Layer 1 blockchains zoals Bitcoin en Ethereum hebben nog steeds een schaalbaarheidsprobleem. Ze kunnen niet veel transacties per seconde verwerken. The Bitcoin blockchain kan nog maar steeds 3 tot 7 transacties per seconde (TPS) verwerken. Bij de Ethereum blockchain ligt dat rond de 15 TPS. Zeker voor de blockchain gaming platformen en hum smart contracts zijn dit niet bepaald indrukwekkende snelheden. Daar kunnen hun games niet op draaien. Veel blockchain games zijn echter wel op Ethereum gebouwd, omdat Ethereum een grote veiligheid biedt. Een van de oplossingen voor dit probleem zijn de layer 2 oplossingen. Deze kunnen kleine transacties snel verwerken en bieden goedkope of zelfs gratis microbetalingen aan. Bovendien verminderen ze het verkeer op het hoofdnetwerk.
In deze blog ga ik het over layer 2 oplossingen hebben en tegelijkertijd over verschillende games en projecten met hun tokens die hiervan gebruikmaken. Ik ga je uitleggen wat layer 2 oplossingen precies zijn en hoe ze werken. Het is best wel een beetje technisch af en toe, maar ik zal het zo eenvoudig mogelijk uitleggen zodat het makkelijk te begrijpen is.
Layer 2 projecten staan in de belangstelling omdat de hele blockchain gaming industrie aan het boomen is. De blockchain gaming industrie kan wel eens de sleutel zijn voor massa-acceptatie van crypto en blockchain. Dus is het zeker de moeite waard om hier eens dieper in te duiken.
Let op: hou er rekening mee dat de onderstaande tekst over ‘layer 2 oplossingen’ evenals de toelichting hierop op geen enkele manier als advies opgevat mag worden. De keuze voor óf en op welke manier je (crypto) wilt traden en welke keuzes je maakt qua belegging ligt bij jou en bij jou alleen. Wij zijn geen financieel adviseurs.
Coverfoto is van het Finematics YouTube kanaal.
Hier kun je eerst een video bekijken die laat zien hoe layer 2 oplossingen werken.
Wat zijn layer 2 oplossingen?
Layer 2 oplossingen zijn protocols die bovenop een layer 1, een bestaande blockchain, gebouwd zijn. Ze verhogen de transactie snelheid en schaalbaarheid, problemen waar een layer 1 mee te kampen heeft. Hiermee ontlasten ze ook de druk op het mainnet. Layer 2 oplossingen worden veel gebruikt door games die met blockchain technologie gebouwd zijn. Deze games hebben een snelle transactie snelheid nodig voor de smart contracts. Bitcoin kan 3-7 TPS verwerken en Ethereum 15TPS. Dat is bij lange niet snel genoeg voor deze games want zij hebben soms duizenden TPS nodig. Layer 2 oplossingen bieden deze optie en bovendien kunnen ze goedkope of zelfs gratis gas kosten aanbieden. Het gaat dan wel om microtransacties, ofwel kleine transacties. Dat is precies wat bijvoorbeeld games nodig hebben, veel kleine transactie die snel verwerkt moeten worden, zodat de game niet vertraagd wordt.
Niet elke transactie wordt nu op de layer 1 blockchain verwerkt, maar in plaats daarvan op een layer 2. Regelmatig worden nu pakketten met een grote hoeveelheid transacties via een brug naar de blockchain gestuurd om daar opgeslagen te worden. Dit ontlast de layer 1 blockchain en deze hoeft minder (reken) werk te verrichten.
Deze transacties zijn bijvoorbeeld betalingen op een game marktplaats, zoals het kopen of verkopen van in-game voorwerpen. Alle transacties van een layer 2 vinden onafhankelijk plaats van een layer 1 en worden daarom ook off-chain schaalbaarheidsoplossingen genoemd. Het voordeel hiervan is dat er geen belangrijke veranderingen aan de originele blockchain nodig zijn, want de layer 2 is als het ware als een extra laag toegevoegd. Hierdoor kunnen de layer 2 oplossingen een hoge doorvoer van transacties verwerken zonder de veiligheid van de originele blockchain op te geven. Dit laatste is dan weer belangrijk voor de layer 2 oplossingen, want Ethereum biedt een grote en goede veiligheid.
Layer 2 oplossingen en Ethereum
Omdat Ethereum de mogelijkheid biedt om met smart contracts te werken, zien we dat de meeste layer 2 oplossingen ook op Ethereum gebouwd worden. Dit in tegenstelling tot Bitcoin, waar tot nu toe alleen maar hele eenvoudige smart contracts op gebouwd kunnen worden. Op Ethereum kunnen veelzijdigere en complexe smart contracts gebouwd worden, die bijvoorbeeld ook door DeFi gebruikt worden.
Hieronder is een goede grafiek te zien met layer 2 oplossingen.
Welke andere oplossingen zijn er voor layer 1 problemen?
Naast layer 2 oplossingen, zijn er ook andere oplossingen die hetzelfde probleem op een andere manier proberen op te lossen. Laten we eens gaan kijken naar deze oplossingen, met hun voor- en nadelen, en welke projecten deze oplossing aandragen.
The Lightning Network
The Lightning Network heeft zijn eigen nodes en software en is een layer 2 oplossing. Het werkt met de Bitcoin blockchain, maar Litecoin gebruikt het bijvoorbeeld ook. Het lost inderdaad schaalbaarheid op, je kunt er ook microbetalingen mee maken en het geeft goede privacy. Het werkt door middel van zogenaamde kanalen of state channels.
Het heeft echter ook diverse nadelen, bijvoorbeeld dat de toepassingen van dit netwerk gelimiteerd zijn. De liquiditeit van het Lightning Network is het grootste probleem, de hoeveelheid crypto dat door een kanaal kan worden verstuurd is gelimiteerd. Ook moet iedereen die aan een state channel deelneemt, elke transactie ondertekenen. Celer Network maakt bijvoorbeeld gebruik van state channels.
Ethereum Plasma
Ethereum Plasma gebruikt een rangorde die uitziet als een boom met vertakkingen. Hierdoor kunnen kleinere ‘chains’ gebouwd worden, een soort van minikopieën van de Ethereum blockchain, die ‘kinderen’ genoemd worden. Ze zijn vergelijkbaar met smart contracts en sidechains, maar ze werken anders.
Een nadeel van Plasma is het Mass Exit probleem. Dit is als veel gebruikers op hetzelfde moment terug naar de Ethereum blockchain willen gaan. Dit veroorzaakt verstoppingen in het netwerk. OmiseGo (OMG) maakt gebruik van Plasma.
Sidechains
Een sidechain is een soort hybride oplossing tussen layer 1 en layer 2 oplossingen voor schaalbaarheid. Het is een eigen blockchain, die met een andere blockchain, zoals Ethereum verbonden zijn. Dit gebeurt met een two-way peg (2WP). Een 2WP is een protocol dat een open transfer mogelijk maakt tussen een layer 1 naar een layer 2. Het heeft echter een zekere mate van vertrouwen van een derde partij of tussenpersoon nodig.
Het nadeel van een sidechain is het blockchain trilemma. Om grotere schaalbaarheid te bereiken, zijn er concessies aan veiligheid en decentralisatie die gemaakt moeten worden. Zo zijn ze over het algemeen niet afhankelijk van de hoofdblockchain voor veiligheid. Juist daardoor worden ze als minder veilig ervaren. Polygon (MATIC) is een voorbeeld van een sidechain.
Parachains
Parachains is een afkorting voor ‘parallel chains’. Het zal dan ook niet echt als een verrassing komen dat deze parallel lopen in een systeem waar blockchains onderling met elkaar verbonden zijn. Ze zijn allemaal ontworpen met hetzelfde kader waardoor ze ook allemaal dezelfde beveiligingskenmerken hebben. Bovendien zijn ze allemaal verbonden met de layer 1 blockchain. Ze zijn in staat om ieder voor zich zelfstandig te handelen, met de applicatie waarvoor ze gebouwd zijn. Het zijn eerder oplossingen op layer 1 voor schaalbaarheid en zijn geen layer 2. Dit is het idee achter Polkadot.
Parachains worden per opbod verkocht en kunnen daarom duur worden. Tot nu toe zijn parachains twee keer gehackt voor miljoenen van dollars.
Ethereum 2.0
Het langverwachte Ethereum 2.0 of Serenity. Deze update van Ethereum gaat het Proof of Stake consensus mechanisme gebruiken, een veel eco vriendelijkere manier om overeenstemming te bereiken. Deze update wordt over diverse jaren uitgesmeerd en moet uiteindelijk leiden tot grotere schaalbaarheid, en snellere transacties op Ethereum. De schaalbaarheid wordt opgelost door gebruik te maken van sharding. Hierbij kan de TPS verhoogd worden tot 100.000 TPS.
Bij sharding worden grote gegevensbestanden gepartitioneerd en opgedeeld in kleinere en snellere deeltjes die shards heten. Vergelijk het met een supermarkt waar maar één kassa open is. Iedereen moet nu lang wachten aan de kassa voordat hij of zij aan de beurt is om te betalen. Als de supermarkt echter meerdere kassa’s tegelijkertijd openmaakt, kunnen de klanten veel sneller doorstromen en betalen en sparen ze tijd.
Het probleem voor Ethereum 2.0 is dat het hele proces erg lang duurt en er komen steeds nieuwe projecten bij die een stukje markt van Ethereum wegsnoepen. Er zijn al diverse zogenaamde Ethereum killers geweest, maar tot nu toe weet Ethereum zijn toppositie goed te verdedigen.
Welke layer 2 oplossingen zijn er?
Layer 2 oplossingen krijgen hun veiligheid van de hoofdblockchain waarop ze gebouwd zijn. Dit in tegenstelling tot bijvoorbeeld sidechains, die krijgen hun veiligheid van een ander netwerk of andere validators. Er zijn twee verschillende layer 2 oplossingen, zero-knowledge of ZK rollups en optimistic rollups.
Beide rollups verwerken transacties off-chain en als ze klaar zijn sturen de transacties weer terug naar het mainnet van Ethereum.
Er zijn verschillende voordelen bij het gebruiken van rollups als een layer 2 oplossing.
- Hogere transactie snelheid — Van de 15 TPS op Ethereum gaat het naar 1000-4000 TPS.
- Snellere transactie bevestiging — De transacties worden niet op het mainnet verwerkt, maar op de layer 2.
- Meer veiligheid — Omdat layer 2 de veiligheid krijgt van het mainnet, worden ze als veiliger beschouwd dan andere oplossingen.
Steeds meer nieuwe layer 2 oplossingen komen op de markt. Starkware, Optimism, Immutable X en Arbitrum zijn hiervan voorbeelden. Zij bieden aan veel crypto beurzen en platformen de mogelijkheid om het Ethereum netwerk te blijven gebruiken.
Wat zijn zero-knowledge of ZK rollups?
Een ZK Rollup maakt gebruikt van een validiteitsbewijs. Er zijn geen geschillenbeslechtingen nodig zoals bij optimistic rollups, die ik ook zo meteen uitleg. In plaats daarvan wordt een cryptografie gebruikt die SNARK heet en dit staat voor ‘succinct non-interactive argument of knowledge’. In het Nederlands vertaald betekent dit ‘beknopte niet-interactieve argument van kennis’.
Bundels met ZK rollups kunnen snel door het mainnet goedgekeurd worden. Ongeldige bundels kunnen meteen worden afgewezen en hoeven niet lang te wachten zoals bij optimistic rollups. Het nadeel van ZK rollups is dat ze een complexe uitvoering hebben vanwege de EVM-compatibiliteit. Ze gebruiken ook meer computer energie om berekeningen te maken.
ZK rollups zijn layer 1 gegevens bundels die naar de layer 2 gestuurd worden om daar verwekt en berekend te worden. Ze produceren elke minuut nieuwe blokken en kunnen 2000 TPS verwerken. Bij ZK rollups kunnen alle betrokken partijen bij het verificatieproces weten dat ze dezelfde informatie hebben, zonder dat ze deze informatie moeten prijsgeven.
Zo wordt er onder meer gebruikgemaakt van Merkle trees. Dit is een belangrijke wiskundige structuur die ervoor zorgt dat niemand de gegevens kan vervalsen van de informatie die ZK rollups on-chain hebben. Van de twee Merkle Trees die ZK rollups hebben, zorgt er eentje ervoor dat de accounts worden opgeslagen en de andere Merkle Tree slaat saldi op. Deze Merkle Trees zijn on-chain opgeslagen in een smart contract. Omdat ze alleen maar de hoogstnodige informatie opslaan, worden ze minder vaak gevraagd om informatie te delen dan een layer 1. Het mainnet heeft daarom een stuk minder rekenkracht nodig en spaart daardoor tijd. Hierdoor verbruikt de blockchain minder vermogen voor validatie en gaan de gas kosten omlaag.
Immutable X en Loopring maken gebruik van ZK rollups.
Deze 17 minuten lange minuten video geeft een goede uitleg over rollups.
Wat zijn optimistic rollups?
Optimistic rollups werken met fraude bewijzen. Wat dit betekent, is om minimale gegevens naar de layer 1 te sturen en dan aan te nemen (optimistisch) dat de informatie juist is. Als de transactie dan als geldig bestempelt wordt, gebeurt er verder niets. Een netwerk van externe validators controleert de Merkle Trees om ervoor te zorgen dat de informatie correct is, voordat de ‘staat’ geüpdatet wordt. Is de informatie echter ongeldig, moet deze informatie geïdentificeerd worden, de staat teruggedraaid worden en de afzender bestraft worden. Dit wordt bereikt door een ‘geschillenbeslechtingssysteem’ (“dispute resolution system”).
Het grote nadeel van optimistic rollups is dat het lang duurt voordat gebruikers hun crypto terug kunnen krijgen op de layer 1 blockchain. Optimistic rollups zijn afhankelijk van externe validators om de Merkle Trees te controleren. Voordat een staat opgewaardeerd kan worden, hebben ze een langere tijd nodig om alles te controleren op juistheid. Dat kan zomaar een paar weken duren. Alle netwerk deelnemers moeten namelijk allemaal hun bewijs overleggen, voordat een transactie goedgekeurd kan worden. Dit in tegenstelling tot ZK rollups, waar een conflict meteen opgelost kan worden.
Een voordeel van optimistic rollups is dat ze algemener zijn en smart contracts kunnen ondersteunen. Dit gebeurt op dezelfde manier zoals op de layer 1 de smart contracts ondersteund worden. Dit heeft als voordeel dat apps eenvoudiger gelanceerd kunnen worden, zonder enige verdere of aanvullende ontwikkeling. Dit dan weer in tegenstelling tot ZK rollups.
Het Optimism project en Arbitrum gebruiken optimistic rollups.
Conclusie
Layer 2 oplossingen hebben een antwoord op de schaalbaarheid en hoge gas kosten voor transacties op de Ethereum blockchain. Dit kan het gebruik van de Ethereum blockchain weer aantrekkelijk maken voor projecten. Lage gas kosten is ook aantrekkelijk voor gebruikers. De meeste toepassingen hiervoor zijn terug te vinden in de blockchain gaming industrie. Deze hebben hoge transactie snelheid nodig zodat hun games geen vertraging oplopen. Lage gas kosten zijn interessant, zodat de gamers ook blijven gamen. Zeker voor de instroom van nieuwe gamers die niet bekend met de blockchain technologie. Die weten niet eens wat gas kosten zijn. Als ze dan meteen veel moeten gaan betalen voor transacties, verliezen deze games hun aantrekkelijkheid.
Daarbij is het van belang om te weten dat blockchain games wel eens de sleutel kunnen zijn naar algemene acceptatie van de blockchain en crypto. Er gaat maar liefst $78 miljard per jaar in om. Het zou niet verkeerd zijn als het overgrote deel op blockchain games terecht zou komen.
Hierdoor kunnen layer 2 oplossingen best wel eens belangrijk worden. Deze projecten hebben het in zich om goed te groeien. Dat zal hun bijbehorende tokens dan ook zeker geen kwaad doen. Omdat ik geen financiële adviseur ben, doe dan wel vooral goed je eigen onderzoek in elke token waarin je wilt investeren.
Heb je nog vragen over layer 2 oplossingen, laat het ons weten op onze Cryptokopen Facebookgroep. Je kunt ons ook op Twitter volgen. Zie je daar!
