Das Metaverse wird eine echte “Multichain” benötigen, um sein volles Potenzial zu entfalten, sagte Matthew Niemerg, Ph.D., von der Aleph Zero Foundation.
In letzter Zeit wurde viel über das Web 3 und das Metaverse berichtet. Ungeachtet der zentralisierten Metaverse-Pläne von Mark Zuckerberg erklärte sogar Goldman Sachs, dass die virtuelle Welt auf der Blockchain basieren muss. Im Moment ist Ethereum – das größte einzelne Netzwerk für das Hosting von Web 3 Diensten – jedoch zu langsam und zu teuer, um ein größeres Publikum zu unterstützen. Zumindest, bis die “Merge” abgeschlossen ist. Auch wenn es viele andere Netzwerke gibt, die zur Auswahl stehen, gibt es derzeit keine klare Infrastruktur, die die verschiedenen vielversprechenden Dienste, die entwickelt werden, miteinander verbinden kann. Bestehende Blockchains sind oft Inseln für sich selbst oder erfordern umständliche, zentralisierte Mittel zur Übertragung von Werten.
Um die Vision des zukünftigen Internets zu verwirklichen, müssen diese Inseln effizient und miteinander verbunden werden. Durch den Einsatz neuer Technologien wie Sidechains, Parachains und Bridges haben Entwickler die Möglichkeit, ein “Multichain”-Ökosystem aufzubauen. Und zwar eines, in dem alle Netzwerke eine deutlich höhere Geschwindigkeit und die Fähigkeit zur reibungslosen Interaktion genießen. Glücklicherweise ist dieser Prozess bereits im Gange, da er für die Schaffung des Metaverse, von dem die Nutzer von morgen profitieren können, von entscheidender Bedeutung ist.
Probleme hemmen die Entwicklung des Web 3 Metaverse
Ethereum und seine Konkurrenten sollen als globale Computer fungieren, die dezentrale Anwendungen (dApps) unterstützen und jedem, der über eine Internetverbindung verfügt, vertrauenswürdige und unzensierbare Dienste zur Verfügung stellen. Dieser Ansatz ist ein Schlüsselelement des Web 3 und wird die Grundlage für das Metaverse bilden, das sich entwickelnde, miteinander verbundene Ökosystem virtueller Welten und Plattformen vereint. Im neuen Metaverse können Werte und Informationen über alle Dienste hinweg geteilt werden, und Blockchains wie Ethereum werden dies ermöglichen.
Allerdings gibt es derzeit noch einige Probleme. Zum einen sind die meisten bestehenden Netzwerke nicht in der Lage, die Geschwindigkeit, den Durchsatz und die Kosteneffizienz zu bieten, die für eine globale Adaption erforderlich sind. Der Grund dafür ist das sogenannte “Skalierbarkeits-Trilemma”. Im Wesentlichen geht es dabei um das Gleichgewicht, das Blockchains zwischen Sicherheit, Dezentralisierung und Skalierbarkeit haben müssen. Wenn ein Netzwerk sicher und dezentralisiert ist, wie Bitcoin und Ethereum, ist es schwer zu skalieren; wenn ein Netzwerk skalierbar und sicher ist, leidet es in der Regel unter den Folgen der Zentralisierung.
Und dann ist da noch die Frage der Interoperabilität. Blockchains sind in sich geschlossen, sie sind im Allgemeinen nicht für die Kommunikation mit anderen Layern ausgelegt. Daher sind viele der entwickelten dApps quasi isoliert. Die meisten sind, zumindest in den ersten Versionen, nicht mit einem Multichain-Design ausgestattet. Dies schränkt die Liquidität und Funktionalität der meisten Web 3-Angebote ein. Viele Nutzer entscheiden sich daher nur für ein oder zwei Ökosysteme, wenn überhaupt.
Wie funktioniert die Multichain-Technologie?
Multichains können das fortsetzen, was die etablierten Blockchains begonnen haben. Im Wesentlichen handelt es sich bei einer Multichain um eine Reihe von Diensten, die mehrere dezentrale Netzwerke miteinander verbinden. So wird eine fließende Interaktion zwischen den Diensten und gleichzeitig ein größerer Durchsatz und eine bessere Skalierung ermöglicht. Jede Chain verfügt dabei über ihre eigene Sicherheitsstruktur. Darüber hinaus kann sich das zugrunde liegende Konsensprotokoll von Chain zu Chain unterscheiden.
Viele Projekte wie Solana und Polygon haben bereits souveräne Chains mit einer eigener, unabhängigen Sicherheitsstruktur implementiert. Es geht nicht darum, mit anderen Chains zu konkurrieren, sondern darum, deren Dienste zu integrieren. Um dies zu ermöglichen, verbindet ein Multichain-Design unterschiedliche und souveräne Chains mit einem Cross-Chain-Kommunikationsprotokoll.
Eine weitere Komponente der Multichain-Technologie sind separate Excecution Layer, die als eine Art skalierbarer Layer-2-Lösungen angesehen werden. Diese Execution Layer arbeiten mit ihrer eigenen Smart-Contract-Sprache und sind mit einem Settlement Layer verbunden. Diese Execution Layer können als “on top” des zugrunde liegenden Netzwerks betrachtet werden, von dem sie ihre Sicherheitsmerkmale erben oder teilen (daher der Begriff “Shared Security”). Sie bilden eine Schnittstelle zum Netz. Darüber hinaus können diese einen Großteil des Datenverkehrs von der Main Chain abziehen, um die Zustandsänderungen separat auszuführen. Um ihren Nutzen weiter zu erhöhen, können diese Layer parallel genutzt werden. Dadurch ergeben sich Möglichkeiten für eine breitere Skalierung jedes dezentralen Netzwerks.
Zero-Knowledge Proofs
Beim Modell der Shared Security wird die Sicherheit der Ausführungsumgebung nicht aufgegeben. Man verwendet kryptografische Verfahren, die als “Zero-Knowledge-Proofs” (ZKPs) bekannt sind. ZKPs ermöglichen es, die Transaktionen einer Blockchain außerhalb der Chain zu verifizieren, wobei ein Beweis für die Gültigkeit der Transaktion an die Hauptchain zurückgeschickt wird. In Kombination mit Verfahren zur Datenverfügbarkeit und sogenannten “Fraud Proofs”, die einen kryptografischen Beweis für die Gültigkeit dieser Transaktionen liefern, machen ZKPs das Zurücksenden zusätzlicher Transaktionsdaten an die Main Chain überflüssig. Dadurch wird Speicherplatz freigesetzt und der Durchsatz der zugrunde liegenden Chain erhöht.
Bridges hingegen sind Mechanismen, die es zwei separaten Blockchains ermöglichen, miteinander zu kommunizieren. Das ist jedoch eine Funktion, die die meisten Systeme noch nicht standardmäßig bieten. Bridges ermöglichen es den Chains auch, ihre individuellen Protokoll- und Konsensmechanismen beizubehalten. Gleichzeitig können diese Assets und Informationen genau und sicher zu übertragen. Getrennte Ausführungsumgebungen können selbst als Bridges fungieren, wenn sie so konzipiert sind, dass sie mit mehreren Netzwerken verbunden werden können, oder sie können spezifische dApp-Dienste oder eine Sammlung von Diensten sein.
Metaverse und Multichain-Umgebungen
Kombiniert man Execution Layer und Bridges miteinander, entsteht eine “Multichain”-Umgebung. Ein Projekt, das dieses Modell bereits intensiv nutzt, ist Polkadot. Polkadot ist eine “Blockchain der Blockchains”. Das Entwicklerteam hat ein Ökosystem aufgebaut, das Polkadot als primäre Relay-Chain verwendet, die den Einsatz vieler Execution Layer oder Parachains (in der Sprache des Substrate-Ökosystems) ermöglicht. Diese wiederum sind für bestimmte Aufgaben oder Anwendungen konzipiert.
Anstatt eine oder zwei Blockchains dazu zu bringen, alles zu verarbeiten, handhaben diese Parachains ihren eigenen Durchsatz und sind gleichzeitig in der Lage, Daten nahtlos an die Polkadot-Relay-Chain, an andere Parachains oder sogar an andere unabhängige Chains über direkte Bridges zu übertragen. Entwickler haben weitaus mehr Flexibilität bei der Bereitstellung ihrer Smart Contracts, indem sie eine Parachain oder eine Ausführungsumgebung nach eigenem Ermessen wählen können. Gleichzeitig übernehmen die Parachains aber auch die Sicherheit von dem Polkadot-Basis-Layer.
Wie bereits erwähnt, können die Parachains von Polkadot auch als Bridge zu bestehenden Netzwerken wie Bitcoin und Ethereum dienen. Jetzt ist eine ganz neue Welt der Liquidität und Kommunikation möglich. Die Nutzer werden in der Lage sein, über einen einzigen Zugangspunkt mit praktisch jedem Web 3-Dienst zu interagieren. Und das mit einer exzellenten Latenzzeit und unter Beibehaltung der Sicherheit, die sie von einer Blockchain-Lösung erwarten können.
Metaverse: Unendliches Potenzial
Das Potenzial, das Multichains für das Internet von morgen bieten können, ist unvorstellbar groß. Nehmen wir als Beispiel das Gaming. Die Nutzer und Entwickler neuer virtueller Welten könnten sich die zahlreichen Blockchain-Dienste zunutze mache. Dazu müssten die Entwickler nicht direkt auf mehreren Netzwerken aufbauen, was ziemlich kompliziert wäre. Sie bräuchten nur die richtigen APIs und Bridges, um auf die Netzwerke zuzugreifen, die sie benötigen oder nutzen möchten. Das Versprechen, dass NFTs im Spiel auf jede beliebige Plattform übertragen oder auf jedem beliebigen Markt verkauft werden können, könnte ohne Schwierigkeiten umgesetzt werden. Die Internet-Nutzer hätten dann mehr Kontrolle hätten als je zuvor.
Finanzdienstleistungen im Web 3 könnten ebenfalls einfacher und effizienter sein. Auf der Grundlage dessen, was die Kryptowährungsmärkte und DeFi bereits aufgebaut haben, könnte eine breite Palette von Vermögenswerten über jede Plattform zugänglich und handelbar werden. Die Sicherheit und Unveränderlichkeit der jeweiligen Blockchains bliebe dabei erhalten. Diese könnten sogar in die bereits erwähnten virtuellen Welten und sozialen Netzwerke integriert werden, um den Nutzern die Möglichkeit zu geben, ihre Finanzen zu nutzen. Und zwar an jedem Ort im Metaverse.
Die Möglichkeiten sind endlos, und es wird an den zukünftigen Entwicklern liegen, neue Wege zu finden, um diese Technologie zu nutzen und das Web 3-Erlebnis weiterzuentwickeln. Auch wenn bereits großartige Arbeit geleistet wird, wird es für die meisten Netze noch einige Zeit dauern, bis sie effizient in die neuen Systeme integriert sind. Alles andere könnte zu einem fragmentierten, isolierten Web 3 führen, das nicht die Visionen erfüllt, die so viele für das Internet von morgen haben. Neue Techniken könnten sich natürlich noch entwickeln. Im Moment sieht es jedoch so aus, als ob die Zukunft der digitalen Kommunikation und des Finanzwesens in einer Multichain-Welt liegt.
Über den Autor
Matthew Niemerg, Ph.D., ist Mitbegründer und Präsident der Aleph Zero Foundation – einer Schweizer Non-Profit-Organisation, die eine neue Infrastrukturebene mit einer skalierbaren Plug-and-Play-Datenschutzlösung anbietet, die Zero-Knowledge-Proofs (zk-SNARKs) und Secure Multiparty Computation (sMPC) nutzt. Mathew hat außerdem einen Doktortitel in Mathematik auf dem Gebiet der numerischen algebraischen Geometrie und ist zudem Simons-Berkeley Fellow und IBM Center of Excellence Fellow in High-Performance Computing.
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