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Blockchain-Durchsatz im Vergleich zur Latenz
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Blockchain-DurchsatzTPS-Blockchain
TL;DR: Durchsatz und Latenz sind zwei unterschiedliche Messgrößen für die Blockchain-Leistung, die häufig verwechselt werden. Der Durchsatz ist die Kapazität: Wie viele Transaktionen das Netzwerk pro Sekunde verarbeiten kann (TPS). Die Latenz ist die Geschwindigkeit: Wie lange es dauert, bis eine einzelne Transaktion bestätigt und abgeschlossen ist. Eine Analogie zur Autobahn hilft, den Unterschied zu verdeutlichen. Der Durchsatz gibt an, wie viele Autos die Autobahn pro Stunde befördern kann. Die Latenz gibt an, wie lange ein Auto braucht, um von der Auffahrt bis zur Ausfahrt zu fahren. Eine Autobahn kann einen hohen Durchsatz (viele Autos) bei hoher Latenz (langsame Geschwindigkeit aufgrund von Staus) oder einen niedrigen Durchsatz (wenige Autos) bei niedriger Latenz (jedes Auto fährt schnell) aufweisen. Die besten Blockchains sind auf beides optimiert, doch es gibt immer Kompromisse.
Die einfache Erklärung
Wenn Leute fragen: „Welche Blockchain ist die schnellste?“, meinen sie damit meist die Latenz: Wie schnell wird meine Transaktion bestätigt? In den Marketingunterlagen der meisten Blockchain-Projekte steht jedoch der Durchsatz im Vordergrund: Wie viele Transaktionen pro Sekunde kann das Netzwerk verarbeiten? Dabei handelt es sich um miteinander verbundene, aber unterschiedliche Kennzahlen, und wenn man sie verwechselt, führt dies zu schlechten architektonischen Entscheidungen und unrealistischen Leistungserwartungen.
Der Durchsatz, gemessen in Transaktionen pro Sekunde (TPS), gibt an, wie viel Arbeit das Netzwerk insgesamt bewältigen kann. Ethereum verarbeitet etwa 15 bis 30 TPS. Solana verarbeitet in der Praxis Hunderte bis Tausende von TPS. Bitcoin verarbeitet 5 bis 7 TPS. Diese Zahlen stellen die Gesamtkapazität des Netzwerks dar, also die Gesamtzahl der Transaktionen aller Nutzer, die pro Sekunde in Blöcke aufgenommen werden können.
Die Latenz, gemessen in Sekunden oder Minuten, gibt an, wie lange eine einzelne Transaktion von der Übermittlung bis zur endgültigen Bestätigung dauert. Auf Ethereum wird eine Transaktion in der Regel innerhalb von 12 bis 24 Sekunden in einen Block aufgenommen, gilt jedoch erst nach etwa 12 bis 13 Minuten (zwei Finalitäts-Epochen) als endgültig bestätigt. Bei „ Bitcoin “ erscheint eine Transaktion in der Regel innerhalb von 10 bis 60 Minuten in einem Block und gilt nach sechs Bestätigungen (etwa 60 Minuten) als zuverlässig abgewickelt. Bei „ Solana “ wird eine Transaktion in der Regel innerhalb von 400 Millisekunden bis zu einigen Sekunden bestätigt.
Eine Blockchain kann entweder einen hohen Durchsatz, aber eine hohe Latenz aufweisen (d. h. viele Transaktionen pro Sekunde werden verarbeitet, aber die endgültige Bestätigung jeder einzelnen dauert lange) oder einen niedrigen Durchsatz, aber eine niedrige Latenz (d. h. es werden nur wenige Transaktionen pro Sekunde verarbeitet, aber jede einzelne wird schnell endgültig bestätigt). Ideal sind ein hoher Durchsatz und eine niedrige Latenz, doch beides gleichzeitig zu erreichen, ohne dabei die Dezentralisierung oder die Sicherheit zu beeinträchtigen, ist die zentrale technische Herausforderung beim Entwurf einer Blockchain.
Warum diese Unterscheidung fĂĽr Entwickler wichtig ist
Die Unterscheidung zwischen Durchsatz und Latenz hat direkte praktische Auswirkungen auf das Anwendungsdesign. Handelt es sich bei Ihrer Anwendung um ein Zahlungssystem, steht die Latenz im Vordergrund. Nutzer, die an einer Kasse warten, legen Wert darauf, wie schnell ihre eigene Zahlung bestätigt wird – nicht darauf, wie viele andere Zahlungen das Netzwerk gleichzeitig verarbeitet. Eine Blockchain mit 100 TPS und einer Finalität von 2 Sekunden bietet ein besseres Zahlungserlebnis als eine mit 10.000 TPS und einer Finalität von 60 Sekunden.
Wenn es sich bei Ihrer Anwendung um eine Plattform mit hohem Datenaufkommen handelt (wie beispielsweise einen DEX-Aggregator, ein Gaming-Backend oder einen Analysedienst), ist der Durchsatz von größerer Bedeutung. Das Netzwerk muss eine große Anzahl gleichzeitiger Vorgänge bewältigen können, ohne dass es zu Engpässen kommt und die Leistung für alle Nutzer beeinträchtigt wird. Eine Blockchain mit 10.000 TPS und einer Finalität von 10 Sekunden ist möglicherweise einer Blockchain mit 100 TPS und einer Finalität von 1 Sekunde vorzuziehen, wenn Ihre Anwendung Tausende von Transaktionen pro Sekunde generiert.
Für Infrastrukturanbieter und Knotenbetreiber hat diese Unterscheidung Auswirkungen auf die Architektur ihrer Systeme. Ketten mit hohem Durchsatz erzeugen mehr Daten pro Sekunde und erfordern daher mehr Bandbreite, Speicherplatz und Rechenleistung von den Knoten. Ketten mit hoher Latenz und probabilistischer Finalität erfordern eine ausgefeiltere Behandlung von Reorganisationen in den Datenpipelines. Das Verständnis des Durchsatz- und Latenzprofils jeder von Ihnen unterstützten Kette bestimmt Ihre Hardwareanforderungen, die Gestaltung Ihrer Datenpipelines und Ihr Kostenmodell.
Was beeinflusst den Durchsatz?
Der Durchsatz wird in erster Linie durch drei Protokollparameter bestimmt: Blockgröße (oder Gaslimit), Blockzeit und Transaktionskomplexität.
Die Blockgröße legt fest, wie viele Daten oder Rechenoperationen maximal in einen einzelnen Block passen. Das Gaslimit unter Ethereum begrenzt die Gesamtzahl der Rechenoperationen pro Block. Das Gewichtslimit unter Bitcoin begrenzt die Gesamtdatenmenge pro Block. Größere Blöcke können mehr Transaktionen enthalten, was den Durchsatz erhöht, aber ihre Verbreitung im Netzwerk dauert länger (was das Risiko von Forks erhöht) und sie erfordern mehr Ressourcen von den Knoten (was möglicherweise die Dezentralisierung verringert).
Die Blockzeit gibt an, wie häufig neue Blöcke erzeugt werden. Ethereum erzeugt Blöcke alle 12 Sekunden. Bitcoin alle 10 Minuten. Solana alle 400 Millisekunden. Kürzere Blockzeiten erhöhen den Durchsatz, da das Netzwerk Blöcke häufiger verarbeitet, führen jedoch auch zu einem höheren Kommunikationsaufwand zwischen den Knoten und können Stabilitätsprobleme verursachen.
Die Komplexität von Transaktionen variiert je nach Blockchain und Transaktionsart. Eine einfache ETH-Überweisung verbraucht 21.000 Gas, während eine komplexe DeFi-Interaktion 500.000 Gas oder mehr verbrauchen kann. Blockchains, die einfachere Transaktionen verarbeiten (oder deren Ausführung durch Parallelität optimiert wird, wie dies bei Solana, Sui und Monad der Fall ist), können bei einer gegebenen Blockgröße und Blockzeit eine höhere TPS erreichen.
Der Overhead des Konsensmechanismus wirkt sich ebenfalls auf den Durchsatz aus. Proof-of-Work-Systeme wie Bitcoin wenden erhebliche Ressourcen für das Mining auf, was die Geschwindigkeit begrenzt, mit der Blöcke sicher erzeugt werden können. Proof-of-Stake-Systeme reduzieren diesen Overhead, erfordern jedoch weiterhin Kommunikationsrunden zwischen den Validatoren. Ein Konsens nach BFT-Art (der von Blockchains wie Cosmos, Aptos und Sui verwendet wird) kann eine schnellere Finalität erreichen, erfordert jedoch in der Regel eine kleinere Validatorengruppe, was Auswirkungen auf die Dezentralisierung hat.
Was beeinflusst die Latenz?
Die Latenz einer einzelnen Transaktion setzt sich aus mehreren Komponenten zusammen: der Wartezeit im Mempool (wie lange die Transaktion in der Warteschlange verbleibt, bevor sie für einen Block ausgewählt wird), der Blockerzeugungszeit (wie häufig neue Blöcke erstellt werden), der Ausbreitungszeit (wie lange es dauert, bis der neue Block alle Knoten erreicht) und der Finalitätszeit (wie viele zusätzliche Blöcke oder Epochen vergehen müssen, bevor die Transaktion als unwiderruflich gilt).
Unter normalen Bedingungen ist die Wartezeit im Mempool minimal, da die Blockkapazität die Nachfrage übersteigt. Bei Überlastung bestimmt die Wartezeit im Mempool die Latenz, da Transaktionen um den begrenzten Platz in den Blöcken konkurrieren. Transaktionen mit höheren Gebühren werden schneller ausgewählt; Transaktionen mit niedrigeren Gebühren müssen unter Umständen mehrere Blockproduktionszyklen abwarten.
Das Finalitätsmodell ist der wichtigste Faktor für die unterschiedlichen Latenzzeiten zwischen den verschiedenen Blockchains. Blockchains mit sofortiger (deterministischer) Finalität, wie beispielsweise solche, die einen auf Tendermint basierenden Konsens nutzen, bestätigen Transaktionen in einer einzigen Konsensrunde, ohne dass eine Rückgängigmachung möglich ist. Blockchains mit probabilistischer Finalität, wie Bitcoin und Ethereum, erfordern mehrere Bestätigungen, bevor eine Transaktion als abgeschlossen gilt. Der Unterschied ist enorm: Eine Transaktion auf einer Tendermint-Blockkette ist innerhalb von Sekunden endgültig, während eine Transaktion auf Bitcoin erst nach einer Stunde zuverlässig als endgültig gilt.
Layer-2-Netzwerke machen das Latenzbild noch komplexer. Eine Transaktion auf Arbitrum oder Base wird auf der L2-Ebene schnell bestätigt (innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde bis zu einigen Sekunden), doch die zugrunde liegenden Daten werden auf der L1-Ebene von Ethereum erst dann abgerechnet, wenn der Rollup seinen Nachweis oder seinen Batch übermittelt – was Minuten bis Stunden dauern kann. Je nach den Sicherheitsanforderungen der Anwendung kann die relevante Latenz entweder die L2-Bestätigungszeit (schnell) oder die L1-Abrechnungszeit (langsam) sein.
Was ist der Unterschied zwischen Durchsatz und Latenz?
Durchsatz und Latenz lassen sich leicht verwechseln, da beide Begriffe die Geschwindigkeit beschreiben, jedoch unterschiedliche Fragen beantworten. Beim Durchsatz geht es um das Volumen: Wie viele Transaktionen kann das gesamte Netzwerk pro Sekunde verarbeiten? Bei der Latenz geht es um eine einzelne Transaktion: Wie lange dauert es, bis eine Transaktion vom Absenden bis zum Abschluss abgewickelt ist? Die beiden Größen können sich unabhängig voneinander entwickeln, weshalb Infrastrukturteams sie oft separat neben der RPC-Latenz überwachen. Die folgende Tabelle verdeutlicht den Unterschied.
Aspekt
Durchsatz
Latenz
Was damit gemessen wird
Gesamtkapazität des Netzes
Geschwindigkeit einer einzelnen Transaktion
Einheit
Transaktionen pro Sekunde (TPS)
Sekunden oder Minuten
Analogie zur Autobahn
Anzahl der Fahrzeuge pro Stunde, die auf der StraĂźe verkehren
Schnellere Transaktionsabwicklung und weniger Ăśberlastung
Hauptrisiko
Knotenressourcen und Druck zur Dezentralisierung
Lange Wartezeiten bei der Bestätigung
Wie unterscheiden sich Durchsatz und Latenz bei den verschiedenen Blockchains?
Verschiedene Blockchains liegen auf der Durchsatz- und Latenzkarte an sehr unterschiedlichen Stellen, was vor allem auf ihre Konsensmechanismen und Finalitätsmodelle zurückzuführen ist. Die folgende Tabelle enthält ungefähre Werte für mehrere weit verbreitete Netzwerke. Betrachten Sie diese als grobe Richtwerte, da sich die tatsächlichen Zahlen je nach Netzwerkbedingungen und Protokoll-Upgrades ändern können.
Blockchain
Durchsatz (TPS)
Blockzeit
Zeit bis zur Rechtskraft
Bitcoin
5 bis 7
Etwa 10 Minuten
Etwa 60 Minuten
Ethereum
15 bis 30
Etwa 12 Sekunden
Etwa 12 bis 13 Minuten
Solana
Tausende
Etwa 400 ms
Sekunden
Arbitrum
Tausende
Etwa 250 ms
Sekunden auf L2, länger, bis sich der Kurs auf L1 einpendelt
BNB Smart Chain
Dutzende bis Hunderte
Etwa 3 Sekunden
Etwa 2 bis 3 Sekunden
Kann eine Blockchain gleichzeitig einen hohen Durchsatz und eine geringe Latenz aufweisen?
Grundsätzlich ja, aber wenn man beides gleichzeitig vorantreibt, geht das meist auf Kosten von etwas anderem – meistens der Dezentralisierung. Größere Blöcke und kürzere Blockzeiten erhöhen den Durchsatz, stellen jedoch auch höhere Anforderungen an jeden Knoten, was dazu führen kann, dass der Kreis der Teilnehmer, die mithalten können, schrumpft. Dieser Konflikt ist der Kern des Abwägungsprozesses zwischen Dezentralisierung und Leistung. Eine gängige Methode, um sowohl Geschwindigkeit als auch Kapazität zu erreichen, besteht darin, die Ausführung von der Basisebene auf eine Layer-2-Blockchain zu verlagern, die schnell bestätigt, während die Abwicklung weiterhin auf einer sicheren Layer-1-Blockchain erfolgt.
Wie wirken sich NetzwerkĂĽberlastungen auf den Durchsatz und die Latenz aus?
Zu einer Überlastung kommt es, wenn diese beiden Kennzahlen aufeinanderprallen. Wenn die Nachfrage den verfügbaren Blockspeicherplatz übersteigt, stauen sich Transaktionen im Mempool, die Gebühren steigen und die Latenzzeit schießt in die Höhe – obwohl die Kette weiterhin near mit ihrem maximalen Durchsatz arbeitet. Mit anderen Worten: Das Netzwerk ist ausgelastet, aber für den einzelnen Nutzer langsam. Wenn Sie verstehen, was eine Überlastung der Blockchain verursacht und welche allgemeinen Gründe für die Verlangsamung von Blockchains verantwortlich sind, können Sie Anwendungen entwickeln, die bei einem Anstieg des Datenverkehrs nicht zum Stillstand kommen, sondern ihre Leistung auf kontrollierte Weise drosseln.
Häufig gestellte Fragen
Ist ein höherer TPS immer besser?
Nicht unbedingt. Ein hoher TPS-Wert ist nur dann von Vorteil, wenn Ihre Anwendung tatsächlich ein hohes Transaktionsvolumen generiert. Bei einer Zahlungs-App oder einem interaktiven Produkt sind eine geringe Latenz und eine schnelle Transaktionsabwicklung in der Regel wichtiger als die reine Kapazität. Welche Kennzahl Sie optimieren sollten, hängt von Ihrer Arbeitslast ab – und nicht davon, welche Zahl im Marketing am beeindruckendsten wirkt.
Bedeutet eine geringe Latenz, dass eine Transaktion endgĂĽltig ist?
Nein. Eine schnelle Bestätigung ist nicht gleichbedeutend mit Finalität. Eine Transaktion kann zwar schnell in einem Block erscheinen, ist aber dennoch rückgängig machbar, bis die Kette ihre Finalitätsschwelle erreicht hat. Bei Ketten mit probabilistischer Finalität wartet man auf mehrere Bestätigungen, während deterministische Ketten bereits nach einer einzigen Konsensrunde finalisiert sind. Die vollständige Unterscheidung finden Sie unter „Blockchain-Finalität “.
Inwiefern unterscheidet sich die RPC-Latenz von der Blockchain-Latenz?
Die Blockchain-Latenz gibt an, wie lange das Netzwerk benötigt, um eine Transaktion zu bestätigen, während die Ratenbegrenzung und die Antwortzeit des Anbieters bei jeder Anfrage Ihrer App eine zusätzliche Verzögerung auf Infrastrukturebene verursachen. Eine schnelle Blockchain kann sich dennoch langsam anfühlen, wenn Ihre RPC-Schicht überlastet ist – deshalb sind beide Schichten von Bedeutung.
Verbessern Layer-2-Rollups den Durchsatz oder die Latenz?
Beides, allerdings mit einer Einschränkung. Ein Rollup erhöht den effektiven Durchsatz und sorgt für schnelle Bestätigungen auf der L2, doch die vollständige Abwicklung zurück auf Layer 1 kann länger dauern. Ob die schnelle L2-Zeit oder die langsamere L1-Zeit die relevante Latenz darstellt, hängt davon ab, wie viel Sicherheit Ihre Anwendung erfordert.
Welche Blockchain bietet den besten Durchsatz und die geringste Latenz?
Es gibt keinen eindeutigen Sieger; es kommt darauf an, was Sie entwickeln. Solana und andere leistungsstarke Blockchains führen bei der reinen TPS-Leistung und Bestätigungszeiten unter einer Sekunde, während Blockchains mit deterministischer Finalität am schnellsten abrechnen und Bitcoin sowohl auf maximale Sicherheit als auch auf Dezentralisierung setzt. Passen Sie das Profil der Blockchain an die Anforderungen Ihrer Anwendung an, anstatt einer einzelnen Schlagzeilenzahl hinterherzujagen.
Wie „ Quicknode “ Entwicklern hilft, sich in beiden Bereichen zurechtzufinden
QuicknodeDie Infrastruktur ist sowohl für durchsatzintensive als auch für latenzempfindliche Workloads optimiert. Die Core-API bietet RPC-Zugriff mit geringer Latenz über ein global verteiltes Knotennetzwerk, das sich über mehr als 80 Blockchains erstreckt, wobei die Antwortzeiten 2,5-mal schneller sind als bei Mitbewerbern. Dies reduziert direkt die durch die Infrastruktur verursachte Latenz bei jedem RPC-Aufruf, den Ihre Anwendung ausführt. Für Blockchains, bei denen die Latenz besonders kritisch ist (wie beispielsweise die 400-ms-Slots von Solana), unterstützt Quicknode Yellowstone gRPC, das anstelle von JSON binäre Protocol Buffers verwendet, um eine schnellere Serialisierung und einen geringeren Overhead zu erzielen.
Für durchsatzintensive Workloads Quicknode Streams bewältigt die Erfassung großer Datenmengen unabhängig von der TPS der zugrunde liegenden Kette. Ganz gleich, ob Sie Ethereum mit 15 TPS oder Solana mit Tausenden von TPS indizieren – Streams liefert vollständige Blockdaten an Ihr Ziel mit garantierter Zustellung und konfigurierbarer Stapelverarbeitung für optimalen Durchsatz. Dedizierte Clusters bieten eine isolierte Infrastruktur für Anwendungen, die unter variablen Netzwerkbedingungen eine vorhersehbare Leistung benötigen, und stellen sicher, dass durch Überlastung bedingte Durchsatzspitzen die Zuverlässigkeit Ihrer Datenpipeline nicht beeinträchtigen.
