Layer 1 und Layer 2: Warum Blockchain mehr Schichten braucht

Bitcoin und Ethereum haben gezeigt, dass man digitale Werte übertragen und Finanzanwendungen betreiben kann, ohne dass eine zentrale Autorität nötig ist. Mit der wachsenden Zahl an Nutzern kam jedoch eine weitere Frage auf: Wie kann eine Blockchain Millionen von Menschen bedienen, ohne dabei langsamer, deutlich teurer zu werden oder ihre Sicherheit und Dezentralisierung zu verlieren?

Die Kapazität einer Blockchain ist nämlich nicht unbegrenzt. Wenn zu viele Menschen gleichzeitig das Netzwerk nutzen wollen, konkurrieren die einzelnen Transaktionen um den begrenzten Platz in den Blöcken, und die Gebühren können steigen.

Genau dieses Problem hilft die Aufteilung der Blockchain-Infrastruktur in Layer 1 und Layer 2 zu lösen.

Was ist Layer 1

Layer 1 ist die eigentliche Basis-Blockchain, auf der das gesamte System aufbaut. Bitcoin, Ethereum oder etwa Solana sind eigenständige Layer-1-Netzwerke, da jedes über eigene Regeln, eine eigene Methode zur Überprüfung von Transaktionen und einen eigenen Konsensmechanismus verfügt.

Die Aufgabe von Layer 1 besteht darin, sicherzustellen, dass sich das Netzwerk darauf einigt, welche Transaktionen gültig sind, in welcher Reihenfolge sie stattgefunden haben und wie der aktuelle Zustand der Blockchain aussieht. Bitcoin verwendet dafür Proof of Work, während Ethereum auf Proof of Stake basiert.

Layer 1 ist also vor allem das Sicherheits- und Abwicklungsfundament des gesamten Netzwerks.

Warum man Layer 1 nicht einfach beschleunigt

Auf den ersten Blick könnte man meinen, es genüge, die Leistung des Netzwerks zu erhöhen oder die Blöcke zu vergrößern.

Eine Blockchain ist jedoch keine klassische Datenbank, die von einer einzigen Firma betrieben wird. Ihr Sinn besteht darin, dass sie von einer großen Zahl unabhängiger Teilnehmer überprüft werden kann.

Erhöht man die Hardware- oder Datenanforderungen zu stark, kann das Netzwerk zwar schneller werden, gleichzeitig aber auch zentralisierter.

Eine Blockchain sucht daher ein Gleichgewicht zwischen drei Eigenschaften: Sicherheit, Dezentralisierung und Skalierbarkeit. Dieses Problem wird oft als Blockchain-Trilemma bezeichnet.

Einer der Wege, um zu skalieren, ohne die Basisschicht wesentlich zu schwächen, sind eben Layer-2-Lösungen.

Was ist Layer 2

Layer 2 ist eine Technologie, die auf der Hauptblockchain aufbaut und einen Teil ihres Betriebs übernimmt.

Anstatt dass Layer 1 jede einzelne Operation verarbeitet, kann Layer 2 eine größere Menge an Transaktionen effizienter abwickeln und anschließend die Hauptblockchain für deren endgültige Abwicklung oder Überprüfung nutzen.

Einfach ausgedrückt:

Layer 1 bietet die sichere Grundlage, Layer 2 hilft dabei, diese Grundlage schneller und günstiger zu nutzen.

Bitcoin und das Lightning Network

Bitcoin zeigt gut, warum zusätzliche Schichten sinnvoll sind. Sein Basisnetzwerk ist sehr konservativ ausgelegt, und ein neuer Block entsteht im Durchschnitt etwa alle zehn Minuten. Das kommt der Sicherheit und der Dezentralisierung zugute, ist aber nicht ideal für eine enorme Menge kleiner alltäglicher Zahlungen.

Eine der Lösungen ist das Lightning Network.

Sein Grundprinzip besteht darin, dass nicht jede einzelne Bitcoin-Zahlung sofort in die Hauptblockchain geschrieben werden muss.

Nutzer können einen sogenannten Zahlungskanal eröffnen, in dem sie wiederholt Werte untereinander übertragen. Erst der endgültige Zustand wird anschließend auf Bitcoin abgewickelt.

Das Prinzip lässt sich mit einer offenen Rechnung in einem Restaurant vergleichen. Während des Abends muss nicht jede Bestellung einzeln bezahlt werden. Die einzelnen Posten werden fortlaufend notiert, und am Ende wird der Gesamtbetrag beglichen.

Die einzelnen Lightning-Kanäle sind zudem zu einem gesamten Netzwerk verbunden. Ein Nutzer muss also keinen direkten Kanal zu jeder Person haben, an die er zahlen möchte.

Das Ergebnis können schnelle Bitcoin-Zahlungen mit niedrigen Gebühren sein, ohne dass jede einzelne davon sofort die Hauptblockchain von Bitcoin belastet.

Ethereum und Rollups

Ethereum löst ein ähnliches Problem, doch sein Netzwerk wird auf wesentlich vielfältigere Weise genutzt.

Auf dem Ethereum-Mainnet laufen nicht nur ETH-Überweisungen. Hier funktionieren dezentrale Börsen, Stablecoins, Kreditprotokolle, NFTs oder ganze Smart-Contract-Anwendungen.

Wenn das Netzwerk stärker ausgelastet ist, steigt der Preis für den Transaktionsraum und damit auch die Gebühren, das sogenannte Gas.

Deshalb setzt Ethereum zunehmend auf Layer-2-Lösungen, die Rollups genannt werden.

Ein Rollup verarbeitet eine größere Menge an Transaktionen außerhalb des Haupt-Ethereums, fasst sie zu einem Paket zusammen und sendet an das Mainnet nur die notwendigen Daten, das Ergebnis oder einen kryptografischen Nachweis.

Dadurch kann eine große Menge an Transaktionen schneller und günstiger verarbeitet werden, während Ethereum weiterhin das Sicherheits- und Abwicklungsfundament bleibt. Zu den bekannten Ethereum-Layer-2-Lösungen gehören zum Beispiel Arbitrum, Optimism oder Base.

Optimistic- und ZK-Rollups

Rollups lassen sich vor allem in zwei Hauptansätze unterteilen. Optimistic Rollups gehen davon aus, dass das Ergebnis der Transaktionen korrekt ist, solange niemand das Gegenteil beweist. ZK-Rollups erzeugen dagegen zusammen mit dem Ergebnis einen kryptografischen Nachweis, der die Korrektheit der Berechnung bestätigt.

Vereinfacht gesagt: Ein Optimistic Rollup sagt „betrachten wir das Ergebnis als richtig, solange niemand das Gegenteil beweist“, während ein ZK-Rollup sagt „hier ist das Ergebnis und zugleich der Beweis seiner Richtigkeit“. Kein Ansatz ist automatisch besser, jeder hat seine eigenen Vorteile und technischen Kompromisse.

Layer 2 ist nicht automatisch genauso sicher wie Layer 1

Wichtig ist auch zu wissen, dass die bloße Bezeichnung Layer 2 keine Garantie für dieselbe Sicherheit wie bei der Hauptblockchain darstellt.

Eine konkrete Lösung kann etwa stärker zentralisierte Elemente, einen Fehler im Smart Contract oder Risiken bei der Übertragung von Mitteln zwischen Netzwerken aufweisen.

Ebenso ist nicht jedes schnelle Netzwerk, das mit Ethereum verbunden ist, automatisch Layer 2. Eine Sidechain zum Beispiel ist eine eigenständige Blockchain mit eigenen Validatoren und einem eigenen Sicherheitsmodell.

Deshalb ist es sinnvoll, sich eine einfache Frage zu stellen:

Woher bezieht das jeweilige Netzwerk seine Sicherheit?

Was das für den durchschnittlichen Nutzer bedeutet

Der Unterschied zwischen den einzelnen Schichten muss bei der Nutzung einer Wallet nicht besonders auffällig sein.

Dennoch ist es wichtig zu wissen, auf welchem Netzwerk sich die Mittel tatsächlich befinden.

ETH auf dem Ethereum-Mainnet und ETH auf Layer 2 können zum Beispiel denselben wirtschaftlichen Wert haben, befinden sich aber technisch auf unterschiedlichen Netzwerken. Ebenso unterstützt nicht jede Börse alle Layer-2-Lösungen.

Beim Übertragen von Kryptowährungen reicht es daher nicht aus, nur die Adresse des Empfängers zu prüfen. Es muss das richtige Netzwerk, die Unterstützung durch die Börse oder Wallet, die aktuellen Gebühren und gegebenenfalls auch die Übertragungsmethode über eine Bridge überprüft werden. Gleichzeitig gilt, dass Layer 2 nicht automatisch dasselbe Sicherheitsniveau wie Layer 1 bedeutet.

Fazit

Layer 1 bildet die sichere Grundlage der Blockchain. Es sorgt für den Konsens, die Transaktionshistorie und die endgültige Abwicklung. Seine Kapazität ist jedoch nicht unbegrenzt, und es ist nicht immer effizient, jede kleine Operation damit zu verarbeiten.

Layer 2 ermöglicht es daher, einen Teil des Betriebs auf eine Ebene über der Basis-Blockchain zu verlagern. Bitcoin nutzt zum Beispiel das Lightning Network für schnelle Zahlungen, während Ethereum Rollups für Transaktionen, Smart Contracts und ganze dezentrale Anwendungen einsetzt.

Die Zukunft der Blockchain wird daher wahrscheinlich nicht auf einem einzigen Netzwerk beruhen, das alles allein bewältigen muss. Es wird eher eine mehrschichtige Infrastruktur sein, bei der Layer 1 die sichere Grundlage bildet und weitere Schichten darüber höhere Geschwindigkeit, niedrigere Kosten und Raum für die alltägliche Nutzung schaffen.

Dieser Text dient ausschließlich Informations- und Bildungszwecken und stellt keine Anlageberatung dar. Kryptowerte sind volatil, und Sie können den gesamten investierten Betrag verlieren.