Die Blockchain-Technologie wird oft als ein Stapel von Schichten beschrieben, von denen jede einen spezifischen Zweck erfüllt. Schicht 0, üblicherweise als die Blockchain der Blockchains bezeichnet, dient als grundlegende Hardware-Infrastruktur der Blockchain-Hierarchie. Direkt über Schicht 0 befinden sich die Schichten 1, 2 und 3.
In diesem Leitfaden werden wir die Kernfunktionen und den Nutzen von Layer-1-Ketten untersuchen. Los geht's.
Was ist eine Layer-1-Blockchain?
Die defivon Schicht 1
Eine Layer-1-Chain (oder „L1“) ist das grundlegende Netzwerk eines Blockchain-Ökosystems, das Transaktionsausführung, Datenvalidierung und Konsensmechanismendentverwaltet. L1-Chains arbeitendentvon anderen Blockchains und bestehen aus mehreren Komponenten, die zusammenarbeiten, um Dezentralisierung, Sicherheit und Benutzerfreundlichkeit zu gewährleisten.
- Netzwerkknoten – Computer weltweit, die Blockchain-Kopien speichern und miteinander kommunizieren
- Konsensschicht – Regeln dafür, wie sich die Knoten darauf einigen, was gültig ist (wie Bitcoin Mining oder Ethereum -Staking).
- Datenschicht – Speichert die gesamte Blockchain-Historie, sodass vergangene Transaktionen nicht verändert oder manipuliert werden können.
- Transaktionsschicht – Diese Schicht verarbeitet Token-Transfers und Smart Contracts, trac sicherzustellen, dass diese nur gemäß den Netzwerkregeln ausgeführt werden können.
- Anwendungsschicht – Diese Schicht ist die Schnittstelle für dezentrale Anwendungen (dApps), DeFi Plattformen und andere Blockchain-Dienste.
- Native Token – Dies sind die Währungen, die die Blockchain antreiben. Token werden verwendet, um Transaktionsgebühren zu bezahlen, Validatoren zu belohnen und die Teilnahme an der Governance zu ermöglichen.
Ethereum, Solanaund Bitcoin sind Beispiele für Layer-1-Chains, die alle über ihre Sicherheitsarchitektur, native Token und Konsensmechanismen verfügen.
Wie sich Schicht 1 von Schicht 2 unterscheidet
Layer-1-Netzwerke bilden die Grundlage, während Layer-2-Netzwerke auf dieser Grundlage aufbauen, um Einschränkungen wie Geschwindigkeit, Kosten und Effizienz zu beheben. Hier ist ein Vergleich der beiden:
| Besonderheit | Schicht 1 (L1) | Schicht 2 (L2) |
| Abhängigkeit | Funktioniertdentals Haupt-Blockchain | Auf einem Layer-1-Netzwerk aufgebaut |
| Transaktionsverarbeitung | Alle Transaktionen werden direkt auf der Haupt-Blockchain verarbeitet | Transaktionen werden außerhalb der Blockchain verarbeitet, dann gebündelt* und auf L1 finalisiert |
| Geschwindigkeit | Langsamer, da alle Knoten jede Transaktion validieren müssen | Deutlich schneller bei reduziertem Validierungsaufwand |
| Kosten | Höhere Gebühren, insbesondere während der Spitzenzeiten | Niedrigere Gebühren dank Off-Chain-Verarbeitung und effizienter Stapelverarbeitung* |
| Sicherheit | Sichert sich durch seinen eigenen Konsens | Erbt die Sicherheit vom zugrunde liegenden Layer-1-Netzwerk |
| Skalierung | Änderungen am Basisprotokoll, wie z. B. eine Erhöhung der Blockgröße oder eine Änderung des Konsensmechanismus, können die Skalierbarkeit verbessern | Die Nutzung von Off-Chain-Netzwerken oder -Diensten zur Verbesserung der Skalierbarkeit einbeziehen |
*Batching bedeutet, viele kleine Transaktionen zu einer einzigen Transaktion zusammenzufassen und diese als einen einzigen Eintrag an die Haupt-Blockchain zu senden, anstatt sie einzeln zu verarbeiten.
Warum werden Schichten 1 als Basisschichten bezeichnet?
Layer-1-Chains werden als „Basisschicht“ bezeichnet, da sie die Grundlage des Blockchain-Ökosystems bilden, auf der andere Schichten und Anwendungen aufbauen. L1-Chains bieten Kerndienste wie Transaktionsvalidierung, Konsensfindung und Sicherheit und benötigen in der Regel kein weiteres zugrundeliegendes Netzwerk.
Kernfunktionen der Ketten der Schicht 1
Transaktionsvalidierung und Sicherheit
Layer-1-Blockchains bilden den grundlegenden Mechanismus zur Validierung und Aufzeichnung von Transaktionen direkt in der Blockchain. Jede Transaktion wird sorgfältig auf Authentizität und Legitimität geprüft, bevor sie dauerhaft in das verteilte Hauptbuch aufgenommen wird.
Dieser Prozess ist unerlässlich, um betrügerische Aktivitäten wie Doppelausgaben oder die Manipulation der Transaktionshistorie zu verhindern. Layer-1-Blockchains bilden somit eine sichere und vertrauenswürdige Grundlage für dezentrale Systeme.
Konsensmechanismen (PoW vs PoS)
Jede Layer-1-Kette (L1) verfügt über einen Konsensmechanismus. Diese Mechanismen, wie beispielsweise Proof of Work (PoW) oder Proof of Stake (PoS), defi, wie Transaktionen validiert und bestätigt werden. Bitcoin nutzt beispielsweise den Proof-of-Work-Konsensmechanismus (PoW); Miner müssen versuchen, ein kryptografisches Problem (einematicAufgabe) zu lösen, um eine Transaktion zu validieren. Ethereumhingegen verwendet den Proof-of-Stake-Konsensmechanismus (PoS); Validatoren hinterlegen Token, um Transaktionen zu validieren und das Netzwerk zu sichern.
Ökonomie nativer Token (z. B. ETH, BTC, SOL)
Jede Layer-1-Blockchain verfügt über einen eigenen Token, der ihr Ökosystem antreibt. Bitcoin (BTC), Ethereum (ETH) und Solana (SOL) sind hierfür Paradebeispiele. Diese Token werden zur Zahlung von Transaktionsgebühren, zur Incentivierung von Validatoren bzw. Minern und zur Aufrechterhaltung der Netzwerksicherheit verwendet. Sie bilden zudem die wirtschaftliche Grundlage für Anwendungen, die auf der Blockchain basieren.
Intelligentetrac(Ethereum, Solana, Avalanche)
Blockchains wie Ethereum , Avalanche und Solana dienen nicht nur der Transaktionsabwicklung. Sie unterstützen die intelligente Vertragsbereitstellung trac wodurch Entwickler dezentrale Anwendungen (dApps), DeFi Protokolle, NFT- Projekte und andere Web3-Dienste direkt auf der Blockchain starten können. Diese Netzwerke haben sich von reinen Transaktionsregistern zu umfassenden Entwicklungsumgebungen entwickelt.
Ein intelligentertrac? Stellen Sie sich das als ein automatisiertes Programm vor, das bestimmte Aktionen auf der Blockchain ausführt, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind.
Beispiele führender Layer-1-Blockchains
Bitcoin – Die ursprüngliche erste Schicht für Zahlungen
Bitcoin, eingeführt im Jahr 2009, ist die erste und am weitesten verbreitete Layer-1-Blockchain. Sie wurde als dezentrale digitale Währung und Peer-to-Peer-Zahlungssystem ohne Banken oder Intermediäre konzipiert. Transaktionen werden in einem öffentlichen Register aufgezeichnet und von Minern mittels Proof-of-Work validiert. Dabei konkurrieren die Miner um die Lösung komplexer Aufgaben und erhalten Bitcoin Belohnungen für die Sicherung des Netzwerks.
Ethereum – Der Pionier für intelligentetrac
Ethereum revolutionierte die Blockchain-Technologie durch die Einführung von Smarttrac, die die Entwicklung dezentraler Anwendungen (dApps) direkt auf der Blockchain ermöglichten. Seit seinem Start im Jahr 2015 bildet Ethereum die Grundlage für DeFi, NFT-, DAO- und Web3-Ökosysteme. Ethereum verfügt zudem über eine eigene Kryptowährung, Ether, und ist gemessen an der Marktkapitalisierung die zweitgrößte Blockchain-Plattform der Welt.
Solana – Hochleistungs-L1 für Geschwindigkeit und dApps
Solana ist für hohe Transaktionsraten und niedrige Transaktionskosten ausgelegt und kann Tausende von Transaktionen pro Sekunde verarbeiten. Dies wird durch ein Hybridmodell aus Proof of Stake (PoS) und Proof of History (PoH) erreicht, das eine präzise zeitliche Abfolge der Transaktionen gewährleistet.
Avalanche – Subnetze und benutzerdefinierte Ketten
Avalanche bietet mit seiner Subnetzarchitektur ein Layer-0-Framework, das es Entwicklern und Unternehmen ermöglicht, anpassbare Blockchains für spezifische Anwendungsfälle zu erstellen. Diese Subnetze können über eigene Governance-Modelle und Token verfügen, was Avalanche besonderstracfür Unternehmen macht, die Flexibilität benötigen.
Mit seiner schnellen Transaktionsabwicklung (innerhalb weniger Sekunden) und den niedrigen Gebühren hat sich Avalanche als Konkurrent von Ethereum sowohl im DeFi als auch bei der Blockchain-Einführung in Unternehmen positioniert.
Polkadot & Cosmos – Interoperabilitätsorientierte Layer-1-Architekturen
Polkadot und Cosmos zeichnen sich vor allem durch Interoperabilität aus. Polkadot verbindet spezialisierte Blockchains, sogenannte Parachains, mit seiner Haupt-Relay-Chain und ermöglicht ihnen so die gemeinsame Nutzung von Sicherheitsressourcen und die Kommunikation zwischen ihnen.
Cosmos hingegen nutzt das Inter-Blockchain Communication (IBC)-Protokoll, umdent Blockchains miteinander zu verbinden. Beide Ansätze zielen darauf ab, das „Silo-Problem“ in der Blockchain-Technologie zu lösen, indem sie ein Ökosystem schaffen, in dem mehrere Blockchains nahtlos interagieren, Assets handeln und Daten austauschen können.
Die Herausforderungen von Layer-1-Blockchains
Skalierbarkeits- und Durchsatzbeschränkungen
Layer-1-Blockchains haben oft Schwierigkeiten, ein hohes Transaktionsvolumen pro Sekunde (TPS) zu verarbeiten. Bitcoin beispielsweise schafft etwa 7 TPS, Ethereum hingegen 15–30 TPS auf seiner Basisschicht. Im Vergleich dazu verarbeiten traditionelle Zahlungssysteme wie Visa im Normalbetrieb rund 1.700 TPS mit einer Spitzenkapazität von 65.000 TPS. Diese Werte für Layer-1-Blockchains reichen bei Weitem nicht aus, um globale Zahlungssysteme zu realisieren oder eine breite Akzeptanz zu erreichen.
Zur Bewältigung dieser Herausforderung wurden verschiedene Interventionen entwickelt, darunter On-Chain-Lösungen (L1) wie Sharding, Hard Forks und Verbesserungen des Konsensmechanismus (wie Ethereum von Proof-of-Work zu Proof-of-Stake) sowie Off-Chain-Lösungen (L2) wie Rollups, Batching und das Lightning Network.
Hohe Gasgebühren und Netzüberlastung
Steigt die Netzwerknachfrage, können die Transaktionskosten extrem hoch werden. Ethereum Nutzer erlebten dies hautnah während DeFi Sommers 2020 und des NFT-Booms 2021, als einfache Aktionen wie der Token-Tausch oder der Kauf eines NFTs Gasgebühren Binance zu suchen Ethereum kostengünstiger abwickeln .
Abwägungen zwischen Sicherheit und Dezentralisierung
Bitcoin und Ethereum gewährleisten Sicherheit und Vertrauen durch die Einbindung Tausender dezentraler Teilnehmer in den Konsensprozess, was jedoch die Transaktionsgeschwindigkeit verlangsamt.
Im Gegensatz dazu bietet Binance Smart Chain schnellere und günstigere Transaktionen, stützt sich aber auf eine deutlich kleinere Gruppe von Validatoren (etwa 21), was Fragen hinsichtlich Zentralisierung und Zensurrisiko aufwirft. Diese kleine Gruppe von Validatoren könnte sich absprechen oder unter Druck gesetzt werden, bestimmte Transaktionen zu blockieren, wodurch das Netzwerk anfällig für zentralisierte Kontrolle wird.
Bedenken hinsichtlich Energieeffizienz und Nachhaltigkeit
Das Proof-of-Work-Mining von Bitcoin verbraucht mittlerweile rund 187 Terawattstunden Strom pro Jahr, was in etwa dem jährlichen Stromverbrauch Thailands und rund 0,6 % des weltweiten Stromverbrauchs entspricht. Dies hat zunehmende Kritik von Umweltgruppen und Regulierungsbehörden hervorgerufen.
Als Reaktion auf diese Bedenken führte Ethereum 2022 die „Merge“ durch, wechselte von Proof-of-Work zu Proof-of-Stake und reduzierte seinen Energieverbrauch um über 99 %. Diese Umstellung hat jedoch neue Debatten darüber ausgelöst, ob das Netzwerk im Gegenzug für mehr Nachhaltigkeit anfällig für eine stärkere Zentralisierung ist. Mit einem Proof-of-Stake-Konsensmechanismus könnten große Staking-Pools potenziell die Netzwerkkontrolle konzentrieren.
Schicht 1 vs. Schicht 2: Wichtigste Unterschiede
Regelung, Sicherheit und Endgültigkeit
- Schicht 1: Die Basis-Blockchain (z. B. Bitcoin , Ethereum ) ist für die Validierung von Transaktionen, die Führung des Hauptbuchs und die Sicherstellung des Konsens verantwortlich. Abwicklung und Endgültigkeit erfolgen direkt in der Blockchain, d. h. die hier aufgezeichneten Transaktionen gelten als die letztendliche „Quelle der Wahrheit“.
- Schicht 2: Schicht 2 baut auf Schicht 1 auf und übernimmt deren Sicherheits- und Abwicklungsgarantien. Transaktionen werden jedoch außerhalb der Blockchain in kleinen Batches verarbeitet. Die Ergebnisse werden anschließend zusammengeführt und zur endgültigen Abwicklung an Schicht 1 zurückgegeben.
Arbitrum und Optimism führen Tausende von Transaktionen außerhalb der Blockchain aus, die Ergebnisse werden jedoch regelmäßig im Ethereum Mainnet abgerechnet.
Kosten und Geschwindigkeit der Transaktionen
- Schicht 1: Begrenzter Blockplatz führt zu hoher Nachfrage, was höhere Gebühren und langsamere Bestätigungen zur Folge hat. Beispielsweise schnellen die Gasgebühren bei Aktivitätsspitzen DeFi Ethereum , wodurch kleine Transaktionen unpraktisch werden.
- Layer 2: Durch die Abwicklung von Transaktionen außerhalb der Blockchain oder deren Zusammenfassung werden die Kosten durch Layer 2 drastisch gesenkt matic die Verarbeitung beschleunigt. Anstatt direkt um den Speicherplatz des Layer-1-Blocks zu konkurrieren, profitieren die Nutzer von aggregierten Abrechnungen.
Ein Tausch, der auf Ethereum Layer 1 über 30 US-Dollar an Gasgebühren kosten könnte, ist auf Arbitrum für unter 1 US-Dollar möglich. Ähnlich verhält es sich mit dem Lightning Network von Bitcoin: Hier werden Zahlungen im Vergleich zur langsameren und teureren Bitcoin Basiskette nahezu gebührenfrei und in Echtzeit abgewickelt.
Beispiele für L1/L2-Paarungen (Ethereum + Arbitrum/Optimism, Bitcoin + Lightning Network)
- Ethereum + Arbitrum/Optimism: Ethereum bietet Sicherheit und Abwicklung. Arbitrum und Optimism (Rollups) sorgen für Skalierbarkeit, indem sie die Transaktionen außerhalb der Blockchain ausführen und anschließend wieder auf Ethereum .
- Bitcoin + Lightning Network: Bitcoin bietet eine sichere, unveränderliche Abwicklung, und das Lightning Network ermöglicht schnelle, außerhalb der Blockchain liegende Mikrozahlungen, die für alltägliche Dinge wie Trinkgelder oder Einzelhandelszahlungen verwendet werden können.
- Polygon (PoS Chain) + Ethereum : Polygon bietet schnellere und günstigere Transaktionen mit Brücken zu Ethereum und ist somit eine hybride Layer-2-/Sidechain-Skalierungslösung.
Die Zukunft der Layer-1-Ketten
EthereumRoadmap und Sharding
Ethereum plante ursprünglich, Sharding einzusetzen, also die Blockchain in kleinere, parallele Ketten aufzuteilen, um die Transaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen. Dieser Ansatz wurde jedoch verworfen, als sich Layer-2-Rollups (Lösungen, die Transaktionen außerhalb der Blockchain verarbeiten) als effektiver für die Skalierung erwiesen.
Stattdessen Ethereum eine Rollup-zentrierte Strategie. Ziel ist es, Ethereum zur sichersten Basisschicht zu machen und gleichzeitig kostengünstigen Datenspeicher für Rollups bereitzustellen. Dieser neue Ansatz heißt Danksharding Ethereum nicht in Transaktionsverarbeitungs-Shards auf, sondern erhöht die Menge an Rollup-Daten, die das Netzwerk effizient verarbeiten kann.
Der erste Schritt, Proto-Danksharding (EIP-4844), wurde am 13. März 2024 mit dem Dencun-Upgrade eingeführt. Dabei wurden „Blobs“ eingeführt – eine kostengünstigere Methode zur Speicherung von Rollup-Daten, die die Layer-2-Gebühren bereits um das 10- bis 100-Fache gesenkt hat.
Mit der Zeit Ethereum die Blob-Kapazität erweitern und Danksharding vollständig implementieren, mit dem Ziel, durch Rollups über 100.000 Transaktionen pro Sekunde zu ermöglichen und gleichzeitig Dezentralisierung und Sicherheit zu gewährleisten.
Wachstum von Multi-Chain-Ökosystemen
Der Blockchain-Bereich verlagert sich hin zu spezialisierten Netzwerken, anstatt sich auf eine einzige Blockchain für alle Funktionen zu verlassen. Bitcoin fungiert als digitales Gold für Institutionen. Ethereum ist führend DeFi mit einem Gesamtwert der gebundenen Vermögenswerte (TVL) von über 90 Milliarden US-Dollar, trac Solana mit Avalanche Subnetzen .
Große Protokolle wie Aave und Uniswap sind nicht mehr auf eine einzelne Blockchain beschränkt. Stattdessen laufen sie parallel auf mehreren Netzwerken, sodass Nutzer selbst entscheiden können, wo sie interagieren. Auf Polygon profitieren sie von niedrigen Gebühren, auf Solanavon schnellerer Ausführung und auf Ethereumvon maximaler Sicherheit und Dezentralisierung. In der Praxis könnte ein Nutzer also Vermögen auf Bitcoinspeichern, Renditen auf Ethereumerzielen und Spiele auf Solanaspielen – alles innerhalb desselben Ökosystems.
Dadurch wirdtronund effizientere Blockchain-Ökonomie geschaffen, anstatt ein einzelnes Netzwerk zu zwingen, gleichzeitig Sicherheit, Skalierbarkeit und niedrige Kosten zu gewährleisten.
Rolle der Interoperabilität (Cross-Chain-Bridges, IBC)
Da verschiedene Blockchains auf unterschiedliche Funktionen spezialisiert sind, benötigen Nutzer Methoden, um ihre Vermögenswerte und Daten zwischen verschiedenen Blockchains zu übertragen. Cross-Chain-Bridges fungieren als digitale Datenautobahnen, die mehrere Blockchain-Netzwerke miteinander verbinden. Mithilfe einer solchen Bridge können Nutzer Token von einer teureren Blockchain wie Ethereum zu günstigeren Blockchains wie Polygon oder schnelleren Blockchains wie Solana und bei Bedarf wieder zurück transferieren.
Zu den gängigen Blockchain-Bridges gehören die PoS-Bridge von Polygon, die Ethereum -Transfers zu Polygon ermöglicht, und Protokolle wie die Inter-Blockchain Communication (IBC) von Cosmos, die Dutzende von Blockchains verbinden und ein Ökosystem mit einem klar definierten Schwerpunkt schaffen. Darüber hinaus gibt es Dienste wie LayerZero und Wormhole, die kettenübergreifende Bridge-Dienste über verschiedene Netzwerke hinweg anbieten.
Diese Bridges weisen jedoch ein gravierendes Problem auf: Sie sind aufgrund der großen Mengen an Kryptowährung, die sie verwahren, ein bevorzugtes Ziel für Hacker. Schwerwiegende Angriffe wie auf die Ronin Bridge (625 Millionen US-Dollar gestohlen) und Wormhole (320 Millionen US-Dollar gestohlen) zeigen, dass die Sicherheit von Bridges noch nicht ausgereift ist. Trotz dieser Risiken bleiben Bridges für Nutzer, die die verschiedenen Stärken der Blockchain-Technologie nutzen möchten, unverzichtbar.
Institutionelle Einführung von Layer-1-Netzwerken
Bitcoin ist nach wie vor die am weitesten verbreitete Layer-1-Technologie bei Institutionen. Unternehmen wie Strategy (ehemals MicroStrategy), Metaplanet und MARA Holdings halten erhebliche Mengen an Bitcoin in ihren Kassen und betrachten ihn als „digitales Gold“ und als Absicherung gegen Inflation.
Ethereum hat auch einetroninstitutionelle Dynamik gezeigt. Börsennotierte Unternehmen halten fast 966.000 ETH im Wert von rund 3,5 Milliarden US-Dollar. The Ether Machine, Bitmine Immersion Technologies und andere haben sichtronin Ethereum als alternativen Wertspeicher und dezentrale Finanzplattform positioniert.
Eine signifikante institutionelle Nutzung könnte es den Layer-1-Schichten ermöglichen, sich kontinuierlich zu einertron, sichereren und global integrierten Infrastruktur für digitale Finanzen weiterzuentwickeln, wobei Layer-2-Schichten und Interoperabilitätsprotokolle ihre Fähigkeiten erweitern.
