Blockchain Second Layer Lösungen: State Channels vs. Side Chains

Blockchain ist eine schnell wachsende, bahnbrechende Technologie, die die Glaubwürdigkeit von Aufzeichnungen und Transaktionen verbessern soll. Ihre Rolle beim Aufbau von Vertrauen und überprüfter Rechenschaftspflicht ist ein wesentlicher Dienst für moderne dynamische Transaktionen.

Die Blockchain bietet eine Möglichkeit, geprüfte und fälschungssichere Daten zu speichern, die jederzeit und überall auf der Welt zugänglich sind. Die Blockchain ist im Wesentlichen eine unveränderliche, vertrauenswürdige Datenbank, die als Referenz für die Bearbeitung von Streitigkeiten, die Authentifizierung von Transaktionen, den Nachweis von Eigentumsrechten und vieles mehr verwendet werden kann.

Die Blockchain und wie sie funktioniert

Die Blockchain-Technologie nur unter dem Aspekt ihrer Verbindung zu Bitcoin zu betrachten, ist eine etwas eingeschränkte Sichtweise. Dieser Gedanke wurde von Jaspreet Bindra, dem ehemaligen Senior Vice President - Digital Transformation der Mahindra Group in Indien, unterstrichen. Seinen Worten zufolge ist die Definition von Blockchain als die Technologie hinter Bitcoin oder Cryptocurrency oder Ether so, als würde man das Internet (ausschließlich) als die Technologie hinter E-Mails erklären.

Einfach ausgedrückt ist die Blockchain ein fälschungssicheres dezentrales digitales Hauptbuch, das eine Vielzahl von verifizierten Transaktionen und Daten dauerhaft aufzeichnet. Dazu gehören Informationen über Eigentumsverhältnisse, Unternehmensfusionen, Bundesdokumente, Aktien und vieles mehr.

Bei konventionellen Geschäften sind vertrauenswürdige Dritte erforderlich, um die von den Händlern vorgelegten Informationen zu überprüfen. Zu diesen Dritten gehören Banken, Finanzinstitute, Kreditprüfungsausschüsse und staatliche Stellen. Sie müssen die Echtheit der Dokumente, das Eigentum, die Identität und den finanziellen Status der Händler überprüfen, bevor Sie ein Geschäft abschließen. Diese Überprüfungsprozesse können kostspielig und zeitaufwändig sein.

In der Blockchain wird jede Transaktion oder damit zusammenhängende Daten überprüft und in einem einzelnen Block aufgezeichnet. Der Block wird dann dauerhaft mit allen früheren ähnlichen Transaktionen und den entsprechenden Büchern verknüpft. Die Verknüpfungen sind durch eine komplexe Kryptografie gekennzeichnet, die für die beteiligten Nutzer und die jeweilige Transaktion einzigartig ist. Jeder Block wird mit dem vorhergehenden verknüpft und validiert, was Zeit und Geld für die herkömmliche Due-Diligence-Prüfung spart.

Außerdem sind die Daten der Blockchain dezentralisiert. Hauptbücher können jeweils nur an einem Ort gespeichert werden, wahrscheinlich in einem Tresor oder einem Bankschließfach. Die Daten in der Blockchain werden jedoch in mehreren Hauptbüchern gespeichert, die gleichzeitig aktualisiert werden, was eine weitere Sicherheitsstufe gegen Hacker darstellt.

Um einen Blockchain-Eintrag erfolgreich zu manipulieren, müsste ein Hacker die gesamte Kette verändern. Er müsste auch die Hauptbücher aller anderen Mitglieder des betreffenden Netzwerks bearbeiten.

Definition von Blockchain-Lösungen der zweiten Ebene

Die Blockchain-Technologie muss sich erst noch durchsetzen und die Weltmärkte dominieren. Obwohl ihr Potenzial weltweit anerkannt ist, wird die Blockchain-Technologie durch ihre inhärenten Grenzen gebremst. Die grundlegende Herausforderung, die die Skalierbarkeit der Blockchain derzeit einschränkt, ist die Geschwindigkeit der Transaktionen.

Die Überprüfung von Blockchain-Transaktionen erfordert Zeit und eine Menge Rechenleistung. Diese Prozesse sind jedoch ein Teil dessen, was die Blockchain von herkömmlichen Transaktionen unterscheidet.

Diese Geschwindigkeitsbegrenzungen haben die Integration der Blockchain-Technologie in schnellere Mainstream-Transaktionen behindert. Im Kern kann die Bitcoin-Blockchain nur fünf Transaktionen pro Sekunde (TPS) abwickeln, während Ethereum 10 bis 15 bewältigt. Dies steht im krassen Gegensatz zu Visa, das bis zu 24.000 TPS3 verarbeiten kann.

Second Layer Blockchain Solutions wurden entwickelt, um den Abschluss von Blockchain-Transaktionen zu beschleunigen. Sie sind eine Art sekundärer Rahmen, der auf bereits bestehenden Blockchain-Systemen aufbaut. Second-Layer-Systeme nehmen Transaktionssätze und berechnen sie außerhalb der Hauptblockchain (Off-Chain). Dadurch wird die Hauptkette entlastet, und es werden Rechenleistung und Ressourcen für andere Funktionen frei.

Durch die Isolierung von Transaktionsgruppen außerhalb der Kette können die Lösungen der zweiten Schicht die Anzahl der Transaktionen, die die Blockchain an einem Tag verarbeiten kann, erhöhen. Dieses System ist ein wesentlicher Bestandteil der Skalierung der Blockchain, um mit herkömmlichen Systemen wie Visa konkurrieren zu können.

Arten von Second-Layer-Blockchain-Lösungen

Second-Layer-Blockchain-Lösungen sind eine Reihe komplizierter Protokolle, die den Betrieb der Blockchain verbessern sollen. Sie werden mit ausgeklügelten Algorithmen und Systemen entwickelt, um die Transaktionsgeschwindigkeit, die Überprüfung und die Sicherheit zu erhöhen. In diesem Artikel werden die allgemeine Idee und die Funktionsweise der beiden wichtigsten Second-Layer-Blockchain-Lösungen, State Channels und Side Chains, in einfachen Worten erläutert.

1. Was ist ein staatlicher Kanal?

Ein State Channel ist eine Blockchain-Zweitschichtlösung, die es einer Gruppe von Teilnehmern ermöglicht, eine unbegrenzte Anzahl von privaten Transaktionen außerhalb der Kette durchzuführen. Im Gegensatz zu herkömmlichen On-Chain-Transaktionen werden die State-Channel-Transaktionen nicht öffentlich gemacht. Sie sind nur für die Teilnehmer des Channels sichtbar. Nur der Anfangs- und Endzustand der Transaktionen wird in der Hauptblockchain aufgezeichnet.

State Channels ermöglichen es Personen, die mehrere Überweisungen untereinander tätigen müssen, ein Blockchain-Ledger zu führen. Die Aufzeichnung mehrerer kleiner Überweisungen ist auf der Blockchain mühsam, da jede Transaktion von Minern überprüft und bestätigt werden muss. Dies kann den schnellen Austausch verlangsamen, den die Teilnehmer der State Channels benötigen.

State Channels ermöglichen es Gruppen, sichere, schnelle und kostengünstige Transaktionen mit der Blockchain-Technologie durchzuführen. Die heute verwendeten State-Channel-Lösungen versprechen eine hohe Skalierbarkeit, wobei einige in der Lage sind, Tausende von Transaktionen pro Sekunde durchzuführen.

Wie die staatlichen Kanäle funktionieren

Bei State Channels verlassen sich die Teilnehmer auf gegenseitige Vereinbarungen, die mit ihren Blockchain-Verschlüsselungssignaturen zur Überprüfung unterzeichnet werden. Die Teilnehmer erstellen einen intelligenten Vertrag, der den Status ihrer Transaktionen festlegt, bevor sie die Blockchain verlassen.

Außerhalb der Kette können die Teilnehmer so viele Transaktionen durchführen, wie sie möchten, ohne von den Verifizierungen der Miner abhängig zu sein. Außerdem müssen sie nicht für jede Transaktion neue Blöcke bilden.

Sobald die Transaktionen abgeschlossen sind, unterzeichnen die Teilnehmer gegenseitig eine Close-Out-Transaktion. Close-out-Transaktionen sind einzigartig, da sie in einem neuen Block auf der Kette aufgezeichnet werden. Um nach einer Close-Out-Transaktion mit den Transaktionen fortzufahren, müssen die State-Channel-Teilnehmer den State-Channel mit einer eindeutigen Verschlüsselungssignatur erneut öffnen.

Staatliche Kanalsicherheit

Ein State-Channel wird von seinen Teilnehmern und ihrem gemeinsamen Smart Contract verifiziert. Sobald die Parteien jedoch ihre Transaktionen außerhalb der Kette abgeschlossen haben, wird der endgültige Zustand in einem neuen Block auf der Kette aufgezeichnet. Auf diese Weise können die Transaktionen außerhalb der Kette schneller durchgeführt werden und sind auf der Kette dauerhaft gesichert.

Der Entwurf des intelligenten Vertrags sichert die Transaktionen innerhalb des staatlichen Kanals. Er fungiert auch als "Richter" zwischen den Teilnehmern. Smart Contracts sind unterschiedlich konzipiert.

Der zugrunde liegende Sicherheitsmechanismus des Statuskanals erfordert, dass alle Teilnehmer jede Transaktion abzeichnen. Jede Transaktion, die die digitalen Signaturen der Teilnehmer trägt, überschreibt die vorhergehende, so dass ein Teilnehmer den Endzustand der Transaktionen in Abwesenheit seines Gegenübers nicht verändern kann.

Einige Kanäle verwenden einen Zeitgeber, der den On-Chain-Status der Transaktionen automatisch aktualisiert oder sperrt. Sobald der Timer abläuft, wird automatisch eine Abschluss-Transaktion durchgeführt und die Hauptkette aktualisiert, wodurch der Statuskanal auf der Grundlage der letzten verifizierten Transaktion geschlossen wird. Jeder neue Versuch, den Statuskanal zu entsperren, führt zu einer neuen Verschlüsselung und startet den Timer neu.

Beispiele für beliebte staatliche Kanalprojekte

1. Celer Network

2. Das Beleuchtungsnetzwerk

3. Dreifaltigkeit

4. Raiden-Netzwerk

5. Liquidität

2. Was ist eine Seitenkette?

Sidechains sind kleinere Blockchains, die parallel zur Hauptblockchain oder Hauptkette laufen. Sie funktionieren wie Zweige der Hauptkette. Während des Betriebs übertragen sie Vermögenswerte zur und von der Hauptkette, um Staus zu reduzieren und die Skalierbarkeit zu erleichtern. Wenn Sie Ihre Transaktionen auf einer Nebenkette durchführen, kann dies die TPS der Blockchain deutlich erhöhen. 

Wie Seitenketten funktionieren

Sidechains haben eine ähnliche Struktur und einen ähnlichen Betriebsmechanismus wie die Blockchain (Hauptkette). Im Gegensatz zu State Channels wird jede Transaktion in einer Sidechain aufgezeichnet und bildet einen neuen Block. Allerdings können Sidechain-Blöcke schneller verifiziert werden, da sie weniger Verifizierungen und verteilte Zustimmungen benötigen als die Hauptkette.

DieSidechain ist mit der Hauptkette über eine Zwei-Wege-Verbindung verbunden, die den Transfer von Vermögenswerten zwischen den beiden Ketten ermöglicht. Die Vermögenswerte werden in einem bestimmten Rhythmus übertragen, so dass die Blockchain stets über den Stand der Transaktionen auf der Sidechain informiert ist.

Durch die Durchführung von Transaktionen auf Sidechains werden der Rechenaufwand und die Überlastung der Hauptkette verringert, so dass die Teilnehmer schneller Transaktionen durchführen können. Sidechains sind dauerhaft und nicht auf eine bestimmte Gruppe von Nutzern beschränkt. Sie erleichtern auch die Austauschbarkeit von Kryptowährungen.

Sidechain-Sicherheit

Das Hauptargument der Blockchain ist die Sicherheit Ihrer Daten. Die Sicherheitsprozesse sind jedoch zeitaufwändig und kostspielig. Die Erhöhung der Transaktionsgeschwindigkeit führt häufig zu einer Vereinfachung der wichtigsten Sicherheitsprozesse in der Kette.

Eine sichere Sidechain garantiert den Nutzern schnellere und gleichzeitig sicherere Transaktionen, indem sie die Transaktionen auf der Hauptkette regelmäßig sichert oder Backups anlegt. Diese Idee steht auch hinter der Verwendung eines Zwei-Wege-Pegs, um Vermögenswerte konsistent zwischen der Haupt- und der Nebenkette zu übertragen.

Jede Sidechain ist unabhängig von der Hauptkette, was bedeutet, dass sie ihre eigenen Miner und ihre eigene Rechenleistung hat. Wenn die Sicherheit einer Sidechain kompromittiert wird, hat dies keinen Einfluss auf den Schutz der Hauptkette und umgekehrt.

Einige Sidechains nehmen Verbandsgruppen in Anspruch, die als Vermittler bei der Übertragung von Vermögenswerten zur und von der Hauptkette fungieren. Dies erhöht zwar die Sicherheit, verlängert aber auch die Wartezeit, bevor ein Teilnehmer aktiv Transaktionen auf der Sidechain durchführen kann.

Beispiele für beliebte Sidechain-Lösungen

1. Plasma

2. Wurzelstock (RSK)

3. Matic

4. Flüssigkeit

5. Alpha

Round-Up

Die Energiewirtschaft nutzt die Blockchain-Technologie als einzigartige Möglichkeit zur Aufzeichnung, Verfolgung und Verwaltung von Transaktionen auf dem Strommarkt. Die Dezentralisierung der Stromerzeugung in Europa hat zu einer Vielzahl von Herausforderungen geführt. Das Netz ist nun mit einer Vielzahl unterschiedlicher Stromerzeuger, Mini-Netze und erneuerbarer Energiequellen verbunden. 

Viele der technischen Herausforderungen bei der Stromerzeugung und -verteilung werden durch das intelligente Netz und andere innovative Lösungen angegangen. Die finanzielle Dynamik und die Herausforderungen der Rechenschaftspflicht sind jedoch komplizierter.

Die Blockchain ermöglicht eine schnellere, effizientere und fälschungssichere Verfolgung von Stromerzeugung und -verbrauch. Dies erhöht die Sicherheit, Geschwindigkeit und Genauigkeit der Zahlungen an den Energieerzeuger. Dies ist besonders wertvoll in Märkten, in denen der Strompreis mit der Nachfrage schwankt.

Der Einsatz von Blockchain-Lösungen auf der zweiten Ebene zur Verwaltung der finanziellen Seite von Transaktionen im Bereich der alternativen Energien kann die Dynamik des intelligenten Netzes verbessern. Kunden, Mini-Netze und Projekte im Bereich der erneuerbaren Energien können so frei und in Echtzeit miteinander interagieren. Sie kann auch den Prozess der Erzeugung grüner Zertifikate beschleunigen.

Die Aufzeichnung von Produktionsdaten in der Blockchain kann den Prozess der Überprüfung der Stromerzeugung vereinfachen. Das bedeutet, dass unabhängige, netzgebundene Stromerzeuger, wie z. B. Solaranlagen auf Dächern, Gemeinschaftssolaranlagen und andere Projekte, schneller und genauer bezahlt werden können.