Seit langem besteht Bedarf an Skalierungslösungen in der Blockchain-Technologie, was zu einer erheblichen Debatte geführt hat.

Ich nehme an, es ist allgemein bekannt, dass mit dem Wachstum von Blockchain-Netzwerken die Anzahl der Transaktionen pro Sekunde (TPS) zu einem kritischen Problem wird. Die aktuelle Kapazität von großen Blockchains wie Bitcoin und Ethereum reicht nicht aus, um das erforderliche Volumen für eine weit verbreitete Nutzung zu bewältigen.

Zum Beispiel verarbeitet Bitcoin etwa 7 Transaktionen pro Sekunde, während Ethereum etwa 15 Transaktionen pro Sekunde verarbeitet. Im Gegensatz dazu verarbeitet Visa durchschnittlich etwa 1.700 TPS. Ohne Skalierungslösungen können Blockchains nicht mit traditionellen Finanzsystemen konkurrieren und eine Massenadoption erreichen.

Was ist, wenn wir uns die tatsächlichen Kosten dieser Transaktionen ansehen?

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Die Transaktionsgebühren steigen stark an, wenn immer mehr Menschen gleichzeitig die Blockchain nutzen. Während Spitzenzeiten schreckt dies Benutzer ab und macht Mikrotransaktionen unpraktisch. Zum Beispiel sind während des DeFi-Booms in den Jahren 2020 und 2021 die Ethereum-Gasgebühren in die Höhe geschossen, sodass selbst kleine Transaktionen übermäßig teuer waren.

Also, wie lösen wir das?

Wir lösen dies, indem wir Skalierungslösungen einführen.

Eine Skalierungslösung ist eine Technologie, die entwickelt wurde, um die Kapazität und Effizienz eines Blockchain-Netzwerks zur Bewältigung eines höheren Transaktionsvolumens zu verbessern. Das Hauptziel von Skalierungslösungen besteht darin, die Durchsatzrate des Netzwerks, gemessen in Transaktionen pro Sekunde (TPS), zu erhöhen, während Sicherheit, Dezentralisierung und Kosteneffektivität beibehalten oder verbessert werden.

Skalierungslösungen sind erforderlich, um Transaktionskosten zu senken und die Blockchain-Technologie einem breiteren Publikum zugänglich zu machen und für den täglichen Gebrauch lebensfähig zu machen. Langsame Transaktionszeiten und hohe Gebühren beeinträchtigen das Benutzererlebnis, entmutigen neue Benutzer und begrenzen die Verwendbarkeit von dezentralen Anwendungen (DApps).

Um Benutzer anzuziehen und zu halten, müssen Blockchain-Netzwerke nahtlose, schnelle und kostengünstige Transaktionen anbieten, was durch effektive Skalierungslösungen erreicht werden kann.

Heute werden wir untersuchen, wie verschiedene Netzwerke diese Herausforderungen angehen, insbesondere durch den Vergleich von zk rollups auf Ethereum und zk compression auf Solana. Beide Technologien zielen darauf ab, die Skalierbarkeit zu verbessern, tun dies jedoch auf unterschiedliche Weise, was die einzigartigen Designphilosophien und Prioritäten ihrer jeweiligen Ökosysteme widerspiegelt.

Lass uns eintauchen...

Was sind zk rollups?

zk-rollups sind L2-Skalierungslösungen, die die Skalierbarkeit der Blockchain erhöhen, indem sie Berechnungen und Zustände außerhalb der Kette verschieben und Transaktionsdaten in gebündelten Stapeln auf der Kette speichern.

Sie nutzen kryptographische Beweise namens Zero-Knowledge-Beweise, um die Gültigkeit dieser gebündelten Transaktionen nachzuweisen, ohne die tatsächlichen Daten preiszugeben. Dadurch wird das Ethereum-Mainnet sicher gehalten und gleichzeitig schnellere und günstigere Transaktionen auf der Sidechain ermöglicht.

wie funktionieren sie?

• Ein Sequenzer gruppiert Transaktionen außerhalb der Blockchain.

• Der Sequenzer erzeugt einen zk-snark (kompakten nicht-kryptografischen Wissensnachweis), einen kompakten kryptografischen Nachweis, der die Gültigkeit der Transaktionen überprüft, ohne alle Details offenzulegen.
• Der Nachweis und die Transaktionsdaten werden an das Ethereum-Mainnet übermittelt.
• Jeder kann den Beweis auf dem Mainnetzwerk überprüfen und sicherstellen, dass die Transaktionen gültig sind.
• Im Falle von Streitigkeiten kann jeder die ursprünglichen Transaktionsdaten für die On-Chain-Abwicklung einreichen und dabei auf die robuste Sicherheit von Ethereum zurückgreifen. Das Rollup enthält einen kryptografischen Beweis (speziell einen Zero-Knowledge-Beweis), der die Korrektheit der gebündelten Transaktionen überprüft. Das Ethereum-Netzwerk muss nur diesen Beweis verifizieren, anstatt jede Transaktion, was die Rechenlast erheblich reduziert.
• Transaktionen werden außerhalb der Kette in einem Rollup gruppiert.
• Ein Zero-Knowledge-Beweis wird generiert, um die Gültigkeit der aggreGate.iod-Transaktionen zu bestätigen.
• Der Nachweis und die minimale Zusammenfassungsdaten werden zur Überprüfung an das Ethereum Mainnet übermittelt.
• Nach erfolgreicher Überprüfung wird der Zustand im Ethereum-Hauptnetz aktualisiert, um die Rollup-Transaktionen widerzuspiegeln.

Was ist die zk-Kompression?

ZK-Kompression ist eine Technik, die auf der Solana-Blockchain verwendet wird, um die Kosten für die Datenspeicherung zu reduzieren, indem nur der „Fingerabdruck“ (Hash) der komprimierten Daten auf der Kette gespeichert wird, während die Privatsphäre der Daten gewahrt bleibt.

Das 'zk' in der zk-Kompression steht für Zero-Knowledge und zeigt an, dass die Privatsphäre der komprimierten Daten erhalten bleibt. Diese Methode hilft dabei, die Menge der Daten, die in der Blockchain gespeichert werden müssen, erheblich zu reduzieren, was wiederum die Speicherkosten für Entwickler senkt.

Wie funktioniert die vollständige ZK-Komprimierung?

zk-Komprimierungsfunktionen nutzen die Zero-Knowledge (zk)-Technologie, um die Zustandskosten auf Solana zu reduzieren. Dabei handelt es sich um die Kosten für die Speicherung und Verwaltung von Daten wie Kontoständen und der Speicherung von Smart Contracts auf der Blockchain.

Hier ist eine detaillierte Aufschlüsselung, wie es funktioniert:

1. Die Daten jedes Kontos werden in einen eindeutigen Hash-Wert komprimiert. Dieser Hash enthält nicht nur die Informationen des Kontos, sondern auch dessen Position im Zustandsbaum, um seine Eindeutigkeit sicherzustellen. Dieser Hash wird im Blattknoten des Zustandsbaums gespeichert.

1. Der Zustandsbaum ist eine Datenstruktur ähnlich einem Merkle-Baum, bei dem jeder Knoten der Hash seiner Kindknoten ist. Der Zustandsbaum aggregiert alle Kontoinformationen und Daten und komprimiert sie zu einem einzigen obersten Hash-Wert, der als Zustandswurzel bezeichnet wird.

2. Der State Root, der den Hashwert des obersten Levels des State-Baums darstellt, wird auf der Blockchain gespeichert. Dieser Root dient als Fingerabdruck für den gesamten State-Baum und gewährleistet die Integrität und Vollständigkeit aller Daten im Baum.

3. Detaillierte Kontodaten werden nicht direkt in der Blockchain gespeichert. Stattdessen werden sie als Aufrufdaten im günstigeren Solana-Ledger-Speicher gespeichert. Nur der Zustandsstamm und einige grundlegende Metadaten werden On-Chain gespeichert, was die Speicherkosten erheblich reduziert und gleichzeitig die Datensicherheit gewährleistet.

4. Um die Integrität und Authentizität der komprimierten Daten sicherzustellen, verwendet zk compression Zero-Knowledge-Beweise (zk-proofs). Diese Beweise validieren die Genauigkeit und Integrität der Daten, ohne deren tatsächlichen Inhalt offenzulegen und gewährleisten, dass auch komprimierte Daten sicher und überprüfbar bleiben.

Bitte beachten Sie, dass die zk-Kompression keine L2-Lösung ist, sondern ein Upgrade zur Verbesserung der Effizienz der Datenspeicherung auf Solana.

zk-Kompression ist kein Layer-2-Rollup, da im Gegensatz zu L2-Lösungen die Transaktionsausführung und der Zustandsspeicher bei zk-Kompression direkt auf der Layer-1 (L1)-Kette stattfinden, in diesem Fall Solana.

Der wesentliche Unterschied liegt darin, wo die Ausführung und der Zustand verwaltet werden. Bei zk rollups erfolgen diese Prozesse auf einer Nebenkette, die periodisch Verpflichtungen und Beweise an die Haupt-L1-Kette sendet. Im Gegensatz dazu behält zk compression alle Ausführungen und den Zustand auf Solana selbst bei, anstatt auf einer separaten Kette.

Dieser grundlegende Unterschied bedeutet, dass während zk rollups einige Prozesse auf eine sekundäre Ebene auslagern, um die Skalierbarkeit zu verbessern, zk compression die Datenspeicherung direkt auf der primären Blockchain optimiert, ohne eine separate Ebene für die Ausführung zu schaffen.

Hauptunterschiede zwischen zk rollups und zk compression auf Ethereum und Solana

Die wesentlichen Unterschiede zwischen ZK Rollups auf Ethereum und ZK Compression auf Solana beruhen grundsätzlich auf ihrem Ansatz zur Verbesserung der Skalierbarkeit von Blockchain und zur Optimierung der Datenspeicherung.

1. Ausführung und Zustandsverwaltung:

• ZK Rollups: Die Transaktionsausführung und die Zustandsspeicherung werden auf einer Nebenkette durchgeführt, die vom Ethereum-Mainnet getrennt ist. Die Nebenkette sendet periodisch Verpflichtungen und Beweise an das Ethereum-Mainnet.
• zk-Kompression: Alle Transaktionsausführung und Zustandsspeicherung erfolgen direkt auf der Layer 1 (L1)-Kette, die in diesem Kontext Solana ist. Es gibt keine separate Nebenkette beteiligt.

2. On-Chain-Datenverarbeitung:

• ZK Rollups: Nur kryptografische Beweise und minimale Zusammenfassungsdaten werden zur Überprüfung an das Ethereum Mainnet gesendet. Dieser Ansatz minimiert die Rechenlast auf dem Mainnet.
• zk-Komprimierung: Auf der Solana-Blockchain werden nur der „Fingerabdruck“ (Hash) der komprimierten Daten und der entsprechende zk-Nachweis gespeichert. Dadurch wird die Menge der auf der Chain gespeicherten Daten erheblich reduziert, was die Speicherkosten senkt.

3. Privatsphäre und Integrität:

• zk rollups: Nutzen Sie zk-snark (sukzinte nicht-kryptographische Argumente des Wissens) Beweise, um die Gültigkeit von Transaktionen zu gewährleisten, ohne detaillierte Transaktionsdaten offenzulegen. Dies gewährleistet die Privatsphäre und sichert gleichzeitig das Ethereum-Mainnet.
• zk-Komprimierung: kombiniert Datenkompression mit zk-Proofs, um die Blockchain-Speicherung zu optimieren und gleichzeitig die Integrität der komprimierten Daten mathematisch nachzuweisen. Es stellt sicher, dass die dekomprimierten Daten mit dem Original übereinstimmen, ohne den Inhalt preiszugeben und somit die Privatsphäre zu wahren.

4. Natur der Lösung:

• zk rollups: werden als Layer-2 (L2)-Skalierungslösungen betrachtet, da sie die Transaktionsausführung und Zustandsverwaltung auf eine sekundäre Kette auslagern, um die Skalierbarkeit zu verbessern und die Kosten im Hauptnetzwerk zu reduzieren.
• ZK-Komprimierung: Wird nicht als Layer-2-Rollup kategorisiert, sondern als Upgrade zur Verbesserung der Datenverwaltungseffizienz direkt in Solanas Layer-1-Chain. Es optimiert die Speicherkosten, ohne eine separate Ausführungsschicht einzuführen.

Schlussfolgerung

Zusammenfassend zeigen beide Perspektiven zur Skalierung die Bedeutung eines ausgewogenen Ansatzes auf, um sicherzustellen, dass Blockchain-Netzwerke nachhaltig wachsen können, während sie ihre Kernprinzipien beibehalten.

Solanas Leistungen in diesem Bereich liefern einen überzeugenden Fall für die Annahme fortschrittlicher Skalierungslösungen in der Blockchain-Industrie und bahnen den Weg für eine breitere Akzeptanz und Innovation.

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