Laag 2 is een overkoepelende term voor oplossingen die bovenop het Ethereum-mainnet (laag 1) worden gebouwd om de schaalbaarheid van het Ethereum-netwerk te verbeteren.
Er zijn verschillende Layer 2-oplossingen op Ethereum. In dit artikel gaan we kort bekijken hoe elk van deze oplossingen schaalbaarheid aan Ethereum wil realiseren.
Waarom zijn Layer-2-oplossingen nodig op Ethereum?
Ethereum is de op één na bekendste cryptovaluta na Bitcoin. Het heeft bijgedragen aan de totstandkoming van een gedecentraliseerd financieel systeem, en een groot deel van de innovatie in de cryptowereld draait nog steeds om Ethereum. Helaas is Ethereum het slachtoffer van zijn eigen succes. Het Ethereum-mainnet, ook wel ‘layer 1’ genoemd, verwerkt regelmatig ruim 1 miljoen transacties per dag, maar de vraag is veel groter dan de capaciteit. Hierdoor raakt het netwerk overbelast, wat op zijn beurt de gasprijzen opdrijft naar exorbitante niveaus. Naarmate de gemiddelde transactiekosten op laag 1 stijgen, kunnen steeds meer mensen zich het gebruik ervan niet meer veroorloven gedecentraliseerde apps zoals gedecentraliseerde beurzen of NFT-marktplaatsen.
Lees meer: Wat is ETH-gas en hoe werken de transactiekosten in Ethereum?
Welke soorten Layer-2-oplossingen zijn er op Ethereum?
Er zijn verschillende Layer 2-oplossingen op Ethereum. We gaan kort bekijken hoe elk van deze oplossingen schaalbaarheid aan Ethereum wil realiseren.
Kanalen
Kanalen zijn vergelijkbaar met de manier waarop de Lightning Network werkt voor Bitcoin. In wezen stellen kanalen iemand in staat om een onbeperkt aantal transacties met een ander uit te voeren, maar alleen de eerste en de laatste transactie worden aan de blockchain toegevoegd. Aangezien alle andere transacties buiten de blockchain om worden afgehandeld, verlopen ze ongelooflijk snel en zijn de transactiekosten zeer laag.
De nadelen zijn vergelijkbaar met die van het Lightning Network van Bitcoin: je moet een verbinding hebben met de persoon met wie je een transactie wilt uitvoeren, er moeten middelen worden gereserveerd voor een kanaal die gedurende de looptijd van het kanaal niet kunnen worden opgenomen, en er zijn veel potentiële beveiligingsrisico’s verbonden aan transacties buiten de blockchain.
Raiden wordt vaak het Lightning Network van Ethereum genoemd.
Plasma
Plasma is een framework waarmee child chains kunnen worden gecreëerd die de Ethereum-mainchain gebruiken als een vertrouwens- en arbitragelayer. Child chains bieden snelle en goedkope transacties, maar ondersteunen slechts een beperkt aantal transactietypen, zoals eenvoudige tokenoverdrachten en -swaps. Algemene rekenoperaties worden niet ondersteund. Een ander nadeel is dat opnames vanuit de child chain terug naar het Ethereum-mainnet gepaard gaan met lange wachttijden, en dat iemand het netwerk in de gaten moet houden om ervoor te zorgen dat de middelen veilig zijn. Plasma is een relatief volwassen technologie, dus er zijn verschillende prominente projecten die er gebruik van maken.
Het meest gebruikte project waarin het Plasma-framework is geïmplementeerd, is Polygon (MATIC).
Onafhankelijke sidechains
Wat is een sidechain kan een een onderwerp waarover heftig wordt gediscussieerd binnen de cryptogemeenschap. Je zou kunnen stellen dat alle layer-2-oplossingen sidechains zijn, maar in dit hoofdstuk hebben we het specifiek over twee onafhankelijke blockchains. Ze zijn met elkaar verbonden via een 2-way peg en beide ketens zijn compatibel met de Ethereum Virtual Machine (EVM).
De technologie achter onafhankelijke sidechains is goed bekend. Daarom zijn veel projecten overgestapt op onafhankelijke sidechains als een snelle en pragmatische manier om de transactiesnelheid te verbeteren en de transactiekosten te verlagen. Onafhankelijke sidechains zijn zelf verantwoordelijk voor hun eigen beveiliging, wat betekent dat ze onvermijdelijk minder veilig zijn dan Ethereum, omdat ze kleiner zijn. Bovendien maakt een kleiner aantal miners/validators op een sidechain het voor hen gemakkelijker om samen te werken en activa te stelen.
xDAI is een sprekend voorbeeld van een onafhankelijke sidechain van Ethereum. Ook het populaire spel Axie Infinity is een goed voorbeeld van een layer-1-project dat is overgestapt naar een onafhankelijke sidechain voor snelle en kostenefficiënte transacties.
Roll-ups
Rollups werken door transacties op laag 2 te verwerken, maar de gegevens naar laag 1 te verzenden. Hierdoor verlopen transacties veel sneller en goedkoper, terwijl ze toch profiteren van de veiligheid van het Ethereum-mainnet.
Er zijn twee soorten rollups: optimistische rollups en zero-knowledge (ZK)-rollups.
- Optimistische roll-ups: Laag 1 gaat er standaard van uit dat transacties geldig zijn, en de geldigheid van de transactie wordt pas gecontroleerd wanneer daar om wordt gevraagd.
- ZK-rollups: Het bewijs van de geldigheid van transacties wordt op laag 2 berekend en naar laag 1 verzonden.
Het belangrijkste verschil tussen Optimistic- en ZK-rollups is dat Optimistic-rollups gebruikmaken van standaard cryptografische technologie. Er bestaat al een live openbaar netwerk waarop Optimistic-rollups zijn geïmplementeerd. Optimistic rollups zijn EVM-compatibel, dus alles wat op laag 1 mogelijk is, is ook mogelijk op laag 2. Het grootste nadeel is dat er vanwege een lange challenge-periode lange wachttijden zijn voor het verplaatsen van activa tussen laag 1 en 2 (zeven dagen of meer). De eerder genoemde Polygon (MATIC) maakt momenteel gebruik van optimistische rollups.
ZK-rollups maken gebruik van een nieuw soort cryptografische technologie. Er zijn (per het derde kwartaal van 2021) nog geen live openbare layer-2-oplossingen die gebruikmaken van ZK-rollups, en dat zal waarschijnlijk ook nog wel even zo blijven. Bovendien zijn de rekenkrachtvereisten voor het uitvoeren van zero-knowledge-proofs zeer hoog, hoewel deze afnemen naarmate de technologie verder wordt ontwikkeld. Ten slotte zijn sommige implementaties van ZK-rollups niet compatibel met de EVM. Toch bieden ZK-rollups alle voordelen van optimistische rollups, met als bijkomend voordeel dat er geen vertraging optreedt bij het verplaatsen van activa tussen laag 1 en 2.
Het lijkt erop dat ZK-rollups op termijn de plaats zullen innemen van optimistische rollups als de meest geprefereerde rollup-technologie. Zo heeft bijvoorbeeld Polygon (MATIC) ZK-technologie op zijn roadmap staan.
Layer-2-ecosysteem
Al deze oplossingen sluiten elkaar niet uit. Hun sterke en zwakke punten maken ze geschikt voor bepaalde toepassingen of gebruikersbehoeften. Zoals je wellicht hebt gemerkt, maakt Polygon gebruik van Plasma en Optimistic rollups. Polygon maakt ook gebruik van Proof of Stake, wat snellere en goedkopere transacties mogelijk maakt dan Proof of Work.
Layer-2-oplossingen zijn niet de enige wegen die worden bewandeld om de schaalbaarheid van Ethereum te vergroten. Er is ook ETH 2.0 en sharding, wat mogelijk enorme snelheidswinst en lagere kosten zal opleveren; beide kunnen worden toegepast op laag 1, laag 2 of beide.
