Was sind Bitcoin Layer-2-Projekte? – Skalierung der führenden Kryptowährung

Seit Satoshi Nakamoto 2008 das Bitcoin-Whitepaper veröffentlichte, hat sich BTC zum Fundament des verifizierbaren Webs entwickelt und die gesamte Blockchain-Industrie ins Leben gerufen. Bitcoin führte das Konzept dezentraler Netzwerke über die Blockchain ein und ist bis heute mit großem Abstand die größte Kryptowährung. Trotz seines Erfolgs wird das Wachstum von Bitcoin durch Skalierungsprobleme eingeschränkt, die sich in hohen Transaktionsgebühren und Netzwerküberlastungen äußern. Sobald neue Innovationen wie Ordinals auftauchen, kann der plötzliche Anstieg der Aktivität das Netzwerk stark belasten. Um diese Herausforderungen zu bewältigen, arbeiten Entwickler an Layer-2-Netzwerken für Bitcoin – obwohl das Netzwerk ursprünglich keine Smart Contracts unterstützte.

Was sind Layer-2-Netzwerke für Bitcoin?

Es ist wichtig zu verstehen, dass die Skalierungsprobleme von Bitcoin eher als „Feature“ denn als „Bug“ betrachtet werden können. Schließlich sind die Einfachheit des Bitcoin-Netzwerks und sein Fokus darauf, als globale, zensurresistente und dezentrale Währung zu fungieren, entscheidende Faktoren für seine beispiellose Sicherheit und Widerstandsfähigkeit.

Bitcoin Layer-2-Lösungen sind Protokolle, die die Skalierbarkeit des Bitcoin-Netzwerks verbessern, indem sie die Effizienz von Transaktionen steigern. Diese Systeme verarbeiten Transaktionen außerhalb der Haupt-Blockchain, wodurch Überlastungen reduziert und Gebühren gesenkt werden. Sie nutzen Bitcoin als Gas-Token für ihre Abläufe und verlassen sich auf die Bitcoin-Blockchain für die endgültige Abwicklung, wodurch Sicherheit und Dezentralisierung gewährleistet bleiben.

Layer-2-Netzwerke verwenden unterschiedliche Methoden zur Skalierung, haben jedoch eine gemeinsame Voraussetzung: Wenn Transaktionen auf der Haupt-Blockchain abgewickelt werden, muss ein kryptografischer Nachweis erbracht werden, um die Integrität der vorgeschlagenen Änderungen zu bestätigen. Dieser Nachweis kann entweder im Voraus oder nachträglich erbracht werden, um sicherzustellen, dass die Blockchain weiterhin vertrauenswürdig und präzise bleibt.

Krypto-Enthusiasten sind möglicherweise eher mit Layer-2-Netzwerken für Ethereum vertraut, doch es gibt wesentliche Unterschiede zwischen den Skalierungslösungen für ETH und BTC. Während Ethereum Layer-2-Projekte in erster Linie darauf abzielen, die Effizienz des Netzwerks zu verbessern, verfolgen Bitcoin Layer-2-Initiativen einen doppelten Zweck: Sie erhöhen nicht nur die Transaktionskapazität von Bitcoin, sondern erweitern auch seine Funktionalität für neue Anwendungen.

Da Bitcoin keine eigene virtuelle Maschine besitzt, entwickeln Layer-2-Projekte Ausführungsschichten, die virtuelle Maschinen integrieren – einige davon sind sogar mit Ethereums EVM kompatibel. Diese Innovation verleiht dem Bitcoin-Netzwerk indirekt eine virtuelle Maschinenfähigkeit und ermöglicht Smart Contracts sowie fortschrittliche Anwendungen, die normalerweise mit modernen Blockchains in Verbindung gebracht werden.

Arten von Bitcoin Layer-2-Protokollen

State Channels

State Channels ermöglichen es Nutzern, hohe Transaktionsgebühren zu vermeiden, indem sie Transaktionen off-chain durchführen. In dieser Layer-2-Struktur sperren zwei Parteien eine bestimmte Menge Bitcoin in einer Multi-Signatur-Adresse, um Zahlungen zwischen sich abzuwickeln. Alle Transaktionen innerhalb des Kanals werden intern erfasst und erst bei der Schließung des Kanals finalisiert. Zu diesem Zeitpunkt wird der endgültige Status signiert und an die Bitcoin-Blockchain übermittelt.

Indem Transaktionen off-chain bleiben und nur die Eröffnungs- und Abschlussbilanzen an das Bitcoin-Netzwerk gesendet werden, ermöglichen State Channels den Teilnehmern, ohne die üblichen Mainnet-Gebühren zu handeln.

Rollups

Layer-2-Rollups verlagern die Transaktionsausführung und Datenspeicherung von der Bitcoin-Blockchain auf eine separate Rollup-Kette oder -Schicht, während sie sich weiterhin auf Bitcoin für Datenverfügbarkeit und Konsens verlassen.

Dieses Verfahren funktioniert, indem Transaktionen auf der Rollup-Kette ausgeführt, die Daten komprimiert und anschließend in der Bitcoin-Blockchain verankert werden. Anstatt Transaktionen direkt an die Bitcoin-Blockchain zu senden, übermitteln Nutzer sie an die Rollup-Kette. Nachdem eine Gruppe von Transaktionen off-chain verarbeitet wurde, fasst das Rollup die Daten zu einem kompakten kryptografischen Nachweis zusammen.

Dieser Nachweis wird dann periodisch als einzelne Transaktion an die Bitcoin-Blockchain gesendet, wo ein Verifizierungsmechanismus die Änderungen überprüft und anwendet.

Sidechains

Eine Sidechain ist eine eigenständige Blockchain mit einem eigenen Konsensmechanismus, die über eine Two-Way-Peg-Verbindung mit Bitcoin verknüpft ist. Diese Verbindung ermöglicht den Transfer von Vermögenswerten oder Guthaben zwischen den beiden Netzwerken.

Während viele Sidechains Bitcoin als primäre Währung nutzen, können sie auch eigene native Token ausgeben. Da sie als unabhängige Netzwerke agieren, bieten Sidechains oft schnellere Transaktionen und unterstützen fortschrittliche Funktionen wie Smart Contracts.

Allerdings werden Sidechains nicht immer als echte Layer-2-Lösungen angesehen, da ihre Transaktionen nicht direkt von der Bitcoin-Blockchain verifiziert werden. Einige Sidechains nutzen jedoch die Sicherheit von Bitcoin oder wickeln Transaktionen periodisch auf der Haupt-Blockchain ab, um Vertrauen und Interoperabilität zu stärken.

Führende Bitcoin-Skalierungslösungen

Lightning Network

Das derzeit wohl bekannteste Bitcoin-Scaling-Projekt ist das Lightning Network. Diese Layer-2-Lösung basiert auf State Channels und ermöglicht es, Transaktionen zwischen zwei Parteien off-chain durchzuführen.

Das Lightning Network besteht aus Nodes, die Lightning-Software ausführen und Wallets miteinander verbinden. Für jede Transaktionssitzung wird ein neuer Kanal eingerichtet, indem Bitcoin in einer Multi-Signatur-Adresse gesperrt wird. Die Parteien führen dann Transaktionen mit den in dieser Adresse hinterlegten Mitteln durch, während die Lightning-Software die Wallets dynamisch ausgleicht.

Dieses System ermöglicht eine unbegrenzte Anzahl von Transaktionen, während nur eine einzige On-Chain-Gebühr anfällt – dadurch werden die Kosten gesenkt und hochfrequente Transaktionen ermöglicht.

Stacks

Ein weiteres bekanntes Bitcoin Layer-2-Protokoll ist Stacks. Dabei handelt es sich um eine halbunabhängige Bitcoin-Sidechain, die mit einem eigenen Konsensmechanismus namens Proof of Transfer (PoX) arbeitet. PoX kombiniert Elemente von Proof of Stake und Proof of Burn und verbindet Bitcoin-Miner mit Nutzern des Stacks-Netzwerks.

Das Stacks-Netzwerk wickelt Transaktionen nicht direkt auf der Bitcoin-Blockchain ab, sondern nutzt Bitcoin-Miner zur Validierung von Transaktionen auf seiner eigenen Schicht. Dadurch erweitert es sein Validator-Netzwerk.

Stacks verfügt zudem über eine Brücke, die BTC-Transfers zwischen seinem Netzwerk und der Bitcoin-Blockchain ermöglicht. Übertragene BTC werden dabei als sBTC dargestellt. Dieses System erlaubt fortschrittliche Smart-Contract-Funktionalitäten und unterstützt dezentrale Anwendungen (dApps) sowie Smart Contracts direkt auf dem Stacks-Netzwerk.