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Glossar

Zero-Knowledge-Rollups

21. November 2023 – Ungefähr 4 min Minuten zum Lesen

Mit der steigenden Nachfrage im Ethereum-Netzwerk aufgrund des NFT- und Yield-Farming-Trends Ende 2020 bestand ein Bedarf an schnelleren Verarbeitungsgeschwindigkeiten und günstigeren Transaktionen. Um dieses Problem anzugehen, wurden Layer-2-Blockchains und Zero-Knowledge-Rollups eingeführt.

Was versteht man unter Zero-Knowledge-Rollups?

Zero-Knowledge-Rollups, auch ZK-Rollups genannt, sind eine Layer-2-Skalierbarkeitslösung, die es Blockchains ermöglicht, Transaktionen schneller zu validieren und die Gasgebühren niedrig zu halten. Im Gegensatz zu herkömmlichen Layer-1-Blockchains wie Ethereum kombinieren zk-Rollups On-Chain- und Off-Chain-Prozesse, um eine bessere Leistung zu erzielen.

Während das Ethereum-Mainnet für die Transaktionsverarbeitung und Blockvalidierung auf On-Chain-Aktivitäten angewiesen ist, führen zk-Rollup-Lösungen Off-Chain-Funktionalitäten ein. Eine Schlüsselkomponente, die es zk-rollups ermöglicht, Transaktionen schneller als Layer-1-Blockchains zu validieren, ist die Verwendung von Merkle Trees.

Merkle-Bäume sind eine entscheidende mathematische Struktur, die die Integrität der On-Chain-Datensätze in einem ZK-Rollup gewährleistet. Normalerweise besteht ein ZK-Rollup aus zwei Merkle Trees, die in einem Smart Contract oder in der Kette gespeichert sind. Ein Baum speichert Konten, während der andere Salden speichert. Alle anderen vom zk-rollup generierten und verwendeten Daten werden außerhalb der Kette gespeichert.

Die Off-Chain-Speicherung von Daten ist einer der Gründe, warum zk-Rollups Layer-1-Lösungen übertreffen. Merkle Trees enthalten nur wesentliche Daten, die für den Smart Contract relevant sind, und werden im Vergleich zu Layer-1-Lösungen seltener abgerufen und angefordert. Dies spart Rechenleistung und Zeit für die Blockchain, was zu niedrigeren Gasgebühren führt. Daher werden Layer-2-Lösungen, insbesondere ZK-Rollups, von kleinen Händlern bevorzugt.

Betrachten wir ein Beispiel, um zk-Rollups besser zu verstehen. Angenommen, Alice möchte 1 ETH an Bob senden. Anstatt diese Transaktion an das Ethereum-Mainnet zu senden, übermittelt Alice ihre Transaktionsdetails an eine zk-Rollup-Lösung. Das zk-Rollup validiert die Transaktion mithilfe der Merkle-Bäume und generiert einen Beweis, der eine kryptografische Bestätigung darstellt, dass die Transaktion gültig ist. Dieser Beweis wird dann an das Ethereum-Mainnet übermittelt, wodurch die Transaktionskosten gesenkt und die Skalierbarkeit erhöht werden.

Zk-Rollups erfreuen sich aufgrund ihrer verbesserten Benutzerfreundlichkeit, schnelleren Transaktionsverarbeitung und geringeren Kosten zunehmender Beliebtheit bei Entwicklern, Investoren und Händlern. Zk-Rollup-basierte Lösungen wie Zcash ziehen die Aufmerksamkeit der Anleger auf sich. Da sich die Blockchain-Technologie weiterentwickelt, werden sich Leistung und Preise weiter verbessern. Layer-2-Lösungen und ZK-Rollups sind erst der Anfang der nächsten Ära fortschrittlicher Blockchain-Technologie und Kryptowährungssysteme.

Lassen Sie uns nun tiefer in das Konzept der zk-Rollups eintauchen, indem wir die beteiligten On-Chain- und Off-Chain-Komponenten verstehen:

Was sind die On-Chain- und Off-Chain-Komponenten von zk-Rollups?

1. On-Chain-Komponente:

Die On-Chain-Komponente von zk-rollups umfasst die Merkle-Bäume und den Smart Contract, der sie speichert. Merkle-Bäume sind ein integraler Bestandteil von zk-rollups, da sie den notwendigen mathematischen Beweis für die Transaktionsvalidierung liefern. Diese Bäume werden mithilfe von Hash-Funktionen erstellt, die die Integrität und Sicherheit der in ihnen gespeicherten Daten gewährleisten.

Der Smart Contract im Ethereum-Mainnet speichert die Merkle Trees und kümmert sich um die Überprüfung der Beweise. Er fungiert als Brücke zwischen der zk-rollup-Lösung und der Layer-1-Blockchain und ermöglicht eine effiziente Transaktionsverarbeitung.

2. Off-Chain-Komponente:

Die Off-Chain-Komponente von zk-Rollups ist der Ort, an dem die meiste Datenverarbeitung und Berechnung stattfindet. Dazu gehören die Generierung von Beweisen, die Überprüfung von Transaktionen und die Speicherung zusätzlicher Daten, die für die Merkle-Bäume nicht relevant sind. Off-Chain-Komponenten werden normalerweise mithilfe verschiedener Technologien wie Zero-Knowledge-Beweisen, optimistischen Rollups oder anderen Layer-2-Lösungen implementiert.

Zusammen arbeiten die On-Chain- und Off-Chain-Komponenten von zk-Rollups harmonisch zusammen, um Skalierbarkeit, schnellere Transaktionsverarbeitung und niedrigere Kosten zu erreichen.

Betrachten wir ein weiteres Beispiel, um die Interaktion zwischen den On-Chain- und Off-Chain-Komponenten von zk-rollups zu veranschaulichen. Angenommen, Alice möchte das Eigentum an ihrem NFT an Bob übertragen. Sie übermittelt die Transaktionsdetails an die zk-rollup-Lösung, die mithilfe der Merkle Trees einen Nachweis der Gültigkeit der Transaktion generiert. Dieser Nachweis wird dann an das Ethereum-Mainnet übermittelt, wo er vom Smart Contract verifiziert wird. Sobald die Transaktion bestätigt ist, erhält Bob das Eigentum an dem NFT.

Durch die Kombination der Vorteile der On-Chain- und Off-Chain-Verarbeitung bieten zk-Rollups eine vielversprechende Lösung für die Skalierbarkeitsprobleme, mit denen Blockchain-Netzwerke wie Ethereum konfrontiert sind.

Was ist die Schlussfolgerung?

Zero-Knowledge-Rollups (zk-Rollups) sind eine Layer-2-Skalierbarkeitslösung, mit der Blockchains Transaktionen schneller verarbeiten und die Gasgebühren senken können. Durch die Verwendung von Merkle Trees und die Kombination von On-Chain- und Off-Chain-Komponenten erzielen zk-Rollups eine verbesserte Leistung im Vergleich zu herkömmlichen Layer-1-Blockchains.

Mit der Weiterentwicklung der Blockchain-Technologie werden zk-Rollups und andere Layer-2-Lösungen eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Skalierbarkeit und Benutzerfreundlichkeit von Blockchain-Netzwerken spielen. Mit geringeren Kosten und schnellerer Transaktionsverarbeitung werden zk-Rollups in Zukunft voraussichtlich mehr Entwickler, Investoren und Händler anziehen.

Durch das Verständnis der Konzepte und Vorteile von zk-Rollups können Einzelpersonen fundiertere Entscheidungen treffen, wenn es um die Teilnahme an Blockchain-Netzwerken und die Nutzung von Layer-2-Lösungen geht.

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Coincu

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Zero-Knowledge-Rollups

Mit der steigenden Nachfrage im Ethereum-Netzwerk aufgrund des NFT- und Yield-Farming-Trends Ende 2020 bestand ein Bedarf an schnelleren Verarbeitungsgeschwindigkeiten und günstigeren Transaktionen. Um dieses Problem anzugehen, wurden Layer-2-Blockchains und Zero-Knowledge-Rollups eingeführt.

Was versteht man unter Zero-Knowledge-Rollups?

Zero-Knowledge-Rollups, auch ZK-Rollups genannt, sind eine Layer-2-Skalierbarkeitslösung, die es Blockchains ermöglicht, Transaktionen schneller zu validieren und die Gasgebühren niedrig zu halten. Im Gegensatz zu herkömmlichen Layer-1-Blockchains wie Ethereum kombinieren zk-Rollups On-Chain- und Off-Chain-Prozesse, um eine bessere Leistung zu erzielen.

Während das Ethereum-Mainnet für die Transaktionsverarbeitung und Blockvalidierung auf On-Chain-Aktivitäten angewiesen ist, führen zk-Rollup-Lösungen Off-Chain-Funktionalitäten ein. Eine Schlüsselkomponente, die es zk-rollups ermöglicht, Transaktionen schneller als Layer-1-Blockchains zu validieren, ist die Verwendung von Merkle Trees.

Merkle-Bäume sind eine entscheidende mathematische Struktur, die die Integrität der On-Chain-Datensätze in einem ZK-Rollup gewährleistet. Normalerweise besteht ein ZK-Rollup aus zwei Merkle Trees, die in einem Smart Contract oder in der Kette gespeichert sind. Ein Baum speichert Konten, während der andere Salden speichert. Alle anderen vom zk-rollup generierten und verwendeten Daten werden außerhalb der Kette gespeichert.

Die Off-Chain-Speicherung von Daten ist einer der Gründe, warum zk-Rollups Layer-1-Lösungen übertreffen. Merkle Trees enthalten nur wesentliche Daten, die für den Smart Contract relevant sind, und werden im Vergleich zu Layer-1-Lösungen seltener abgerufen und angefordert. Dies spart Rechenleistung und Zeit für die Blockchain, was zu niedrigeren Gasgebühren führt. Daher werden Layer-2-Lösungen, insbesondere ZK-Rollups, von kleinen Händlern bevorzugt.

Betrachten wir ein Beispiel, um zk-Rollups besser zu verstehen. Angenommen, Alice möchte 1 ETH an Bob senden. Anstatt diese Transaktion an das Ethereum-Mainnet zu senden, übermittelt Alice ihre Transaktionsdetails an eine zk-Rollup-Lösung. Das zk-Rollup validiert die Transaktion mithilfe der Merkle-Bäume und generiert einen Beweis, der eine kryptografische Bestätigung darstellt, dass die Transaktion gültig ist. Dieser Beweis wird dann an das Ethereum-Mainnet übermittelt, wodurch die Transaktionskosten gesenkt und die Skalierbarkeit erhöht werden.

Zk-Rollups erfreuen sich aufgrund ihrer verbesserten Benutzerfreundlichkeit, schnelleren Transaktionsverarbeitung und geringeren Kosten zunehmender Beliebtheit bei Entwicklern, Investoren und Händlern. Zk-Rollup-basierte Lösungen wie Zcash ziehen die Aufmerksamkeit der Anleger auf sich. Da sich die Blockchain-Technologie weiterentwickelt, werden sich Leistung und Preise weiter verbessern. Layer-2-Lösungen und ZK-Rollups sind erst der Anfang der nächsten Ära fortschrittlicher Blockchain-Technologie und Kryptowährungssysteme.

Lassen Sie uns nun tiefer in das Konzept der zk-Rollups eintauchen, indem wir die beteiligten On-Chain- und Off-Chain-Komponenten verstehen:

Was sind die On-Chain- und Off-Chain-Komponenten von zk-Rollups?

1. On-Chain-Komponente:

Die On-Chain-Komponente von zk-rollups umfasst die Merkle-Bäume und den Smart Contract, der sie speichert. Merkle-Bäume sind ein integraler Bestandteil von zk-rollups, da sie den notwendigen mathematischen Beweis für die Transaktionsvalidierung liefern. Diese Bäume werden mithilfe von Hash-Funktionen erstellt, die die Integrität und Sicherheit der in ihnen gespeicherten Daten gewährleisten.

Der Smart Contract im Ethereum-Mainnet speichert die Merkle Trees und kümmert sich um die Überprüfung der Beweise. Er fungiert als Brücke zwischen der zk-rollup-Lösung und der Layer-1-Blockchain und ermöglicht eine effiziente Transaktionsverarbeitung.

2. Off-Chain-Komponente:

Die Off-Chain-Komponente von zk-Rollups ist der Ort, an dem die meiste Datenverarbeitung und Berechnung stattfindet. Dazu gehören die Generierung von Beweisen, die Überprüfung von Transaktionen und die Speicherung zusätzlicher Daten, die für die Merkle-Bäume nicht relevant sind. Off-Chain-Komponenten werden normalerweise mithilfe verschiedener Technologien wie Zero-Knowledge-Beweisen, optimistischen Rollups oder anderen Layer-2-Lösungen implementiert.

Zusammen arbeiten die On-Chain- und Off-Chain-Komponenten von zk-Rollups harmonisch zusammen, um Skalierbarkeit, schnellere Transaktionsverarbeitung und niedrigere Kosten zu erreichen.

Betrachten wir ein weiteres Beispiel, um die Interaktion zwischen den On-Chain- und Off-Chain-Komponenten von zk-rollups zu veranschaulichen. Angenommen, Alice möchte das Eigentum an ihrem NFT an Bob übertragen. Sie übermittelt die Transaktionsdetails an die zk-rollup-Lösung, die mithilfe der Merkle Trees einen Nachweis der Gültigkeit der Transaktion generiert. Dieser Nachweis wird dann an das Ethereum-Mainnet übermittelt, wo er vom Smart Contract verifiziert wird. Sobald die Transaktion bestätigt ist, erhält Bob das Eigentum an dem NFT.

Durch die Kombination der Vorteile der On-Chain- und Off-Chain-Verarbeitung bieten zk-Rollups eine vielversprechende Lösung für die Skalierbarkeitsprobleme, mit denen Blockchain-Netzwerke wie Ethereum konfrontiert sind.

Was ist die Schlussfolgerung?

Zero-Knowledge-Rollups (zk-Rollups) sind eine Layer-2-Skalierbarkeitslösung, mit der Blockchains Transaktionen schneller verarbeiten und die Gasgebühren senken können. Durch die Verwendung von Merkle Trees und die Kombination von On-Chain- und Off-Chain-Komponenten erzielen zk-Rollups eine verbesserte Leistung im Vergleich zu herkömmlichen Layer-1-Blockchains.

Mit der Weiterentwicklung der Blockchain-Technologie werden zk-Rollups und andere Layer-2-Lösungen eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Skalierbarkeit und Benutzerfreundlichkeit von Blockchain-Netzwerken spielen. Mit geringeren Kosten und schnellerer Transaktionsverarbeitung werden zk-Rollups in Zukunft voraussichtlich mehr Entwickler, Investoren und Händler anziehen.

Durch das Verständnis der Konzepte und Vorteile von zk-Rollups können Einzelpersonen fundiertere Entscheidungen treffen, wenn es um die Teilnahme an Blockchain-Netzwerken und die Nutzung von Layer-2-Lösungen geht.

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