich die Technologie verbessert.

Der Übergang zu zk-rollups zielt darauf ab, die Skalierbarkeit, Privatsphäre und Sicherheit langfristig weiter zu verbessern und möglicherweise das Ökosystem von Bitcoin so zu transformieren, dass es mit der Funktionalität neuerer Blockchains konkurrieren kann, während es seine Kernstärken beibehält.

Vergleich von Bitcoin-Skalierungslösungen

Abschließende Gedanken

Bitcoin L2s zielen darauf ab, die Netzwerkaktivität zu verbessern und ruhende Bitcoin zu nutzen, indem sie die Skalierbarkeit und Transaktionsgeschwindigkeit erhöhen. Trotz ihres Potenzials stehen diese Lösungen aufgrund der Konkurrenz durch bestehende programmierbare Layer-1-Ketten und inhärenter Sicherheitsbedenken vor Herausforderungen bei der Einführung.

Ein Hauptproblem ist, dass die L2-Lösungen von Bitcoin oft zusätzliche Vertrauensannahmen erfordern, was sie weniger sicher macht als die L2s von Ethereum. Die native Verifikation, die es Bitcoin ermöglichen würde, L2-Transaktionen direkt zu validieren, könnte das Sicherheitsmodell vereinfachen und die L2s von Bitcoin sicherer und effizienter machen.

Die Überbrückung von BTC zu seinen L2s ist auch aufgrund der Notwendigkeit sicherer und zuverlässiger Mechanismen herausfordernd. Aktuelle Brückenentwürfe umfassen vertrauensminimierte Lösungen wie tBTC, die auf mehreren Parteien beruhen, und treuhänderische Brücken wie WBTC, die von zentralisierten Treuhändern verwaltet werden. Neue Vorschläge wie BitVM zielen auf vertrauenslose Brücken unter Verwendung fortgeschrittener ZK-Beweise ab, stoßen jedoch auf Herausforderungen im Liquiditätsmanagement und erhöhte On-Chain-Transaktionslasten.

Das Potenzial von Bitcoin L2s geht über Bitcoin selbst hinaus, da Zustandskanäle potenziell auf andere Ökosysteme wie EVM und Solana anwendbar sind, um latenzarme Anwendungen wie Gaming und Perpetual Trading zu verbessern.

Die Zukunft von Bitcoin L2s ist unsicher. Sie haben das Potenzial, erheblichen Wert freizusetzen, könnten aber auch Schwierigkeiten bei der Akzeptanz haben. Nichtsdestotrotz sind wir bei Gate optimistisch.LI.FI setzen sich dafür ein, das Wachstum und die Innovation des Bitcoin-Ökosystems zu unterstützen. Wir unterstützen bereits Bitcoin L2s wie RootstockundThorchainfür native Bitcoin-Swaps und integrieren weitere Anwendungen und Chains, um die besten Erfahrungen für unsere Partner und Benutzer zu bieten.

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