Im Jahr 2009, als der erste Block von Bitcoin abgebaut wurde, war das Bitcoin-Netzwerk das einzige Blockchain-Netzwerk, das existierte. Das ist heute nicht mehr der Fall. Es gibt jetzt Hunderte von anderen Blockchain-Netzwerken, jedes mit einzigartigen Anwendungsfällen und Zielen. Diese Blockchains müssen manchmal miteinander kommunizieren, um ihre Mängel auszugleichen und eine weit verbreitete Nutzung zu ermöglichen. Wie erreichen sie das? Durch einen Prozess, der als Blockchain-Interoperabilität bekannt ist.

Blockchain-Interoperabilität ist die Fähigkeit von Blockchains, frei miteinander zu interagieren und aktiv Daten auszutauschen. So einfach das Konzept klingt, so schwer ist es umzusetzen. Dies liegt daran, dass viele Blockchains als eigenständige Protokolle konzipiert wurden. Daher sind sie in der Regel inkompatibel mit externen Technologien, einschließlich anderer Blockchains.

Dennoch haben verschiedene Plattformen Wege entwickelt, um die effiziente Kommunikation zwischen Blockchains aufgrund ihres Potenzials zu verbessern. Dieser Artikel wird die Technologie hinter der Interoperabilität von Blockchains und deren Funktionsweise behandeln. Wir werden auch die Vor- und Nachteile dieses Mechanismus diskutieren.

Wie funktioniert die Interoperabilität von Blockchain?

Weil jede Blockchain unterschiedlich ist, wird kein universeller Mechanismus verwendet, um Interoperabilität zu erreichen. Stattdessen haben Blockchain-Entwickler und Ingenieure verschiedene Tools und Protokolle entwickelt, die das Problem auf einer Ketten-Ebene angehen.

Während sich diese Tools in Umfang und Betrieb unterscheiden können, ist eines gemeinsam - sie vermeiden alle die Integration von Blockchains mit Plattformen von Drittanbietern. Sie tun dies, um die Dezentralisierung zu erhalten, eine der kritischen Säulen der Blockchain-Technologie. Hier ist eine Zusammenfassung, wie einige der beliebtesten Tools für die Blockchain-Interoperabilität funktionieren.

Sidechains und Parachains

Sidechains entstehen aus einer Haupt-Blockchain und sind darauf ausgelegt, eine bidirektionale Kommunikation mit der übergeordneten Kette aufrechtzuerhalten. Eine Sidechain ist eine separate Entität mit ihrem eigenen Tokensystem, Konsensmechanismus und Betriebsmethode. Sie unterstützt die übergeordnete Kette, indem sie einige ihrer Funktionalitäten übernimmt und so Platz für eine effizientere Arbeitsweise schafft. Polygon (MATIC) ist ein Beispiel für ein Sidechain-Projekt. Es fungiert als Sidechain und Layer-2-Blockchain basierend auf dem Ethereum-Netzwerk.

Parachains sind ähnlich wie Sidechains, da sie auch separate Blockchains sind, die mit einer Hauptkette verbunden sind. Ein wesentlicher Unterschied besteht jedoch darin, dass Parachains miteinander interagieren können, zusätzlich zur Elternkette. Dies unterscheidet sich von Sidechains, die nur mit der Elternkette kommunizieren können. Parachains sind daher interoperabler als Sidechains. Die Polkadot- und Kusama-Ökosysteme sind Beispiele für Projekte, die Parachains unterstützen.

Orakel

Oracles sind intelligente Vertragsprotokolle, die die Kommunikation zwischen einer Blockchain und der Außenwelt ermöglichen. Sie können Daten von der Außenwelt an die Blockchain oder umgekehrt übertragen. Dennoch sind sie zu viel mehr fähig. Sie können auch Informationen von einer Blockchain auf eine andere übertragen und somit deren Interoperabilität ermöglichen. Chainlink und das Band-Protokoll sind gute Beispiele für Cross-Chain-Oracles.

Cross-Chain-Brücken

Eine Cross-Chain-Brücke ist eine Einrichtung, die es ermöglicht, Token von einer Blockchain auf eine andere zu übertragen oder zu 'brücken'. Es handelt sich um einen der wichtigsten Mechanismen, die die Interoperabilität von Blockchain erleichtern. Die meisten Brücken funktionieren, indem sie Token auf einer Blockchain sperren oder verbrennen und eine gleichwertige Menge an Token auf der anderen freigeben.

Einige Cross-Chain-Brücken verwenden ein Wickelprotokoll, um ihr Ziel zu erreichen. Sie verkapseln den Wert eines Tokens in ein anderes und ermöglichen es, dass dieses Token auf andere Weise verwendet werden kann. Ein Beispiel ist der Fall von Wrapped BTC. Obwohl es im Verhältnis 1:1 gegen BTC eingelöst werden kann, handelt es sich um einen ERC-20-Token und kann daher auf Ethereum-basierten Protokollen verwendet werden. Das ist die Kraft der Blockchain-Interoperabilität.

Andere Cross-Chain-Brücken, wie das Celer-Netzwerk, verwenden Liquiditätspools, um Token von einer Blockchain auf eine andere zu übertragen. Brücken wie diese bieten auch Verdienstmöglichkeiten für Anleger, die bereit sind, Liquidität bereitzustellen, um Transfers zu erleichtern.

Atomare Swaps

Ein atomarer Swap (oder atomarer Cross-Chain-Handel) ist ein Peer-to-Peer-Austauschmechanismus, bei dem Vermögenswerte von einer Blockchain gegen Vermögenswerte auf einer anderen Blockchain getauscht werden. Der Prozess ist vollständig dezentralisiert und wird von Smart Contracts geregelt. Der gesamte Vorgang wird auch innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens abgeschlossen. Wenn diese Zeit abläuft und die Vertragsbedingungen nicht erfüllt sind, wird die Transaktion automatisch storniert.

Inter-Blockchain Communication Protocol (IBC)

Dies ist ein Interoperabilitätsmodul, das vom Kosmos-Ökosystem entwickelt wurde, um die Kommunikation zwischen verbundenen Blockchains zu ermöglichen. Es wurde entworfen, um das Internet der Blockchains zu sein und hält seinen Namen. Die über dieses Mechanismus verbundenen Blockchains müssen nicht direkt miteinander interagieren. Sie senden nur Pakete von Informationen über dezentralisierte Kanäle, die von Smart Contracts reguliert werden.

Obwohl IBC im März 2021 gestartet wurde, ist es derzeit auf 54 Netzwerken mit etwa 114.000 täglichen Transaktionen aktiviert. Diese 54 Blockchain-Netzwerke können nahtlos miteinander kommunizieren und bei Bedarf Tokens austauschen.

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**_Ein Überblick über die 54 Krypto-Projekte, die derzeit auf dem IBC-Protokoll laufen_**

Blockchain Interoperabilitätslösungen

Token Swaps

Token-Swaps verbessern die Interoperabilität, indem sie Tokens über verschiedene Blockchain-Netzwerke hinweg austauschen. Sie können auf verschiedene Arten implementiert werden, wobei die häufigste die atomaren Swaps und die automatisierten Marktmacher (AMMs) zwischen Ketten sind.

Ein atomarer Swap (oder atomarer Cross-Chain-Handel) ist ein Peer-to-Peer-Tauschmechanismus, bei dem Vermögenswerte von einer Blockchain gegen Vermögenswerte auf einer anderen Blockchain getauscht werden. Der Prozess ist vollständig dezentralisiert und wird von Smart Contracts verwaltet. Der gesamte Vorgang wird auch innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens abgeschlossen. Wenn diese Zeit verstreicht und die Vertragsbedingungen nicht erfüllt wurden, wird die Transaktion automatisch abgebrochen.

Cross-Chain AMMs werden auf Cross-Chain-Brücken aufgebaut, um die Verbindung zwischen verschiedenen Blockchains zu ermöglichen. Sie verfügen über separate Liquiditätspools auf jeder Blockchain und nutzen diese Liquidität, um Token-Swaps zu erleichtern. Ein Beispiel ist der AMM, der mit THORChain verbunden ist und den inter-blockchain-Austausch zwischen acht Ketten ermöglicht.

Programmierbare Token-Brücken

Dies sind Token-Brücken, die auch die Implementierung beliebiger Nachrichten durch Smart Contract-Aufrufe ermöglichen. Dies sorgt für effizienteres Cross-Chain-Bridging. Es ermöglicht auch komplexere Funktionen wie Austausch, Ausleihe und Staking, die in derselben Transaktion wie die Brückenfunktion ausgeführt werden können.

Vertragsaufrufe

Dies geschieht, wenn die Smart-Vertragsfunktion auf der Quellkette die Smart-Vertragsfunktion auf der Zielskette aufruft. Diese Kommunikation bildet die Grundlage für komplexere Interaktionen zwischen Blockchain-Netzwerken. Token-Swaps und Brücken basieren auf diesen Interaktionen.

Native-Zahlungen

Native Cross-Chain-Zahlungen beinhalten das Initiieren einer Transaktion in einem Blockchain-Netzwerk und das Durchführen von Zahlungen in einem anderen Blockchain-Netzwerk mit dem nativen Token des Ursprungs-Blockchains. Dies ermöglicht es, Daten und Vermögenswerte einfach von einer Blockchain auf eine andere zu übertragen. Es erleichtert auch dezentrale Anwendungen und reduziert die Notwendigkeit zentralisierter Börsen.

Projekte der Blockchain Interoperabilität

Polkadot

Der Parachain-Mechanismus ist nativ für das Polkadot-Ökosystem. Jeder Parachain verbindet sich über einen Vorgang namens 'Bonding' mit der Haupt- oder Relay-Kette. Unterschiedliche Parachains, die an dieselbe Relay-Kette gebunden sind, können auch miteinander kommunizieren und so die Interoperabilität verbessern.

Derzeit gibt es etwa 186 verschiedene Blockchains im Polkadot-Ökosystem. Die Verbindung zwischen diesen Blockchains bedeutet, dass Benutzer über eine einzige Brieftasche und Benutzeroberfläche darauf zugreifen können. Dies spart viel Zeit und Stress, die sonst für das Pendeln zwischen den Blockchains aufgewendet worden wären, wenn sie nicht über die Polkadot-Schnittstelle miteinander verbunden wären.

Cosmos

Das Cosmos-Ökosystem hat das Inter-Blockchain-Kommunikationsprotokoll entworfen. Dies ist ein Interoperabilitätsmodul, das die Kommunikation zwischen verbundenen Blockchains ermöglicht. Es wurde entworfen, um das Internet der Blockchains zu sein und hält seinen Namen.

Die durch diesen Mechanismus verbundenen Blockchains müssen nicht direkt miteinander interagieren. Sie senden nur Informationspakete über dezentrale Kanäle, die durch Smart Contracts reguliert werden. Obwohl IBC im März 2021 gestartet wurde, ist es derzeit auf 54 Netzwerken mit etwa 114.000 täglichen Transaktionen aktiviert.Transaktionen. Diese 54 Blockchain-Netzwerke können nahtlos miteinander kommunizieren und bei Bedarf Tokens austauschen.

Cardano

Cardano ist eine Blockchain-Plattform der dritten Generation, die die Erstellung von Sidechains unterstützt, um nahtlos mit der Hauptblockchain zu kommunizieren. Darüber hinaus ermöglicht Cardano den Datentransfer zwischen Blockchains durch die Implementierung von Cross-Chain-Brücken. Diese Brücken verbinden das Cardano-Netzwerk mit dem Ethereum-, Bitcoin- und anderen Netzwerken. Beispiele sind das REN-Protokoll und die SundaeSwap-Brücken.

Plasma-Brücke

Die Plasma-Brücke ist eine Layer-2-Skalierungslösung, die Kind-Ketten verwendet, um die Effizienz des Ethereum-Netzwerks zu erhöhen. Wie Parachains und Sidechains nehmen Kind-Ketten einige Lasten von der Elternkette, während sie die Kommunikation untereinander und mit der Elternkette aufrechterhalten. Wie funktioniert die Plasma-Brücke?

Wenn ein Benutzer ein Vermögenswert von der Nebenkette auf ein anderes Blockchain-Netzwerk übertragen möchte, erstellt er ein NFT auf der Nebenkette, um den Besitz des Vermögenswerts darzustellen. Anschließend sperrt er das NFT in einem Smart Contract-Tresor und prägt ein entsprechendes NFT im Zieltoken-Netzwerk.

Wenn er dieses neu geprägte NFT an den Empfänger überträgt, kann der Empfänger es gegen den Krypto-Asset einlösen, den das NFT repräsentiert.

Lisk

Obwohl Lisk nicht explizit als ein Interoperabilitätsprojekt konzipiert ist, bietet es dennoch einige interessante Lösungen. Zum Beispiel ermöglicht es Entwicklern, Sidechains zu erstellen, die mit der Hauptkette von Lisk verbunden sind. Es unterstützt auch die Cross-Chain-Nachrichtenübermittlung, die es verschiedenen Blockchains ermöglicht, nahtlos zu kommunizieren.

Zuletzt ist die letzte Phase des Lisk-Roadmaps - bekannt als die Diamond-Phase - darauf ausgelegt, das Lisk-Netzwerk direkt mit anderen Blockchains kompatibel zu machen. Dies wird es Entwicklern ermöglichen, dezentrale Anwendungen auf Lisk zu erstellen, die auf den Ethereum-, Polkadot- und Cosmos-Blockchains verwendbar sein werden.

Vorteile der Blockchain-Interoperabilität

Mehr Potenzial für eine breitere Akzeptanz

Wenn der Großteil der Weltbevölkerung Krypto übernimmt, wird es wahrscheinlich nicht nur auf einer Blockchain sein. Daher stellt die Interoperabilität der Blockchain sicher, dass es eine nahtlose Kommunikation zwischen den Blockchains geben wird, unabhängig von ihrer Anzahl. Diese Kommunikation wird für mehr Anwendungsfälle von Krypto-Assets sorgen und ein stärkeres Wachstum und eine bessere Verbreitung der Blockchain-Technologie katalysieren.

Erhöhte Skalierbarkeit für Kryptoprojekte

Die Skalierbarkeit der Blockchain bezieht sich auf die Fähigkeit einer Kryptowährung, sich zu erweitern und ein größeres Transaktionsvolumen zu bewältigen, als sie es gewohnt ist. Skalierbarkeit ist eine der besten Eigenschaften einer Münze, da sie zeigt, dass sie für eine erhöhte Nutzung bereit ist. Die Interoperabilität der Blockchain trägt dazu bei, da sie sicherstellt, dass ein Token nicht durch die Einschränkungen der Blockchain, auf der sie aufgebaut ist, zurückgehalten wird.

Nehmen wir zum Beispiel den Fall des eingewickelten BTC. Bitcoin allein schafft nur etwa fünf bis sieben Transaktionen pro Sekunde (TPS). Wenn es jedoch als ERC-20 Token eingewickelt wird, verdoppelt sich seine TPS und erreicht möglicherweise 100.000, wenn die Upgrades von Ethereum abgeschlossen sind.

Erhöhte Dezentralisierung

Krypto dreht sich alles um Dezentralisierung. Und das ist es, was Interoperabilität sicherstellt. Durch die verschiedenen Protokolle und Mechanismen, die wir diskutiert haben, gibt es eine Bestimmung für vertrauenslose Transaktionen ohne Zwischenhändler. Es stellt auch sicher, dass keine Kette ein Monopol über Kryptotransaktionen hat. Da es keine Notwendigkeit für zentrale Aufseher gibt, können Menschen Vermögenswerte frei von einer Kette in eine andere migrieren und dabei Wohlstand und Technologie verteilen.

Dies fördert auch einen gesunden Wettbewerb zwischen Blockchains. Schließlich können Menschen und Projekte nicht auf einer Blockchain 'feststecken'. Wenn eine Blockchain nicht den Erwartungen entspricht, können die Projekte darauf zu einer anderen migrieren. Ein aktuelles Beispiel ist die Migration von DeGods und Y00ts von Solana zu Ethereum bzw. Polygon.

Herausforderungen und Einschränkungen

Inkompatibilität von Blockchains

Wenn zwei Blockchains mit unterschiedlichen Arbeitsmechanismen und Tokenomics irgendwie zusammenarbeiten müssen, können Kompatibilitätsprobleme auftreten. Dies gilt insbesondere für das Vertrauenssystem, das von den Blockchains verwendet wird. Viele glauben beispielsweise, dass der Proof-of-Work-Konsensmechanismus am sichersten ist. Personen mit diesem Glauben neigen möglicherweise weniger dazu, PoW-Vermögenswerte mit einer Blockchain zu verbinden, die den Proof-of-Stake-Mechanismus verwendet.

Transaktionsbeschränkungen

Einige verbundene Blockchains sind nur so schnell wie das langsamste Mitglied, insbesondere bei hohem Verkehrsaufkommen. Wenn Transaktionen auf einer der Blockchains verstopft werden, kann dies eine Kettenreaktion auslösen, die sich auf alle Blockchains in dieser Verbindung auswirkt. Dies wird die Dinge erheblich verlangsamen.

Fazit

Blockchain-Interoperabilität ist ein heißes Thema in der Kryptowelt. Es wird wahrscheinlich einer der bedeutendsten Katalysatoren sein, um die Krypto-Idee unter der breiten Bevölkerung zu verbreiten. Daher gibt es gute Gründe zu glauben, dass es mehr Innovationen in diesem Kryptosektor geben wird.

Zum Beispiel werden bereits einige Blockchains entwickelt, die Interoperabilität in ihre Kernmechanismen integrieren. Ein Beispiel ist das Quant-Netzwerk. Dieses Projekt wurde 2018 gestartet und ermöglicht es Blockchain-Entwicklern, intelligente Verträge zu erstellen, die auf mehreren Blockchains existieren können. Andere Beispiele sind Cronos, Flare und AllianceBlock. Diese Projekte sind auf Interoperabilität ausgerichtet und haben bereits reale Anwendungen.

Bemerkenswert ist, dass noch erhebliche Herausforderungen und Engpässe überwunden werden müssen. Solange jedoch die Blockchain-Entwickler sich nicht auf ihren Lorbeeren ausruhen, scheint die Zukunft der Blockchain-Interoperabilität hell.