Leestijd: 5 min

Overzicht

Ethereum, de populairste blockchain, kampt al geruime tijd met schaalbaarheidsproblemen. De hoge gasvergoedingen als gevolg van overbelasting vormen daarbij het grootste knelpunt. Naarmate de kosten voor het gebruik van het netwerk stijgen, zijn er tal van oplossingen voor schaalbaarheid in het leven geroepen. In deze gids bespreken we vandaag enkele schaalbaarheidsoplossingen voor Ethereum en gaan we dieper in op rollups.

Liever een videohandleiding? Volg Radek en leer in 6 minuten alles over Ethereum-rollups.

Abonneer je op ons YouTube-kanaal voor meer video's!Abonneren

Oplossingen voor de schaalbaarheid van Ethereum

Het belangrijkste doel van alle schaalbaarheidsoplossingen voor Ethereum is het verhogen van de transactiesnelheid en de doorvoercapaciteit zonder afbreuk te doen aan het gedecentraliseerde karakter van de blockchain.

Er zijn twee belangrijke richtingen waarin deze schaalbaarheidsoplossingen worden onderzocht:

• Schaalbaarheid op de blockchain.
• Off-chain schaalbaarheid.

Schaalbaarheid op de blockchain

On-chain- of Layer 1-schaalbaarheidsoplossingen hebben betrekking op het vergroten van de capaciteit van de kernlaag van de blockchain, meestal door het aantal transacties te verhogen dat in een blok past. In het geval van Ethereum zou on-chain-schaalbaarheid betekenen dat het protocol van het Ethereum-mainnet moet worden aangepast. Het vergroten van de hoeveelheid gegevens/transacties die in een Ethereum-blok passen, zou ook de hardware-eisen voor het draaien van een node verhogen, wat bij sommige critici tot bezwaren tegen deze schaalbaarheidsoplossing leidt. Het kan het aantal nodes beperken en de decentralisatie beïnvloeden. Maar met Ethereum 2 komt het concept van sharding; sharding is het proces waarbij de Ethereum-infrastructuur/database wordt opgesplitst. Dit zal de belasting van de nodes verminderen door het werk te verdelen; het is een veel breder concept.

Off-chain schaalbaarheid

Off-chain schaalbaarheidsoplossingen zijn bedoeld om de primaire blockchain van laag 1 indirect schaalbaar te maken door extra lagen toe te voegen voor de verwerking van transacties, zonder gebruik te maken van de eigenlijke kernblockchain. Bij off-chain schaalbaarheid wordt de hoofdlaag van de blockchain gebruikt als vertrouwens- en arbitragelagen. Off-chain schaalbaarheid wordt vaak aangeduid als Layer 2-schaalbaarheid, omdat er een extra laag bovenop de hoofdlaag van Ethereum wordt toegevoegd. 

Layer 2-schaalbaarheid wordt gezien als een directe oplossing voor de schaalbaarheidsproblematiek van Ethereum, aangezien hiermee de decentralisatie behouden blijft – en dat is het allerbelangrijkste voor de Ethereum-gemeenschap. Voor Layer 2-oplossingen is echter extra hardware of complexe software nodig, waardoor het langer duurt voordat de effecten ervan merkbaar zijn in de netwerken. Layer 2-oplossingen ontlenen hun beveiliging aan Ethereum en kunnen op maat worden ontwikkeld en beheerd door een individu, een organisatie of een gemeenschap, afhankelijk van de specifieke toepassingen. 

Hieronder volgen enkele soorten oplossingen: 

• Sidechains: Sidechains zijn EVM-compatibele blockchains die via bruggen met Ethereum zijn verbonden. Ze hebben hun eigen consensusprotocol en blokparameters.

• Rollups: Rollups voeren transacties uit buiten de hoofdblockchain van Ethereum en sturen de transactiegegevens terug naar het hoofdnetwerk van Ethereum.

• Statuskanalen: Statuskanalen maken gebruik van multisig-kanalen om transacties tussen partijen buiten de hoofdketen af te wikkelen en de status naar de hoofdblockchain te verzenden. Deze zijn zeer veilig, maar zijn bedoeld voor specifieke toepassingen.

• Plasma: Plasma is een framework waarin er sidechains zijn die aan de hoofdblockchain van Ethereum zijn gekoppeld, en die via een rootcontract met de Ethereum-blockchain zijn verbonden; dit contract registreert de huidige toestand en legt de regels voor de childchains vast.

Roll-ups

Enerzijds zijn er laag-2-oplossingen, zoals kanalen, die volledig worden beveiligd door het beveiligingssysteem van Ethereum, maar alleen geschikt zijn voor een specifieke reeks toepassingen; sidechains daarentegen zijn doorgaans EVM-compatibel en kunnen algemene toepassingen opschalen, maar het grootste nadeel is dat ze voor hun beveiliging niet op Ethereum vertrouwen, maar in plaats daarvan een eigen consensusmodel hanteren.

Rollups proberen het beste van beide werelden te combineren door een universele oplossing te bieden die tegelijkertijd de veiligheid van Ethereum behoudt. Rollups verwerken de transacties buiten het hoofdnetwerk van Ethereum, maar sturen de transactiegegevens terug naar het Ethereum-netwerk en ontlenen hun veiligheid nog steeds aan het Ethereum-protocol. Elke rollup heeft zijn eigen specifieke contracten die op het hoofdnetwerk van Ethereum zijn geïmplementeerd. Rollups voeren de transacties buiten de keten uit, voornamelijk op een rollup-specifieke keten, waarna de transactiegegevens worden gebundeld, gecomprimeerd en naar de hoofdketen van Ethereum worden verzonden; dit vermindert de belasting van het hoofdnetwerk van Ethereum bij het daadwerkelijk verwerken van die transacties.

Dit draagt bij aan het verlagen van de kosten en het stimuleren van de acceptatie van blockchain door de deelname te vergroten. Rollups maken het bovendien mogelijk om alle bestaande Ethereum-smartcontracts met weinig of geen aanpassingen naar een rollup over te zetten. 

Soorten roll-ups

Rollups lijken een veelbelovende oplossing voor het schaalbaarheidsprobleem van Ethereum, maar hoe kunnen we ervoor zorgen dat de transactiegegevens die door rollups op Ethereum worden geplaatst, geldig zijn? Verschillende soorten rollups pakken dit op een andere manier aan. Op basis hiervan zijn er twee soorten rollups: optimistische rollups en ZK-rollups.

Optimistische roll-ups:

Optimistische rollups gaan, zoals de naam in eerste instantie suggereert, ervan uit dat de transactiegegevens die bij het Ethereum-netwerk worden ingediend, correct en geldig zijn. Wanneer er sprake is van een ongeldige transactie, vindt er een geschillenbeslechting plaats. Een partij dient een batch transactiegegevens in bij Ethereum, en wanneer iemand een frauduleuze transactie ontdekt, kan hij of zij een fraudebewijs tegen die transactie indienen. Hierbij hebben beide partijen – zowel degene die de batch transactiegegevens indient als degene die het fraudebewijs indient – hun ETH ingezet. Dit betekent dat wangedrag van een van beide partijen zou leiden tot verlies van hun ETH. Telkens wanneer een fraudebewijs wordt ingediend, wordt de verdachte transactie opnieuw uitgevoerd, ditmaal op het hoofdnetwerk van Ethereum. Om ervoor te zorgen dat de transactie wordt herhaald in exact dezelfde toestand als toen deze oorspronkelijk op de rollup-keten werd uitgevoerd, wordt een managercontract aangemaakt dat bepaalde functieaanroepen vervangt door een toestand uit de rollup. 

Voorbeelden: Optimism, Arbitrum.

ZK-rollups:

ZK-rollups, of Zero-Knowledge-rollups, beschikken – in tegenstelling tot Optimistic rollups – niet over een mechanisme voor geschillenbeslechting. Ze maken gebruik van een slimme cryptografische techniek: Zero-Knowledge-bewijzen. In dit model bevat elke batch transacties die naar Ethereum wordt verzonden een cryptografisch bewijs, een zogenaamd SNARK (Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge), dat wordt geverifieerd door een contract dat op het Ethereum-hoofdnetwerk is geïmplementeerd. Dit contract houdt de status bij van alle overboekingen op de rollups-keten, en deze status kan alleen worden bijgewerkt met een geldigheidsbewijs. Dit betekent dat alleen het geldigheidsbewijs op het Ethereum-hoofdnetwerk hoeft te worden opgeslagen in plaats van omvangrijke transactiegegevens, waardoor zk-rollups relatief sneller en goedkoper zijn.

Voorbeelden: Loopring, STARKWARE, zkSync. 

Conclusie

Als je tot hier bent gekomen, weet je nu iets meer over schaalbaarheidsoplossingen voor Ethereum en een stuk meer over rollups.

Schrijf je in voor onze nieuwsbrief voor meer artikelen en handleidingen over Ethereum. Als je feedback hebt, neem dan gerust contact met ons op via Twitter. Je kunt ook altijd met ons chatten op onze Discord-communityserver, waar je enkele van de coolste ontwikkelaars tegenkomt die je ooit zult ontmoeten :)

We ❤️ feedback!

Laat het ons weten als je feedback hebt of suggesties voor nieuwe onderwerpen. We horen graag van je.