Sichere Skalierung für Ethereum

In der Welt der Blockchain-Technologie ist die Skalierbarkeit schon lange ein heisses Thema. Mit der steigenden Popularität von dApps und Smart Contracts auf Plattformen wie Ethereum wurde der Bedarf an schnelleren und besser skalierbaren Lösungen deutlich. An dieser Stelle werden Skalierungslösungen wie Rollups relevant.

Was ist Arbitrum?

Arbitrum ist eine Folge von Layer-2-Skalierungslösungen für Ethereum. Sie umfasst zwei operative Blockchains: Arbitrum One, für allgemeine DApps und Smart Contracts, und Arbitrum Nova, die sich auf Spiele und soziale Applikationen konzentriert. Beide bieten einen genehmigungsfreien Einsatz und schnellere, kostengünstige Transaktionen. Die Technologie zielt darauf ab, die Herausforderungen der Skalierbarkeit von Ethereum zu überwinden und ein effizienteres und benutzerfreundlicheres Blockchain-Ökosystem zu ermöglichen. Layer-2-Lösungen wurden entwickelt, um die Skalierbarkeits- und Überlastungsprobleme von Base-Layer-Blockchains wie Ethereum zu lösen.

Wie funktioniert Arbitrum?

Arbitrum verlagert den Grossteil der Transaktionsverarbeitung und der Ausführung von Smart Contracts vom Ethereum-Mainnet in eine zweite, darüber liegende Schicht. Diese Schicht fungiert als Skalierungslösung, indem sie mehrere Transaktionen bündelt und sie als einen einzigen Bündel an das Ethereum-Netzwerk weiterleitet. Die Bündelung von Transaktionen auf Arbitrum erfolgt off-chain, wo Smart Contracts auf hocheffiziente und parallelisierte Weise ausgeführt werden. Diese Transaktionen werden von einer Reihe von Prüfern validiert, bevor sie zusammengebündelt und als ein einziger Beweis an das Ethereum-Mainnet übermittelt werden. Wenn ein Betrug entdeckt wird, kann das gesamte Rollup zurückgenommen werden.

Das Herzstück von Arbitrums Design ist ein optimistisches Rollup, eine Layer-2-Skalierungstechnik, die schnelle, sichere und kostengünstige Transaktionen ermöglicht und gleichzeitig die Sicherheit der Ethereum-Blockchain aufrechterhält. Optimistische Rollups verwenden Betrugsnachweise anstelle der von zk-Rollups bekannten Gültigkeitsnachweise. Während Gültigkeitsnachweise den Beweis erbringen, dass ein Zustandsübergang korrekt ist, sind Betrugsnachweise mit einer Streitzeitverzögerung verbunden und liefern den Beweis, dass ein Zustandsübergang falsch war. Somit verwenden sie einen "optimistischen" Ansatz zur Transaktionsüberprüfung. Anstatt jede Transaktion im Ethereum-Hauptnetzwerk auszuführen und zu validieren, gehen optimistische Rollups standardmässig von der Gültigkeit der Transaktionen aus und greifen nur im Falle von Streitigkeiten auf die On-Chain-Verifizierung zurück. Damit gewährleistet Arbitrum die Sicherheit der Transaktionen und Smart Contracts, indem es die Sicherheitsgarantien von Ethereum nutzt. Im Falle einer Streitigkeit können alle einen Betrugsnachweis an das Ethereum-Mainnet übermitteln, wodurch ein On-Chain-Verifizierungsprozess ausgelöst wird. Dieser Mechanismus stellt sicher, dass betrügerische oder ungültige Transaktionen abgefangen und bestraft werden, so dass die Integrität des Systems gewahrt bleibt.

Der Lebenszyklus einer Transaktion sieht wie folgt aus: Nach dem Senden einer Transaktion sendet der Sequencer ein Transaktionsbündel an Ethereum, die Validatoren verarbeiten dann die Transaktionen und stellen Behauptungen auf, woraufhin die Behauptungen überprüft und gegebenenfalls als Betrug nachgewiesen werden. Schliesslich wird die Behauptung bestätigt.

Arbitrum ist so konzipiert, dass es mit bestehenden Ethereum Smart Contracts vollständig kompatibel ist. Entwickler können ihre Verträge ohne grössere Änderungen auf Arbitrum portieren, was einen nahtlosen Übergang zur Layer-2-Lösung ermöglicht.

Wie schneidet Arbitrum im Vergliech zu anderen Rollups ab?

Während Rollups noch eine relativ neue Art der Skalierung von Base-Layer-Blockchains sind, gibt es eine Menge Konkurrenz. Arbitrum gehört zu den am meisten genutzten und angenommenen Rollups und dominiert den Rollup-Marktanteil. In Bezug auf die On-Chain-Aktivitäten sticht Arbitrum unter den alternativen Layer-Two-Lösungen hervor und steht sowohl beim Volumen der dezentralen Exchanges (DEX) als auch beim Total Value Locked (TVL) an erster Stelle. Darüber hinaus hat Arbitrum den grössten Fortschritt in Richtung einer vollständigen Dezentralisierung und der Beseitigung von Vertrauensvoraussetzungen unter den allgemeinen optimistischen Rollups erzielt, da Arbitrum One von Vitalik Buterin in seiner Roadmap für Rollups, die die „Stützräder“ abnehmen, als das einzige Stage-1-Rollup seiner Klasse definiert wird.

Während die Gebühren auf Arbitrum in ETH bezahlt werden, wird der ARB-Token selbst für die Governance des Ökosystems verwendet.

Was ist der Nutzen des ARB-Token?

Die Inhaber von ARB-Token bilden die DAO, die dann über Protokoll-Upgrades innerhalb der Smart-Contract-Landschaft entscheidet, neue Layer-Two-Chains mit dem Arbitrum-Stack genehmigt, die Schatzkammer verwaltet und Validatoren für die Layer-Two-Chains wählt. Dank seines bedeutenden Einflusses auf die Vermögenswerte der Plattform und zukünftige Entwicklungen hat sich der ARB-Token als wertvoller Bestandteil des grösseren Ethereum-Ökosystems etabliert.

Arbitrum und das Dencun-Upgrade

Soweit wir wissen, wird Ethereum bald einen zusätzlichen Afterburner für Rollups einbauen, der sie effizienter und billiger macht. Das bevorstehende Ethereum Cancun-Deneb (Dencun) Upgrade mit Proto-Danksharding als Herzstück wird eine billigere Speicherung von Transaktions- und Zustandsnachweisdaten auf der Konsensschicht von Ethereum ermöglichen. Diese temporäre Datensenke ist entscheidend für die Beilegung von Streitigkeiten und wird dazu beitragen, Transaktionen auf Arbitrum noch billiger und skalierbarer zu machen.

Für dieses Upgrade wird ein Geheimnis benötigt, mit dem die Integrität, der auf Ethereum gespeicherten Daten kryptografisch gesichert wird. Dieses Geheimnis wird in einer Multi-Party-Zeremonie mit mehr als 100'000 Teilnehmern erstellt. Solange eine ehrliche Partei an der Zeremonie teilnimmt, ist das Geheimnis sicher (siehe https://ceremony.ethereum.org/ für weitere Details).

Auch Bitcoin Suisse hat dazu beigetragen. Wir haben unseren internen Prozess für Seed-Zeremonien verwendet, um sicherzustellen, dass niemand, nicht einmal wir selbst, das bereitgestellte Geheimnis kannte. Anstatt die Website zu nutzen, haben wir uns für einen alternativen Client entschieden, bei dem wir das Geheimnis nicht manuell eingeben müssen. Kurz zusammengefasst wurden die folgenden Schritte durchgeführt:

• Ein Notebook wurde mehrfach gesäubert und direkt über die Microsoft-Cloud installiert.
• Ein Skript holte sich direkt zufällige, mit atmosphärischem Rauschen erzeugte Geheimnisse aus einer externen Quelle.
• Diese Geheimnisse wurden pseudozufällig neu gemischt, zu einem Geheimnis zusammengefasst und der Zeremonie zur Verfügung gestellt.
• Nach der Zeremonie wurde das Notebook mehrfach gelöscht.

Der gesamte Prozess wurde in einer 4-Augen-Zeremonie überwacht, die von unserem Head Risk orchestriert wurde. Durch die Teilnahme an der Zeremonie hat Bitcoin Suisse sichergestellt, dass das für das kommende Ethereum-Upgrade verwendete Geheimnis sicher ist und wir den darauf aufbauenden Layer-2-Lösungen weiter vertrauen können. Jeder Teilnehmer ist wichtig - wenn es auch Ihnen wichtig ist, besuchen Sie den oben genannten Link zur Zeremonie.