Grundlagen für Krypto-Anfänger: Was ist Layer 0, Layer 1 und Layer 2?

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1. Es gibt sechs Schichten in der logischen Architektur der Blockchain: Datenebene, Netzwerkebene, Konsensschicht, Aktivierungsschicht, Vertragsschicht und Anwendungsschicht.

2. Die Daten- und Netzwerkschichten sind Teil der Grundarchitektur der Blockchain und gleichzeitig die unterste Schicht des gesamten Blockchain-s.

3. Basierend auf der grundlegenden Architektur arbeiten die Konsensschicht, die Aktivierungsschicht, die Vertragsschicht und die Anwendungsschicht zusammen, um die Protokollschicht der Blockchain zu bilden.

4.Layer 0, auch als Datentransferschicht bezeichnet, ist die unterste Schicht des OSI-Modells und beinhaltet hauptsächlich die Integration zwischen Blockchain und traditionellen Netzwerken.

1. Layer 1 oder On-Chain-Skalierung bezieht sich auf eine Skalierungslösung, die über das Basisprotokoll der Blockchain implementiert wird.

6.Layer 2 wird auch als Off-Chain-Skalierung bezeichnet, bei der die zugrunde liegenden Protokolle und Grundregeln der Blockchain nicht geändert werden und die Transaktionsverarbeitungsgeschwindigkeit durch State-Channels, Sidechains und andere Lösungen erhöht wird.

Skalierbarkeit und Layer 0/1/2 sind Begriffe, die in den Krypto-Nachrichten oft erwähnt werden. Was sind also Layer 0, Layer 1 und Layer 2 in der Blockchain? Und was sind ihre jeweiligen Merkmale und Verwendungen?

Beginnen wir mit sechs Schichten der Blockchain-Technologie

Im Januar 2009 hat Satoshi Nakamoto den ersten Block von Bitcoin auf einem Server in Helsinki. Für jetzt, Bitcoin ist zu einem massiven mit Zehntausenden von Knotenpunkten auf der ganzen Welt und einer Gesamtmarktkapitalisierung von über 1 Billion Dollar gewachsen. Es hat das Problem der Wertdarstellung in der digitalen Welt perfekt gelöst und auch die Blockchain-Technologie vorangetrieben. Wenn die Struktur der Bitcoin Wenn das sorgfältig analysiert wird, kann es basierend auf seiner Funktion in fünf Schichten unterteilt werden: die Datenschicht, die Netzwerkschicht, die Konsensschicht, die Aktivierungsschicht und die Anwendungsschicht. Danach stieg Ethereum schnell an Popularität durch Smart Contracts und hat durch Hinzufügen einer Vertragsschicht zwischen der Aktivierungsschicht und der Anwendungsschicht einen neuen Paradigmenwechsel für das Blockchain- geschaffen. Schauen wir uns das genauer an.

Die Daten- und Netzwerkschichten sind die grundlegende Architektur der Blockchain und gleichzeitig die untersten Schichten des gesamten Blockchain-s.

Die Datenebene fungiert als die Datenstruktur der Blockchain (z. B. Merkle-Baum) und besteht aus zwei Elementen: Zeiger und einer verketteten Liste. Zeiger sind Variablen, die auf die Position einer anderen Variable verweisen, und eine verkettete Liste ist eine Liste von verketteten Blöcken mit Daten und Zeigern auf den vorherigen Block. Darüber hinaus umfasst die Datenebene einen Hashing-Algorithmus und asymmetrische Verschlüsselung, die dazu dienen, die manipulationssichere Natur der Blockchain zu gewährleisten. Die Ebene kann auch als verteilte und manipulationssichere Datenbank angesehen werden, die von allen Knoten des s gewartet werden muss, was zur Netzwerkebene der Blockchain führt.

Die Netzwerkschicht bezieht sich auf ein riesiges P2P-Netzwerk, das alle Knoten der Blockchain umfasst. In diesem verteilten P2P-Netzwerk überträgt ein Knoten, sobald er einen neuen Block erstellt hat, die Informationen über einen Übertragungsmechanismus an mehrere nahegelegene Knoten. Nachdem die anderen Knoten den Block authentifiziert haben, übertragen sie die Daten erneut an die anderen Knoten. Schließlich wird der Block offiziell mit der Blockchain verbunden, sobald die meisten Knoten im den Block authentifiziert haben.

Basierend auf der grundlegenden Architektur arbeiten die Konsensschicht, die Aktivierungsschicht, die Vertragsschicht und die Anwendungsschicht zusammen, um die Protokollschicht der Blockchain zu bilden.

Im Blockchain umfasst die Konsensschicht hauptsächlich Mechanismen des Konsensalgorithmus, die dazu dienen, die Knoten, die nicht miteinander verbunden sind, im gesamten Netzwerk zu vereinheitlichen und die Konsistenz der Daten auf der Datenebene zu erhalten. Bisher sind die gängigen Konsensmechanismen der Proof of Work (POW) Bitcoin, das Proof of Stake (POS) von Ethereum und das delegierte Proof of Stake (DPoS) von EOS Als eine der Kerntechnologien der Blockchain spielt der Konsensmechanismus eine bedeutende Rolle für die Sicherheit und Betriebseffizienz der Netzwerke. Darüber hinaus ist es eines der entscheidenden Governance-Mechanismen der Blockchain-Community.

Die Aktivierungsschicht umfasst den Ausgabemechanismus und die Verteilungsmechanismen der Blockchain. Durch den Anreizmechanismus werden die Knoten im spontan die Sicherheit des gesamten Blockchain-Netzwerks aufrechterhalten. Zum Beispiel werden im PoW-Konsensmechanismus neu ausgegebene Bitcoin Tokens werden an Miner verteilt, die Transaktionen einschließen und validieren. Es scheint sich durchzusetzen, dass mehr Arbeit mehr zahlt. Knoten mit mehr Rechenleistung haben eine höhere Wahrscheinlichkeit, Blöcke erfolgreich zu packen und Buchhaltungsrechte zu erhalten. In einigen Fällen werden Knoten, die ihre Macht für Böses wie Betrug nutzen, vom bestraft. Bitcoin kombiniert auf kreative Weise wirtschaftliche Anreize in seinen Algorithmus, wodurch Miner um Buchführungsrechte durch Rechenleistung konkurrieren. Dieser Mechanismus erhält das Transaktions aufrecht und gibt gleichzeitig neue Tokens aus, was wiederum einen Anreiz für die Verteilung an Miner darstellt und somit ein stabiles und sicheres schafft. Dabei, Bitcoin‘s Funktion als elektronisches Bargeld wird ebenfalls erfüllt.

Die Vertragsschicht umfasst hauptsächlich verschiedene Skripte, Algorithmen und Smart Contracts. Sie bildet die Grundlage für anspruchsvolle Blockchain-Programmierung. In der Blockchain handelt es sich um eine echte Umsetzung dessen, was als ‘Code is Law’ bekannt ist, bei dem der Vertragsalgorithmus, sobald er aktiviert ist, unweigerlich seinen ursprünglichen Einstellungen ohne Eingriff oder Unterstützung Dritter folgen wird. Darüber hinaus ist die Vertragsschicht aufgrund der Turing-Vollständigkeit von Smart Contracts auch programmierbar, was dem gesamten Blockchain-Netzwerk eine virtuelle Maschinen-ähnliche Natur verleiht.

Die Anwendungsschicht ist die oberste Schicht des Blockchain-s und enthält die verschiedenen Anwendungsszenarien der Blockchain. Für die Bitcoin Die Blockchain, das elektronische Bargeld mit vollständigen Ausgabe-, Überweisungs- und Buchhaltungsfunktionen, bildet die Anwendungsebene, während bei einer programmierbaren Blockchain wie Ethereum verschiedene fortschrittliche Funktionen und DApps zusammenarbeiten, um die Anwendungsebene zu bilden.

Layer 0, Layer 1 und Layer 2

Die sechs Schichten des Blockchain-s sind strukturell untrennbar und realisieren gemeinsam die Funktionen der Blockchain. Wenn wir zur Skalierbarkeit zurückkehren, die am Anfang dieses Artikels erwähnt wurde, bezieht sich die Branche im Allgemeinen auf das Open Interconnection Reference Model (OSI) der Kommunikation und unterteilt die sechs Schichten neu in drei Schichten, wobei von unten nach oben Layer 0, Layer 1 und Layer 2 stehen.

Layer 0, auch als Datenübertragungsschicht bekannt, ist die unterste Schicht des OSI-Modells und beinhaltet hauptsächlich die Integration zwischen Blockchain und traditionellen Netzwerken. Die Skalierungslösungen auf Layer 0 sind solche, die die Struktur der Blockchain nicht verändern und die ursprünglichen Ökoregeln beibehalten, um die Leistung zu verbessern. Die Layer 0-Lösung ist äußerst vielseitig, da sie die Blockchain selbst nicht beeinflusst und auch mit Layer 1- und Layer 2-Skalierungslösungen kompatibel ist. Sie arbeiten zusammen, um die Leistung des Blockchain-Netzwerks zu vervielfachen. Es gibt immer noch zahlreiche Probleme, die die Leistung in den zugrunde liegenden Netzwerkprotokollen beeinträchtigen und optimiert werden müssen. Die bestehenden Layer 0-Skalierungstechnologien umfassen BDN (Blockchain Distribution Network), QUIC und UDP.

Polkadot wird oft als eine Layer 0 Blockchain bezeichnet, da ihr Mainnet als Relay-Chain fungiert und nur zur Bereitstellung von Sicherheit und Interoperabilität zwischen den wichtigsten Parachains dient. Und auf Polkadot können einige Netzwerke über Slots mit Layer 1 Blockchains wie Ethereum verbunden werden, beispielsweise die Moonbeam-Kette, die die Programmiersprache unterstützt.

Layer 1 entspricht der Daten-, Netzwerk-, Konsens- und Aktivierungsschicht in der logischen Architektur der Blockchain. Die meisten Kryptowährungen haben eine unabhängige und einzigartige öffentliche Kette, nämlich Layer 1, auf der alle Transaktionen abgewickelt werden. Layer 1, auch bekannt als On-Chain Scaling, bezieht sich auf eine Skalierungslösung, die auf dem Basisprotokoll der Blockchain implementiert wird. Es erfordert in der Regel eine Modifizierung der Blockkapazität, der Blockgenerierungszeit, des Konsensmechanismus und anderer inhärenter Eigenschaften der Blockchain, um die Handelskapazität zu erhöhen. Konkret, Bitcoin Das Skalierungs-Upgrade erhöht die Kapazität jedes Blocks, sodass mehr Transaktionen aufgenommen werden können, während SegWit den durchschnittlichen Platz reduziert, den eine einzelne Transaktion einnimmt, sodass mehr Transaktionen pro Block aufgenommen werden können. Ein Upgrade auf DPoS ermöglicht auch eine bessere Leistung auf Kosten eines gewissen Grades an Dezentralisierung und Sicherheit. Die Effizienz der Skalierung in Layer 1 ist jedoch anfällig für physische und wirtschaftliche Faktoren.

Für weitere Informationen zu den Prinzipien und Grenzen der Skalierung von Layer 1 lesen Sie bitte mehr Dogecoin: Warum ist Vitalik Buterin dagegen? Wird Skalierung seine Beliebtheit erhöhen?

Layer 2 entspricht der Vertrags- und Anwendungsschicht der Blockchain. Es wird auch als Skalierungslösung außerhalb der Kette bezeichnet, bei der die zugrunde liegenden Protokolle und Grundregeln der Blockchain nicht geändert werden und die Transaktionsverarbeitungsgeschwindigkeit über Zustandskanäle, Sidechains und andere Lösungen erhöht wird. Layer 2 ist eine Lösung für die Leistung, die außerhalb der Hauptkette skaliert. Es ergänzt Layer 1, d.h. Layer 2 ist eine Infrastruktur, die auf der zugrunde liegenden Blockchain aufgebaut ist, um eine bessere Skalierbarkeit, Verfügbarkeit und Privatsphäre für die Blockchain zu bieten. Im Vergleich zu Layer 1, das Sicherheit und Dezentralisierung verfolgt, strebt Layer 2 die ultimative Effizienz und Leistung an. Zu den gängigen Arten von Layer 2-Lösungen gehören Sidechain, Plasma, State-Channels, Rollup und so weiter.

Für Informationen zu gängigen Layer 2-Lösungen auf Ethereum lesen Sie bitte Ethereum Layer 2: Ein Upgrade der Skalierbarkeit

Fazit

Seit der schnellen Entwicklung von Bitcoin und Ethereum schwebt das Problem der unzureichenden Leistung über diesen bekannten öffentlichen Ketten. Wie man das „unmögliche Dreieck“ knackt und eine optimale Lösung zwischen Skalierbarkeit, Dezentralisierung und Sicherheit erreicht, gilt als eine der bedeutendsten Ursachen im Bereich der Blockchain. Es ist der „heilige Gral“ der Blockchain. In nachfolgenden Artikeln werden wir Ihnen die Skalierungslösungen auf großen Blockchains und die neuesten technologischen Fortschritte bei der Skalierung vorstellen und Ihnen helfen, am Puls der Branche zu bleiben. Dranbleiben!