Blockchains gelten als innovative Technologie – doch viele Systeme kämpfen mit langsamen Abläufen und hohen Transaktionskosten. Vor allem bei wachsender Nutzung geraten klassische Blockchains oft an ihre Grenzen. Um Skalierung und Effizienz zu verbessern, setzen neuere Lösungen auf einen modularen Aufbau: Layer 1 bildet dabei das Grundgerüst, während Layer 2 für Entlastung sorgt. Der Artikel zeigt, wie sich durch diese Struktur eine Blockchain schneller machen lässt, welche Technologien dahinterstehen und warum sich die Kombination beider Ebenen als zukunftsfähig erweist.
Aufbau moderner Blockchains: Schichtenarchitektur verstehen
Bei vielen Blockchains sorgt ein mehrschichtiger Aufbau dafür, dass wichtige Funktionen voneinander getrennt sind. Die unterste Ebene, auch Layer 1 genannt, sichert die Blockchain durch ein einheitliches Regelwerk und stellt sicher, dass alle Teilnehmenden sich auf einen gemeinsamen Stand einigen – den sogenannten Konsens. Layer 2 liegt darüber und hilft dabei, mehr Transaktionen schneller zu verarbeiten. Dadurch kann die Blockchain effizienter und günstiger genutzt werden. Dieses Schichtenmodell ist ein wichtiger Schritt, um Sicherheit, Dezentralität und Skalierbarkeit weiterzuentwickeln und bildet das Rückgrat einer modernen Blockchain-Architektur.
Was ist Layer 1? Die Basis von Blockchains
Auf der untersten Ebene einer Blockchain werden Transaktionen gesammelt, geprüft und dauerhaft gespeichert. Diese sogenannte Basisschicht, auch als Layer 1 bezeichnet, sorgt dafür, dass alle Beteiligten Zugriff auf denselben Informationsstand haben. Das dahinterliegende Netzwerkprotokoll wird in der Praxis als Mainnet bezeichnet. Es bildet die technische Grundlage, auf der das gesamte System aufbaut.
Bekannte Blockchains wie Bitcoin, Ethereum oder Solana arbeiten jeweils mit eigenen Verfahren, um diesen gemeinsamen Stand zu sichern. Während Bitcoin auf rechenintensive Methoden wie das sogenannte Mining setzt, verwendet Ethereum inzwischen einen leichteren Umstieg auf neue Regeln. Diese Verfahren, die als Blockchain-Konsens bezeichnet werden, helfen, Manipulationen zu vermeiden, bremsen aber oft die Verarbeitungsgeschwindigkeit. Verschiedene Blockchain-Technologien versuchen, diese Herausforderungen zu lösen – stoßen bei starker Nutzung jedoch schnell an technische und wirtschaftliche Grenzen.
Konsensmechanismen auf Layer 1
Um Blockchains zuverlässig abzusichern, kommen zwei unterschiedliche Ansätze besonders häufig zum Einsatz. Beide regeln, wie neue Transaktionen geprüft und dauerhaft festgeschrieben werden.
Beim sogenannten Proof of Work muss Rechenleistung aufgewendet werden, um komplexe Aufgaben zu lösen. Diese Methode, wie sie zum Beispiel beim Bitcoin verwendet wird, benötigt sehr viel Energie, sorgt aber für ein hohes Maß an Netzwerksicherheit.
Proof of Stake hingegen basiert auf dem Prinzip, dass Teilnehmer eigene Coins hinterlegen. Wer eine bestimmte Summe einsetzt, darf dann mit etwas Glück neue Transaktionen bestätigen. Dieser Validierungsmechanismus ist deutlich effizienter, setzt jedoch Vertrauen in die Teilnehmer voraus.
Layer 2 als Lösung zur Skalierung: Mehr Tempo, geringere Gebühren
Bestimmte Rechenprozesse lassen sich aus der Haupt-Blockchain auslagern. Auf dieser sogenannten zweiten Ebene, auch Layer 2 genannt, laufen Transaktionen nicht mehr direkt im Hauptsystem ab, sondern werden vorab in kleinen Paketen verarbeitet und erst dann auf die zentrale Blockchain zurückgeführt. Das entlastet das Hauptnetzwerk und sorgt für deutlich schnellere Abläufe.
Als besonders effizient gelten dabei sogenannte Rollups. Diese bündeln viele einzelne Transaktionen in einem gemeinsamen Ablauf. Statt jede Aktion einzeln zu prüfen, reicht so eine gebündelte Bestätigung. Das spart Zeit und macht Transaktionen günstiger, weil weniger Rechenleistung direkt auf der Haupt-Blockchain benötigt wird.
Je nach technischer Umsetzung kann die Verarbeitung auf diese Weise auf 2.000 bis 4.000 Transaktionen pro Sekunde steigen. Damit wird ein Grad an Skalierbarkeit erreicht, der bisher meist nur bei zentralisierten Anbietern möglich war.
Insbesondere Ethereum profitiert von dieser Technik. Mit Projekten wie Arbitrum oder Optimism lassen sich bestehende Blockchain-Technologien ergänzen und deutlich leistungsfähiger gestalten.
Bedeutung der Transaktionsgeschwindigkeit
Ob beim Einsatz in digitalen Spielen, bei Finanzdiensten oder beim Verschicken kleinster Beträge – eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit ist entscheidend. Layer-2-Technologien ermöglichen es, deutlich mehr Transaktionen in kürzerer Zeit abzuwickeln. Diese erhöhte Transaktionsmenge, auch als Throughput bezeichnet, verbessert den Ablauf spürbar. Reaktionszeiten werden kürzer, was gerade bei zeitkritischen Anwendungen wichtig ist. Die gesteigerte Netzwerkleistung sorgt dafür, dass bis zu 4.000 Transaktionen pro Sekunde möglich sind – vergleichbar mit zentralen Systemen wie Visa.
Techniken zur Skalierung im Layer 2: Rollups, Channels und Sidechains
Neben Rollups gibt es auch andere technologische Ansätze, um Blockchains zu entlasten. Eine Methode dafür sind sogenannte State Channels. Dabei handeln zwei Teilnehmer vorübergehend direkt miteinander, ohne jede Aktion sofort auf der Blockchain zu speichern. Erst das abschließende Ergebnis wird festgehalten. Diese Methode ist besonders schnell und kostet wenig, weil das System weniger Daten verarbeiten muss.
Rollups dagegen bündeln viele kleine Transaktionen in einem Paket und geben dieses im Sammelformat zurück an die Haupt-Blockchain. Bei Optimistic Rollups wird zunächst davon ausgegangen, dass die Transaktionen korrekt sind. Nur im Verdachtsfall wird nachgeprüft, ob ein Fehler, ein sogenannter Fraud-Proof, vorliegt. Zero-Knowledge-Rollups nutzen mathematische Beweise, um die Richtigkeit automatisch zu bestätigen. Diese Technik ist besonders sicher, aber technisch aufwendiger.
Bei Sidechains läuft die Verarbeitung auf einer eigenen, unabhängigen Blockchain, die regelmäßig mit dem Hauptnetz synchronisiert wird. Ein Beispiel ist das Netzwerk Polygon. Solche Lösungen eignen sich für flexible Anwendungen außerhalb der Hauptstruktur. Ob Rollup, Channel oder Sidechain – jede der genannten Skalierungstechniken bringt eigene Vor- und Nachteile bei Geschwindigkeit, Sicherheit und technischer Umsetzung mit. Welche für ein Projekt sinnvoll ist, hängt vom konkreten Einsatzbereich ab.
Wie Rollups funktionieren
Rollups nutzen ein Verfahren namens Batch-Verarbeitung, bei dem viele einzelne Transaktionen gesammelt und zu einem größeren Datenpaket zusammengefasst werden. Dieses Paket wird dann auf die Haupt-Blockchain übertragen. So lassen sich Speicherplatz und Rechenzeit auf der Basisschicht deutlich reduzieren. Bei sogenannten Optimistic Rollups wird zunächst angenommen, dass alle Transaktionen korrekt sind. Nur wenn ein Betrugsversuch vermutet wird, greift ein spezieller Prüfmechanismus, der als Fraud Proof bezeichnet wird. ZK-Rollups nutzen mathematische Verfahren mit dem Prinzip der Zero Knowledge, das es ermöglicht, Transaktionen direkt und überprüfbar zu bestätigen – ohne alle Details offenlegen zu müssen. Während Optimistic Rollups flexibler und weniger rechenintensiv sind, bieten ZK-Rollups ein höheres Maß an Sicherheit, benötigen dafür aber komplexere Technik.
Das Blockchain-Trilemma und die Rolle von Layer 1 und Layer 2
Ein häufig diskutiertes Grundproblem im Blockchain-Bereich ist das sogenannte Trilemma. Es beschreibt die Schwierigkeit, Dezentralität, Sicherheit und Skalierbarkeit gleichzeitig vollständig zu erreichen. In der Praxis setzen viele Blockchains auf Sicherheit und Dezentralisierung – besonders in der grundlegenden Schicht, auch Layer 1 genannt. Diese Entscheidung geht meist zulasten der Skalierbarkeit, denn mit steigender Nutzung stößt das System schnell an technische Grenzen. Um dieses Problem zu umgehen, kommt Layer 2 ins Spiel: Hier werden Transaktionen gebündelt und außerhalb der Hauptschicht verarbeitet, bevor sie gesammelt zurückgeschrieben werden. Das entlastet die Basisschicht und steigert die Skalierbarkeit deutlich, ohne die Netzwerksicherheit grundsätzlich zu gefährden. Das Zusammenspiel beider Ebenen gilt daher als wichtiger Baustein eines zukunftsfähigen Blockchain-Designs, das Leistungsfähigkeit, Vertrauen und Dezentralisierung miteinander verbindet.
Praxisbeispiele: Skalierungslösungen im Einsatz
Einige konkrete Netzwerkbeispiele zeigen, wie sich Skalierung in der Praxis umsetzen lässt. Bei Ethereum kommen mit Arbitrum, Optimism oder zkSync sogenannte Layer-2-Lösungen zum Einsatz. Diese entlasten die Haupt-Blockchain, senken Transaktionsgebühren und ermöglichen eine deutlich höhere Geschwindigkeit – ein wichtiger Fortschritt im Bereich des Ether Scaling. Bei Bitcoin stellt das Lightning Network eine Art Zusatzkanal dar, über den sich sehr kleine Geldbeträge fast ohne Wartezeit übertragen lassen. Besonders in Ländern mit schwacher Infrastruktur zeigt sich dieser Real-World Use-Case im Zahlungsverkehr. Auch alternative Systeme wie Hedera setzen auf Effizienz. Als Layer-1-Netzwerk verzichtet es auf externe Erweiterungen und erreicht durch die eigene Architektur hohe Verarbeitungsgeschwindigkeiten. Der Trend entwickelt sich hin zu modularen Systemen, die sich besser an spezielle Anwendungsbereiche anpassen lassen.
Entwicklungen und Trends der Blockchain-Architektur
Mit dem Blick auf das Jahr 2025 verändern sich wichtige Grundlagen der Blockchain-Technologie. Zentrale Systeme werden schrittweise in kleinere, flexibel einsetzbare Komponenten geteilt. Diese Form der Modularität erlaubt eine bessere Anpassung und macht den Ressourceneinsatz deutlich effizienter.
Ein großer Schritt dabei sind sogenannte Smart Layer-2-Systeme. Sie erkennen automatisch, wie viel Rechenleistung gerade gebraucht wird, und passen sich in Echtzeit an. Dadurch lassen sich Transaktionen schneller verarbeiten, ohne die Sicherheit des Netzwerks zu beeinträchtigen.
Auch die Basisnetzwerke, die sogenannten Layer-1-Systeme, entwickeln sich weiter. Neue technische Verfahren verbessern ihre Rechenleistung, ohne die dezentrale Struktur zu gefährden. Damit entsteht ein stabiles Fundament, auf dem weitere Verbesserungen aufbauen können.
Längerfristig zeigen sich bei der Blockchain 2025 klare Architekturtrends: Spezialisierte Netzwerke konzentrieren sich auf bestimmte Anwendungen, bleiben aber über gemeinsame Schnittstellen mit vertrauenswürdigen Systemen wie Ethereum verbunden. So entsteht ein vielseitiges System mit einheitlichen Sicherheitsstandards.
