Definition und Prinzipien optimistischer Rollups

Optimistic Rollups sind eine Layer-2-Skalierungslösung, die darauf abzielt, die Effizienz und Geschwindigkeit von Blockchain-Transaktionen zu verbessern. Sie verarbeiten Transaktionen außerhalb der Hauptkette, bündeln sie und übermitteln sie als einzelne Transaktion an die Hauptkette. Optimistische Rollups werden als „optimistisch“ bezeichnet, da sie davon ausgehen, dass Transaktionen gültig sind, sofern nicht das Gegenteil bewiesen wird.

Das Prinzip hinter Optimistic Rollups besteht darin, den Großteil der Arbeit den Betreibern des Rollups zu übertragen. Optimistische Rollups verwenden Betrugsnachweise, die es jedem ermöglichen, eine Transaktion anzufechten und zu beweisen, dass sie ungültig ist. Wenn sich herausstellt, dass eine Transaktion ungültig ist, wird der Rollup-Betreiber mit dem Verlust eines Teils seiner eingezahlten Gelder bestraft. Dies bietet dem Rollup-Betreiber einen Anreiz, die Integrität des Rollups aufrechtzuerhalten und sicherzustellen, dass nur gültige Transaktionen enthalten sind.

Optimistische Rollups verwenden einen Smart Contract in der Hauptkette, um das Rollup zu verwalten. Dieser Smart Contract fungiert als Brücke zwischen dem Rollup und der Hauptkette und ermöglicht es Benutzern, Gelder in das Rollup einzuzahlen und diese wieder an die Hauptkette abzuheben. Wenn ein Benutzer eine Transaktion an das Rollup übermittelt, wird diese vom Rollup-Operator außerhalb der Kette verarbeitet. Sobald ein Transaktionsblock verarbeitet wurde, übermittelt der Rollup-Betreiber der Hauptkette einen Gültigkeitsnachweis. Dieser Gültigkeitsnachweis ist eine komprimierte Darstellung aller Transaktionen im Block.

Wenn niemand den Gültigkeitsnachweis in Frage stellt, gilt der Block als gültig und wird der Hauptkette hinzugefügt. Wenn jemand den Gültigkeitsnachweis anficht, wird ein Streitbeilegungsverfahren eingeleitet. Bei diesem Prozess werden Betrugsnachweise an die Hauptkette übermittelt, um zu beweisen, dass eine Transaktion ungültig ist. Wenn ein Betrugsnachweis akzeptiert wird, wird der Rollup-Betreiber bestraft und die Transaktion wird aus dem Rollup entfernt. Wenn ein Betrugsnachweis nicht akzeptiert wird, bleibt die Transaktion gültig und wird dem Rollup hinzugefügt.

Wie funktionieren optimistische Rollups?

Optimistische Rollups sollen die Skalierbarkeit und den Durchsatz von Blockchain-Systemen verbessern. Sie bündeln mehrere Transaktionen in einem einzigen Block und übermitteln sie zur Überprüfung an die Hauptkette. Im Gegensatz zu ZK-Rollups verlassen sie sich jedoch nicht auf kryptografische Beweise zur Transaktionsvalidierung. Stattdessen verwenden sie eine Art betrugssicheren Mechanismus, der auf der Annahme beruht, dass die Mehrheit der Benutzer ehrlich ist.

Wenn eine Transaktion an ein Optimistic Rollup übermittelt wird, wird davon ausgegangen, dass sie gültig ist, sofern keine gegenteiligen Beweise vorliegen. Dieser Nachweis kann von jedem erbracht werden, der eine ungültige Transaktion erkennt, beispielsweise eine doppelte Ausgabe oder eine widersprüchliche Transaktion. Wenn ein solcher Nachweis erbracht wird, muss der Rollup-Betreiber einen Streitfallprozess durchführen, bei dem der Rollup-Status auf einen früheren Prüfpunkt zurückgesetzt und Transaktionen von diesem Punkt an erneut ausgeführt werden.

Dieses Streitverfahren kann von jedem eingeleitet werden, es gibt jedoch Anreize, um falschen Anschuldigungen vorzubeugen. Konkret muss jeder, der einen Streit anstrengt, einen bestimmten Betrag an Kryptowährung einsetzen, den er verlieren kann, wenn sich herausstellt, dass sein Streit ungültig ist. Darüber hinaus gibt es eine Frist für Streitigkeiten, nach deren Ablauf davon ausgegangen wird, dass Transaktionen gültig sind.

Optimistische Rollups können auf verschiedene Arten implementiert werden, sie haben jedoch alle die gleichen Grundprinzipien. Sie sind darauf ausgelegt, die Datenmenge, die auf der Mainchain verarbeitet werden muss, zu minimieren, was wiederum die Kosten und den Zeitaufwand für die Transaktionsverarbeitung reduziert. Darüber hinaus bieten sie ein hohes Maß an Flexibilität und Individualisierung, wodurch sie für eine Vielzahl von Anwendungen und Anwendungsfällen geeignet sind.

Trotz ihrer Vorteile weisen Optimistic Rollups auch einige Einschränkungen auf. Zum einen erfordern sie ein hohes Maß an Vertrauen in den Rollup-Betreiber, da dieser für die Durchführung des Streitbeilegungsprozesses und die Aufrechterhaltung der Integrität des Systems verantwortlich ist. Darüber hinaus unterliegen sie denselben Skalierungsbeschränkungen wie andere Layer-2-Lösungen, da sie für Sicherheit und Endgültigkeit immer noch auf die Hauptkette angewiesen sind.

Vor- und Nachteile optimistischer Rollups

Optimistic Rollups (ORUs) sind eine der Layer-2-Skalierungslösungen, die darauf abzielen, die Skalierbarkeitsherausforderungen der zugrunde liegenden Blockchain zu bewältigen und gleichzeitig ihre Sicherheitsfunktionen beizubehalten. Obwohl ORUs einige Ähnlichkeiten mit ZK-Rollups aufweisen, unterscheiden sie sich in mehreren Punkten.

Vorteile optimistischer Rollups

• Kostengünstig: ORUs können Transaktionsgebühren senken, indem sie mehrere Transaktionen in einem Stapel verarbeiten. Diese kostensparende Funktion macht ORUs zu einer attraktiven Skalierungslösung für Blockchain-basierte Anwendungen.

• Reduzierte Überlastung: Die erhöhte Transaktionsverarbeitungskapazität von ORUs kann dazu beitragen, die Überlastung der Hauptblockchain zu reduzieren, was zu schnelleren Transaktionsverarbeitungszeiten führt.

• Keine Notwendigkeit für kryptografische Beweise: Im Gegensatz zu ZK-Rollups benötigen ORUs keine kryptografischen Beweise für die Transaktionsvalidierung, wodurch sie weniger rechenintensiv und schneller zu verarbeiten sind.

• Flexibilität: ORUs sind flexibler als ZK-Rollups, da sie ein breiteres Spektrum an Smart Contracts unterstützen können, auch solche mit komplexer Logik.

Nachteile optimistischer Rollups

• Fragen der Endgültigkeit: ORUs benötigen einen Streitbeilegungsmechanismus, um potenzielle Streitigkeiten, die sich aus der Transaktionsvalidierung ergeben, zu lösen. Dies kann zu Verzögerungen bei der Transaktionsverarbeitung führen und Bedenken hinsichtlich der Endgültigkeit von Transaktionen aufkommen lassen.

• Sicherheitsbedenken: Da ORUs auf optimistischen Annahmen über die Gültigkeit von Transaktionen basieren, können böswillige Akteure etwaige Schwachstellen im Streitbeilegungsprozess ausnutzen und möglicherweise die Sicherheit des Systems gefährden.\

• Eingeschränkte Skalierbarkeit: Während ORUs mehr Transaktionen pro Sekunde verarbeiten können als Layer-1-Lösungen, ist ihre Skalierbarkeit im Vergleich zu ZK-Rollups begrenzt.

• Abhängigkeit von Layer-1: ORUs benötigen die Unterstützung der zugrunde liegenden Blockchain, um zu funktionieren, wodurch sie weniger autonom und stärker von der Hauptblockchain abhängig sind.

Anwendungen optimistischer Rollups

Optimistische Rollups (ORs) finden zahlreiche Anwendungen in verschiedenen Branchen, insbesondere im DeFi-Sektor.

Dezentrale Börsen (DEXs)

ORs ermöglichen es DEXs, mit einem höheren Durchsatz zu arbeiten und gleichzeitig den vertrauenswürdigen Charakter dezentraler Börsen beizubehalten. Mit ORs können DEXs mehr Transaktionen pro Sekunde abwickeln und so das Benutzererlebnis verbessern.

Spielen

Mit ORs können Spiele, die auf einer Blockchain basieren, mehr Transaktionen verarbeiten, was eine komplexere Spiellogik und ein besseres Benutzererlebnis ermöglicht. ORs können auch verwendet werden, um Benutzern die Möglichkeit zu geben, In-Game-Käufe zu authentifizieren.

Zahlungen

ORs können genutzt werden, um ein effizienteres und schnelleres Zahlungssystem bereitzustellen, insbesondere für Mikrotransaktionen. ORs können verwendet werden, um Zahlungen für Dinge wie Inhalte, Spielartikel und andere Dienste abzuwickeln.

NFTs

ORs können verwendet werden, um die Skalierbarkeit von Plattformen für nicht fungible Token (NFT) zu verbessern. Mit ORs können Benutzer NFTs mit minimalen Gasgebühren und schnelleren Transaktionszeiten handeln.

DAOs

ORs können verwendet werden, um die Skalierbarkeit dezentraler autonomer Organisationen (DAOs) zu verbessern. DAOs können ORs nutzen, um effizientere und schnellere Entscheidungsprozesse zu ermöglichen.

Lieferkettenmanagement

ORs können zur Verbesserung des Lieferkettenmanagements eingesetzt werden, indem die Geschwindigkeit von Transaktionen erhöht und die Kosten gesenkt werden.

Soziale Netzwerke

ORs können verwendet werden, um soziale Netzwerke zu verbessern, indem sie eine effizientere und schnellere Transaktionsverarbeitung ermöglichen und es Benutzern so ermöglichen, Belohnungen für die Teilnahme am Netzwerk zu verdienen.

Identitätsmanagement

ORs können verwendet werden, um das Identitätsmanagement zu verbessern, indem sie einen schnelleren und effizienteren Verifizierungsprozess ermöglichen.

Höhepunkte

• Optimistische Rollups sind Layer-2-Skalierungslösungen, die auf einer „Challenge-Periode“ basieren, um die Transaktionsgültigkeit sicherzustellen, und nicht auf dem rechenintensiven Prozess von ZK-Beweisen.
• Sie funktionieren, indem sie einen Smart Contract im Ethereum-Mainnet haben, der den Zustand einer Off-Chain-Datenstruktur verfolgt.
• Optimistische Rollups bieten das Potenzial für einen höheren Transaktionsdurchsatz und niedrigere Gebühren, während gleichzeitig die Sicherheitsgarantien des Ethereum-Mainnets gewahrt bleiben.
• Der Hauptnachteil von Optimistic Rollups ist das Betrugspotenzial während des Challenge-Zeitraums, der zum Verlust von Benutzergeldern führen kann.
• Betrug kann auftreten, wenn eine Transaktion an den Smart Contract übermittelt wird, der die Off-Chain-Datenstruktur manipuliert, aber nicht vom Challenge-Prozess erfasst wird.
• Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der Herausforderungszeitraum bis zu einer Woche dauern kann, was den Nutzen von Optimistic Rollups für Anwendungen einschränken kann, die eine nahezu sofortige Endgültigkeit erfordern.
• Optimistische Rollups eignen sich möglicherweise am besten für Anwendungen, die einen höheren Transaktionsdurchsatz erfordern, aber ein höheres Risiko tolerieren können.
• Zu den potenziellen Anwendungen für Optimistic Rollups gehören dezentrale Börsen, Gaming-Plattformen und Social-Media-Plattformen.
• Mehrere Projekte wie Optimism und Arbitrum arbeiten derzeit an der Implementierung von Optimistic Rollups im Ethereum-Netzwerk.
• Obwohl sich Optimistic Rollups noch im Anfangsstadium befinden, haben sie das Potenzial, eine wichtige Rolle bei der Skalierung des Ethereum-Netzwerks zu spielen und dezentralen Anwendungen die Akzeptanz im Mainstream zu ermöglichen.