Wie verbessert Coinbase's Base L2 die Skalierbarkeit von Ethereum?

Bewältigung der fundamentalen Skalierbarkeitshürden von Ethereum

Ethereum hat als führende Smart-Contract-Plattform den Bereich Decentralized Finance (DeFi), Non-Fungible Tokens (NFTs) und verschiedene andere Web3-Anwendungen revolutioniert. Seine robuste Sicherheit, Dezentralisierung und das lebendige Entwickler-Ökosystem haben es zum Rückgrat einer florierenden digitalen Wirtschaft gemacht. Dieser Erfolg hat jedoch auch eine erhebliche Herausforderung ans Licht gebracht: die Skalierbarkeit.

Im Kern priorisiert das ursprüngliche Design von Ethereum Sicherheit und Dezentralisierung, was die Transaktionskapazität von Natur aus einschränkt. Jede Transaktion im Netzwerk muss von jedem Knoten verarbeitet und validiert werden, was zu einem Engpass führt. Dieses „Blockchain-Trilemma“ besagt, dass ein dezentrales Netzwerk nur zwei von drei Eigenschaften optimal erreichen kann: Dezentralisierung, Sicherheit und Skalierbarkeit. Ethereum entschied sich für die ersten beiden, was die Skalierbarkeit zu einer nachträglichen Herausforderung machte.

Die praktischen Auswirkungen dieser Designentscheidung zeigen sich in Zeiten hoher Netzwerkauslastung:

• Horrende Gas-Gebühren: Wenn die Nachfrage nach Blockplatz das Angebot übersteigt, schießen die Transaktionsgebühren (bekannt als „Gas“) in die Höhe. Dies macht die Interaktion mit dem Netzwerk für viele Nutzer unerschwinglich, insbesondere bei kleineren Transaktionen.
• Langsame Transaktionsbestätigungszeiten: Transaktionen können über längere Zeiträume ausstehen, während sie darauf warten, in einen Block aufgenommen zu werden, was zu einer schlechten Benutzererfahrung führt.
• Begrenzter Durchsatz: Das Mainnet von Ethereum kann nur eine relativ geringe Anzahl von Transaktionen pro Sekunde (TPS) verarbeiten, die in der Regel zwischen 15 und 30 liegt. Dies verblasst im Vergleich zu zentralisierten Zahlungssystemen und behindert die Massenadoption dezentraler Anwendungen.

Um diesen Einschränkungen entgegenzuwirken, ohne die Kernsicherheit oder Dezentralisierung von Ethereum zu gefährden, hat das Ökosystem „Layer 2“-Skalierungslösungen (L2) eingeführt. Diese L2s operieren auf der Haupt-Blockchain von Ethereum (Layer 1) und lagern die Transaktionsverarbeitung aus, während sie dennoch die Sicherheitsgarantien von Ethereum erben. Base von Coinbase, ein Optimistic Rollup, steht als Paradebeispiel für eine solche L2, die speziell entwickelt wurde, um die Kapazität von Ethereum zu erhöhen.

Vorstellung von Coinbase's Base: Ein neuer Horizont für dezentrale Anwendungen

Base ist eine prominente Ethereum-Layer-2-Blockchain, die von Coinbase, einer der weltweit größten Kryptowährungsbörsen, ins Leben gerufen wurde. Base wurde offiziell im August 2023 gestartet und stellt einen strategischen Schritt von Coinbase dar, um die Akzeptanz von Web3-Technologien zu fördern, indem eine zugänglichere und kostengünstigere Plattform für Entwickler und Nutzer gleichermaßen bereitgestellt wird. Die Hauptmission besteht darin, die Skalierbarkeit von Ethereum zu verbessern und dezentrale Anwendungen damit praktischer für den täglichen Gebrauch zu machen.

Die Gründe für Coinbase, eine eigene L2 zu entwickeln, sind vielfältig:

• Massenadoption: Coinbase hat das Ziel, seine riesige Nutzerbasis in die dezentrale Welt zu führen. Hohe Transaktionsgebühren und niedrige Geschwindigkeiten im Ethereum-Mainnet sind erhebliche Barrieren für dieses Ziel. Base möchte diese Hindernisse beseitigen.
• Entwickler-Ökosystem: Durch das Angebot einer entwicklerfreundlichen und kostengünstigen Umgebung fördert Base die Erstellung neuer dApps und Protokolle, was den Nutzen des gesamten Web3-Raums erweitert.
• Interoperabilität: Base ist so konzipiert, dass es tief in die Produkte und Dienstleistungen von Coinbase integriert ist und als sichere und kostengünstige Brücke für Nutzer fungiert, um sich zwischen zentralisierten und dezentralisierten Ökosystemen zu bewegen.

Entscheidend ist, dass Base auf dem OP Stack von Optimism aufbaut, einem standardisierten Open-Source-Entwicklungs-Stack zur Erstellung von L2-Blockchains. Diese Wahl unterstreicht das Engagement von Base für Interoperabilität, gemeinsame Sicherheit und die Vision einer Zukunft, in der mehrere L2s nahtlos innerhalb eines „Superchain“-Ökosystems interagieren können, was wir im Folgenden näher erläutern werden.

Die Funktionsweise von Optimistic Rollups

Base nutzt eine spezifische Art von L2-Skalierungslösung, die als „Optimistic Rollup“ bezeichnet wird. Das Verständnis der Funktionsweise dieser Rollups ist entscheidend, um die Skalierbarkeitsvorteile von Base zu begreifen. Optimistic Rollups arbeiten nach dem Prinzip „unschuldig, bis die Schuld bewiesen ist“.

Hier ist eine Aufschlüsselung der Kernmechanismen:

1. Off-Chain-Transaktionsausführung:

   • Anstatt jede Transaktion direkt im Ethereum-Mainnet zu verarbeiten, bündelt (oder „rollt“) Base Tausende von Transaktionen in einem einzigen Batch zusammen.
   • Diese Batches werden dann Off-Chain im Base-Netzwerk ausgeführt, unabhängig von der Ethereum Virtual Machine (EVM) auf Layer 1. Dies reduziert die Rechenlast auf Ethereum erheblich.
   • Eine designierte Einheit, genannt „Sequencer“ (derzeit von Coinbase für Base betrieben), ist dafür verantwortlich, diese Transaktionen Off-Chain zu sammeln, zu ordnen und auszuführen und anschließend das aggregierte Zustands-Update dem Ethereum-Mainnet vorzuschlagen.

2. Übermittlung von Batches an Ethereum:

   • Nach der Verarbeitung eines Transaktions-Batches Off-Chain komprimiert der Sequencer die Transaktionsdaten und veröffentlicht ein kryptografisches Commitment (einen „State Root“), das den neuen Zustand des Base-Netzwerks auf dem Ethereum Layer 1 repräsentiert. Dieses Commitment dient als verifizierbarer Beweis für die Zustandsänderungen der L2.
   • Entscheidend ist, dass die Rohdaten der Transaktion (oder eine komprimierte Version davon) auch in den Calldata von Ethereum veröffentlicht werden. Dies gewährleistet die „Datenverfügbarkeit“ (Data Availability), was bedeutet, dass jeder den Zustand der L2 aus den Daten auf Layer 1 rekonstruieren kann – eine fundamentale Sicherheitsanforderung.

3. Optimistische Annahme und Fraud Proofs:

   • Hier kommt der „optimistische“ Teil ins Spiel. Wenn ein Batch an Ethereum übermittelt wird, wird standardmäßig angenommen, dass er gültig ist, ohne dass sofort ein kryptografischer Beweis für die Ausführung vorliegt (im Gegensatz zu ZK-Rollups).
   • Es gibt jedoch ein „Challenge-Fenster“ (in der Regel 7 Tage), während dessen jeder im Netzwerk die Gültigkeit eines veröffentlichten State Roots anfechten kann.
   • Wird eine betrügerische Transaktion oder ein falscher Zustandsübergang erkannt, kann ein „Fraud Proof“ (Betrugsbeweis) bei Ethereum eingereicht werden. Ein Fraud Proof beinhaltet die erneute Ausführung der angefochtenen Transaktion auf Layer 1 unter Verwendung der bereitgestellten Daten.
   • Ist der Fraud Proof erfolgreich, wird der fehlerhafte Batch rückgängig gemacht, der Sequencer, der ihn eingereicht hat, wird bestraft (z. B. durch „Slashing“ seines gestakten ETH) und der korrekte Zustand wird erzwungen. Dieser Mechanismus stellt sicher, dass die Integrität des Netzwerks gewahrt bleibt, selbst wenn ein bösartiger Sequencer versucht, ungültige Transaktionen einzureichen, da sie durch die Sicherheit von Ethereum geschützt ist.

4. Auszahlungsverzögerungen:

   • Aufgrund des Challenge-Fensters unterliegen Gelder, die von Base zurück auf Ethereum Layer 1 transferiert werden, einer Verzögerung. Dies ist notwendig, um genügend Zeit für die Einreichung und Lösung potenzieller Fraud Proofs zu lassen. Normalerweise beträgt diese Verzögerung etwa 7 Tage.
   • Für Nutzer, die schnellere Auszahlungen benötigen, bieten Drittanbieter-Bridges oder Liquiditätsanbieter oft sofortige Auszahlungen gegen eine Gebühr an, wobei sie das Risiko des Challenge-Zeitraums selbst übernehmen.

Indem die rechenintensive Transaktionsausführung Off-Chain verlagert wird, während die Sicherheit und Finalität durch Datenverfügbarkeit und Fraud Proofs an Ethereum verankert bleiben, erzielen Optimistic Rollups wie Base erhebliche Skalierbarkeitsgewinne.

Die fundamentale Stärke des OP Stack von Optimism

Die Entscheidung von Base, auf dem OP Stack von Optimism aufzubauen, ist ein Eckpfeiler seiner Strategie und trägt direkt dazu bei, die Skalierbarkeit von Ethereum zu verbessern. Der OP Stack ist nicht nur eine Sammlung von Werkzeugen; er ist ein modularer Open-Source-Bauplan für die Erstellung von L2-Blockchains.

Zu den wichtigsten Vorteilen der Nutzung des OP Stack gehören:

1. Modularität und Anpassbarkeit: Der OP Stack ist auf Modularität ausgelegt. Er besteht aus verschiedenen Komponenten, die kombiniert werden können. Dies ermöglicht es Base, seine L2 an spezifische Bedürfnisse anzupassen und gleichzeitig einen standardisierten Rahmen einzuhalten. Diese Modularität rationalisiert die Entwicklung und reduziert den Zeit- und Ressourcenaufwand für den Start und die Wartung einer L2.

2. Gemeinsame Sicherheit und Interoperabilität (Die Superchain-Vision):

   • Optimism stellt sich eine zukünftige „Superchain“ vor – ein Netzwerk aus miteinander verbundenen L2s, die mit dem OP Stack erstellt wurden und eine gemeinsame Bridge, Sequenzierung und Governance teilen.
   • Als Teil des OP-Stack-Ökosystems profitiert Base von gemeinsamer Entwicklung, Tools und potenziell zukünftiger gemeinsamer Sicherheitsinfrastruktur mit anderen Chains in der Superchain (wie dem Optimism Mainnet selbst).
   • Dies fördert eine nahtlose Interoperabilität zwischen den Chains, sodass Assets und Daten einfach und sicher verschoben werden können, was die Benutzererfahrung verbessert und den adressierbaren Markt für dApps erweitert.

3. Entwicklerfreundliche Umgebung: Der OP Stack ist EVM-äquivalent konzipiert, was bedeutet, dass dApps und Smart Contracts, die für Ethereum geschrieben wurden, mit minimalen (wenn überhaupt vorhandenen) Änderungen auf Base bereitgestellt werden können.

   • Dies senkt die Eintrittsbarriere für Entwickler erheblich, da sie bestehende Solidity-Codebasen, Entwicklungstools (wie Hardhat, Truffle) und bekannte Programmierparadigmen nutzen können.
   • Die einfache Migration ermutigt Entwickler, auf Base zu deployen, was das Ökosystem und den Nutzen für die Nutzer vergrößert.

4. Open Source und Community-getrieben: Da der OP Stack Open Source ist, profitiert er von kontinuierlichen Audits, Verbesserungen und Beiträgen einer globalen Community von Entwicklern. Dies erhöht die Sicherheit, Zuverlässigkeit und langfristige Lebensfähigkeit, wovon Base direkt profitiert.

Im Wesentlichen bietet der OP Stack Base ein robustes, bewährtes und zukunftssicheres Fundament, das es ermöglicht, sich auf das Wachstum des Ökosystems und die Nutzerakzeptanz zu konzentrieren, anstatt die Infrastruktur für L2 neu zu erfinden.

Wie Base die Skalierbarkeit von Ethereum erheblich verbessert

Durch die Kombination der Prinzipien von Optimistic Rollups mit der robusten Basis des OP Stack liefert Base konkrete Verbesserungen für die Skalierbarkeit von Ethereum:

1. Drastische Reduzierung der Transaktionskosten (Gas-Gebühren):

   • Der unmittelbarste und wirkungsvollste Vorteil für die Nutzer sind die deutlich niedrigeren Transaktionsgebühren. Durch das Bündeln tausender Transaktionen Off-Chain und das Veröffentlichen nur eines einzigen, komprimierten State Roots auf Ethereum werden die Kosten der Mainnet-Transaktion auf alle einzelnen Transaktionen innerhalb des Batches umgelegt.
   • Dies kann die Gas-Gebühren auf Base im Vergleich zu Transaktionen direkt auf Ethereum Layer 1 um Größenordnungen senken und DeFi, NFTs und andere Anwendungen für ein viel breiteres Publikum zugänglich machen. Beispielsweise könnte ein einfacher Token-Transfer, der auf Ethereum zehn Dollar kostet, auf Base nur wenige Cent oder weniger kosten.

2. Erhebliche Steigerung des Transaktionsdurchsatzes (TPS):

   • Die Verlagerung der Transaktionsausführung Off-Chain ermöglicht es Base, ein deutlich höheres Transaktionsvolumen pro Sekunde zu verarbeiten als das Ethereum-Mainnet. Während die genauen Zahlen je nach Netzwerkbedingungen und Sequencer-Optimierungen variieren können, können L2s wie Base theoretisch Hunderte oder sogar Tausende von TPS erreichen.
   • Diese erhöhte Kapazität mildert Netzwerkengpässe, was zu schnelleren Transaktionsbestätigungen und einer reibungsloseren Benutzererfahrung führt, insbesondere bei hoher Nachfrage.

3. Schnellere Transaktionsfinalität (innerhalb des Base-Kontexts):

   • Obwohl die Finalität auf Ethereum für Auszahlungen immer noch das 7-tägige Challenge-Fenster erfordert, erreichen Transaktionen innerhalb des Base-Netzwerks eine nahezu sofortige „Soft-Finalität“, sobald sie vom Sequencer verarbeitet und in einen L2-Block aufgenommen wurden.
   • Dies bedeutet, dass Nutzer schnelle Bestätigungen für Interaktionen innerhalb von Base-dApps erleben, ohne auf Ethereum-Blockbestätigungen warten zu müssen. Diese Reaktionsfähigkeit ist entscheidend für interaktive Anwendungen wie Gaming oder Hochfrequenzhandel.

4. Verbesserte Entwicklererfahrung und Ökosystem-Wachstum:

   • Die durch den OP Stack bereitgestellte EVM-Äquivalenz stellt sicher, dass Entwickler bestehende Ethereum-dApps problemlos auf Base migrieren oder neue mit vertrauten Tools erstellen können. Dies beschleunigt die Innovation.
   • Ein florierendes Entwickler-Ökosystem zieht natürlich mehr Nutzer und Kapital an, was eine positive Rückkopplungsschleife erzeugt, die sowohl Base als auch das breitere Ethereum-Ökosystem stärkt. Die direkte Beteiligung von Coinbase bietet zudem eine signifikante Einstiegshilfe für Nutzer und Projekte.

5. Nutzung der Sicherheit von Ethereum:

   • Entscheidend ist, dass Base keine Kompromisse bei der Sicherheit eingeht. Es erbt die robusten Sicherheitsgarantien von Ethereum. Alle Transaktionen verlassen sich letztendlich auf die Rechenleistung und den dezentralen Konsens von Ethereum für die endgültige Abrechnung und Streitbeilegung via Fraud Proofs. Nutzer müssen Base also nicht exklusiv vertrauen; sie vertrauen letztlich Ethereum.

Der Beitrag von Base zum breiteren Ethereum-Ökosystem

Base ist nicht nur eine isolierte Blockchain; es ist ein integraler Bestandteil der Multi-Chain-Zukunft von Ethereum. Seine Existenz und sein Wachstum signalisieren einen Wandel in der Herangehensweise an die Skalierbarkeit innerhalb des Ökosystems.

• Ergänzung statt Konkurrenz: Base zielt nicht darauf ab, Ethereum zu ersetzen, sondern es zu ergänzen. Ethereum bleibt die sichere, dezentrale Abwicklungsschicht (Settlement Layer), während Base die durchsatzstarke und kostengünstige Ausführungsschicht (Execution Layer) bietet, die für alltägliche Anwendungen benötigt wird. Diese Arbeitsteilung ermöglicht es jeder Ebene, sich auf ihre Stärken zu konzentrieren.
• Erleichterung der Web3-Massenadoption: Indem dApps erschwinglicher und reaktionsschneller werden, senkt Base die Eintrittsbarriere für Millionen von Nutzern, die von hohen Gas-Gebühren abgeschreckt sein könnten. Diese breitere Zugänglichkeit ist essenziell, damit Web3 über Nischen-Communities hinauswächst. Die direkten Integrationsbemühungen von Coinbase verstärken dies zusätzlich.
• Innovation vorantreiben: Durch reduzierte Kosten und erhöhte Geschwindigkeit werden Entwickler befähigt, komplexere und interaktivere Anwendungen zu bauen, die auf Layer 1 wirtschaftlich nicht machbar wären. Dies könnte neue Anwendungsfälle für die Blockchain-Technologie erschließen, von dezentralen sozialen Netzwerken bis hin zu Web3-Gaming.
• Stärkung der Superchain-Vision: Als aktiver Teilnehmer am OP Stack und der Superchain-Initiative trägt Base zu einer Zukunft bei, in der L2s nicht isoliert, sondern miteinander verbunden sind. Dies fördert eine größere Liquidität, Komponierbarkeit und eine einheitlichere Benutzererfahrung über verschiedene Skalierungslösungen hinweg.

Überlegungen und Zukunftsausblick

Obwohl Base erhebliche Vorteile bietet, ist es wichtig, bestimmte Aspekte aktueller Optimistic-Rollup-Designs zu berücksichtigen:

• Zentralisierungsrisiko des Sequencers: Derzeit wird der Sequencer für Base von Coinbase betrieben. Während Fraud Proofs verhindern, dass ein böswilliger Sequencer Gelder stiehlt, könnte ein zentralisierter Sequencer theoretisch Transaktionen zensieren oder sie in einer nicht neutralen Weise neu ordnen. Innerhalb des Optimism-Ökosystems wird daran gearbeitet, die Sequencer im Laufe der Zeit zu dezentralisieren.
• Auszahlungsverzögerungen: Das 7-tägige Challenge-Fenster für Auszahlungen zum Ethereum Layer 1 kann für Nutzer unpraktisch sein. Drittanbieter-Lösungen existieren zwar, sind aber oft mit zusätzlichen Gebühren verbunden.
• Abhängigkeit von der Sicherheit Ethereums: Dies ist zwar eine Stärke, bedeutet aber auch, dass die Sicherheit von Base untrennbar mit der von Ethereum verbunden ist. Jedes größere Sicherheitsereignis auf dem Ethereum Layer 1 würde zwangsläufig auch Base betreffen.

Trotz dieser Punkte stellt Base einen entscheidenden Schritt vorwärts auf der Skalierbarkeitsreise von Ethereum dar. Die Integration mit Coinbase bietet einen einzigartigen On-Ramp für Mainstream-Nutzer, und die Basis auf dem OP Stack positioniert Base als Schlüsselakteur in der sich entwickelnden L2-Landschaft. Mit zunehmender Reife der Technologie, potenziellen Upgrades wie EIP-4844 (Proto-Danksharding), die die Kosten für die Datenverfügbarkeit weiter senken, und Fortschritten bei der dezentralen Sequenzierung wird die Fähigkeit von Base, Ethereum zu skalieren und die Web3-Adoption zu fördern, weiter wachsen. Es ist ein Zeugnis für das fortwährende Engagement der Ethereum-Community für Innovation und das Streben nach einem wahrhaft globalen, dezentralen Internet.