Einleitung
Mit der Entwicklung der Blockchain-Technologie bleiben Skalierbarkeit und Programmierbarkeit entscheidende Herausforderungen, insbesondere für Blockchains, die das UTXO-Modell verwenden. Kaspa, als eine Layer-1-Öffentliche Blockchain, die eine BlockDAG-Struktur nutzt, erreicht eine hohe Durchsatzrate, hat jedoch keine nativen Smart-Contract-Funktionen, was auch eine Einschränkung anderer UTXO-Systeme (wie Bitcoin) darstellt. Um dieses Problem zu lösen, hat das Kaspa-Ökosystem Kasplex L2 entwickelt, eine Layer-2-Lösung, die durch eine Rollup-Architektur kompatible Smart Contracts mit der Ethereum Virtual Machine (EVM) ermöglicht.
In diesem Artikel werden wir aus der Perspektive von Sicherheits- und Forschungsinstitutionen eine technische Analyse von Kasplex L2 durchführen. Unser Ziel ist es, das Design, die technische Umsetzung und die Auswirkungen auf die UTXO-Blockchain zu bewerten. Wir werden die Funktionsweise von Kasplex L2 untersuchen, es mit den Inscriptions von Bitcoin (wie BRC-20) vergleichen und seine Vor- und Nachteile diskutieren. Diese Analyse soll eine breitere Diskussionsgrundlage für Lösungen zur Skalierbarkeit von UTXO-Modell-Blockchains bieten.
Verstehen Sie die Kaspa-Ebenen-Kette: Eine hochgradige UTXO-Blockchain mit hoher Durchsatzleistung.
Kaspa ist eine erste Blockchain, die eine BlockDAG-Struktur verwendet und mehrere Blöcke parallel erzeugt. Dieses Design wird durch das GHOSTDAG-Protokoll betrieben, was Kaspa eine hohe Durchsatzrate von 10 BPS ermöglicht. Im Gegensatz zu kontobasierten Blockchains (wie Ethereum) verwendet Kaspa ein UTXO-Modell, bei dem Transaktionen durch den Verbrauch ungenutzter Ausgaben und die Erstellung neuer Ausgaben zur Validierung durchgeführt werden, was einen effizienten Validierungsprozess gewährleistet.
Obwohl diese Architektur in Zahlungsszenarien hervorragend abschneidet, gibt es Herausforderungen in Bezug auf die Programmierbarkeit. Das UTXO-Modell ist von Natur aus zustandslos und hat nicht die Fähigkeit, einen dauerhaften Zustand zu verwalten oder komplexe Berechnungen durchzuführen – das sind die entscheidenden Funktionen, die für Smart Contracts erforderlich sind. Daher sind die Funktionen von Kaspa auf einfache Überweisungen beschränkt, was auch die Entwicklung von Layer-2-Lösungen zur Erweiterung seiner Fähigkeiten vorangetrieben hat.
Kasplex L2: Rollup-basiert für die Ausführung von Smart Contracts
Das Kaspa-Ökosystem untersucht drei Second-Layer (L2) Lösungen: Sparkle, Igra L2 und Kasplex L2. Sparkle befindet sich noch in der theoretischen Phase, Igra L2 befindet sich noch in der Entwicklungsphase. Unsere Analyse konzentriert sich auf Kasplex L2, da es bisher die reifste Implementierung ist.
Kasplex L2 ist eine Rollup-basierte Layer-2-Skalierungslösung, die auf die Layer-1-Chain angewiesen ist, um Transaktionsreihenfolgen und Datenverfügbarkeit zu gewährleisten, während die Rechenlast auf Layer 2 verlagert wird. In diesem Design ist die Layer-1-Chain von Kaspa dafür verantwortlich, die Standardreihenfolge der Transaktionen festzulegen und sicherzustellen, dass ihre Daten öffentlich einsehbar sind, während Kasplex L2 EVM-Bytecode ausführt, um Smart-Contract-Funktionen zu ermöglichen.
Technisches Design und Arbeitsablauf
Der Kernmechanismus von Kasplex L2 besteht darin, EVM-Bytecode in die Last der Transaktionen auf der Kaspa-Ebene 1 einzubetten. Der Prozess lässt sich in die folgenden Schritte unterteilen:
Transaktion eingereicht: Der Benutzer reicht eine Transaktion an die Kaspa-Ebenen-Kette ein, deren Payload EVM-Bytecode enthält. Zum Beispiel könnte die Payload einen Aufruf einer Funktion des Smart Contracts HelloWorld() kodieren.
Ebenen-Ketten-Sortierung: Der BlockDAG von Kaspa sortiert Transaktionen innerhalb seiner DAG-Struktur und bietet eine deterministische Transaktionssequenz.
Second Layer Execution: Kasplex L2 operates as an indexer, scanning load-bearing transactions on the first layer chain, extracting EVM bytecode, executing it in the specified order, and updating its state. Invalid or conflicting transactions (e.g., transactions attempting double spending) will be discarded.
Transaktionsübermittlungsmechanismus
Kasplex L2 unterstützt zwei Arten von Handelsaufträgen, die unterschiedliche Auswirkungen haben:
Kanonische Einreichung (Canonical Submission): Transaktionen werden direkt über eine Kaspa-kompatible Wallet an L1 eingereicht, wobei keine Relay-Knoten erforderlich sind, was den Dezentralisierungsprinzipien von Blockchain-Systemen entspricht.
Proxied Submission: Transaktionen werden über einen Relayer eingereicht, um mit EVM-Tools wie MetaMask kompatibel zu sein. Der Relayer leitet die Transaktion an Kaspa L1 weiter, stellt sicher, dass sie aufgezeichnet wird, bevor sie von L2 verarbeitet wird. Dieser Ansatz priorisiert die Benutzerfreundlichkeit, führt jedoch zu einer Abhängigkeit von Relayern.
Das Agentureinreichungsverfahren gewährleistet die Atomizität, indem es verlangt, dass alle Second-Layer-Transaktionen auf der L1-Chain verankert sind. Wenn eine Transaktion auf der L2 erzeugt wird, aber noch nicht auf der First-Layer-Chain aufgezeichnet ist, wird der Relayer diese zur Bestätigung an die L1-Chain einreichen. Dieses Design verhindert “native” L2-Transaktionen, die die Konsensbildung der L1-Chain umgehen, und vermeidet potenzielle Sicherheitsrisiken. Die folgende Abbildung veranschaulicht zwei Einreichungswege:
Normpfad: Wallet → Kaspa L1 → Kasplex L2
Agenturpfad: MetaMask → Relais → Kaspa L1 → Kasplex L2
Sie werden vielleicht bemerken, dass der Handel tatsächlich zuerst auf L1 abgeschlossen wird, bevor er vom L2-Indexer interpretiert wird. So funktioniert Kasplex L2: Zuerst wird die Daten auf L1 endgültig festgelegt, dann liest L2 die Transaktion und aktualisiert den Status.
Vergleich mit Bitcoin Inscriptions
Um Kasplex L2 besser zu verstehen, ist es sehr hilfreich, es mit Bitcoin Inscriptions (insbesondere BRC-20) zu vergleichen. Beide zielen darauf ab, die Funktionen der UTXO-Modell-Blockchain durch die Nutzung von L1 für Datenspeicherung und -sortierung zu erweitern, unterscheiden sich jedoch in der Umsetzung und den Zielen.
Ähnlichkeiten
Daten in L1 einbetten: Kasplex L2 und BRC-20 werden Daten in Transaktionen der ersten Ebene einbetten. BRC-20 verwendet Tapscript von Bitcoin (aktiviert durch das SegWit-Upgrade), um Token-Metadaten zu speichern, was normalerweise durch einen dreistufigen Prozess von “Einreichen (commit, Datenhash) → Offenlegen (reveal, die Daten selbst) → Ausgeben (spend, Tokenübertragung)” erreicht wird. Kasplex L2 bettet hingegen EVM-Bytecode in die Nutzlast von Kaspa L1-Transaktionen ein und ermöglicht eine ähnliche L2-Betriebsverankerung.
L1 als vertrauenswürdige Datenquelle: In zwei Fällen bietet L1 eine Reihenfolge der Operationen. BRC-20 verlässt sich auf die Bitcoin-Blockchain zur Reihenfolge der Token-Übertragungen, während Kasplex L2 das BlockDAG von Kaspa zur Reihenfolge der Ausführung von Smart Contracts verwendet.
Abhängigkeit von Indexierern: Beide sind auf Off-Chain-Indexierer angewiesen, um die Verarbeitung durchzuführen. Der Indexierer von BRC-20 analysiert Bitcoin-Transaktionen, um die Token-Bestände zu verfolgen, während der Indexierer von Kasplex L2 EVM-Bytecode ausführt, um den Status von Smart Contracts aufrechtzuerhalten.
Unterschiede
Effizienz erreichen: Der dreistufige Prozess von BRC-20 ist eine Abweichung vom starren Protokoll von Bitcoin, während Kasplex L2 von Kaspa’s kooperativerem L1 profitiert, das es ermöglicht, Daten in eine einzelne Transaktionslast einzubetten, wodurch Komplexität und Systemaufwand reduziert werden.
Leistungsüberlegungen: Die Durchsatzrate von Bitcoin liegt bei etwa 7 Transaktionen pro Sekunde, wobei alle 10 Minuten ein Block erzeugt wird, was den Inscriptions-Prozess sowohl langsam als auch teuer macht. Das 10 BPS-Upgrade von Kaspa bietet jedoch erhebliche Leistungsverbesserungen, die es Kasplex L2 ermöglichen, Transaktionen effizienter in größerem Maßstab zu verarbeiten.
Bereich und Funktion: BRC-20 konzentriert sich hauptsächlich auf die Ausgabe und Übertragung von Token, während Kasplex L2 vollständige EVM-Kompatibilität unterstützt und die Ausführung komplexer Smart Contracts wie DeFi-Protokollen oder NFT-Marktplätzen ermöglicht.
Flexibilität des Protokolls: Das Design von Bitcoin betont die Unveränderlichkeit und zwingt L2-Lösungen, um seine Einschränkungen herum zu arbeiten. Kaspa verwendet zwar ebenfalls das UTXO-Modell, aber sein L1-Design ist flexibler und kann eine engere Integration mit L2-Lösungen wie Kasplex erreichen.
Dieser Vergleich hebt eine entscheidende Erkenntnis hervor: Obwohl beide in der Nutzung von L1 für die Datenspeicherung und -ordnung ähnlich sind, nutzt Kasplex L2 die architektonischen Vorteile von Kaspa, um eine höhere Effizienz und breitere Funktionalität als Inschriften zu erreichen.
Bewertung von Kasplex L2: Vorzüge und Einschränkungen
Aus der Perspektive der technischen Forschung zeigt Kasplex L2 die folgenden erheblichen Vorteile und Einschränkungen.
Vorteile
Funktionserweiterung: Kasplex L2 hat die Fähigkeiten von Kaspa durch die Unterstützung von EVM-kompatiblen Smart Contracts erfolgreich erweitert, sodass es in der Lage ist, dezentrale Anwendungen und Tokenisierungen zu unterstützen, die auf der ersten Kette nicht realisiert werden können.
Effiziente Nutzung von L1: Kasplex L2 nutzt das BlockDAG von Kaspa zur Transaktionssortierung und Datenverfügbarkeit, wodurch die Rechenlast der zweiten Ebene auf ein Minimum reduziert wird, mit einem klaren Fokus auf der Ausführungsebene. Dieses Design passt hervorragend zur hochdurchsatzfähigen Architektur von Kaspa.
Öffentliche Verifizierbarkeit: Da alle Transaktionen auf L1 aufgezeichnet werden, kann die Ausführung von Smart Contracts auf Kasplex L2 unabhängig verifiziert werden, indem der EVM-Bytecode in standardmäßiger Reihenfolge erneut ausgeführt wird, was Transparenz gewährleistet.
Einschränkungen und Risiken
Indexer-Vertrauensprobleme: L2-Indexer spielen eine Schlüsselrolle bei der Ausführung von Bytecode und der Pflege von Zuständen, jedoch besteht das Risiko böswilligen Verhaltens von Indexern, wie beispielsweise die gleichzeitige Bereitstellung eines Merkle-Wurzel nach außen, während intern gefälschte Zustände aufrechterhalten werden. Um dieses Problem zu lösen, ist es notwendig, ein dezentralisiertes Indexernetzwerk aufzubauen und wirtschaftliche Anreize oder Bestrafungsmechanismen einzuführen.
Reorganisationsproblematik: Obwohl das BlockDAG von Kaspa effizient ist, kann der parallele Blockerstellungsmechanismus zu Reorganisationen kürzlich generierter Blöcke führen. Dies zwingt L2 dazu, zurückzurollen und Transaktionen erneut auszuführen, was die Systemkomplexität erhöht und gleichzeitig ein gewisses Risiko für Zero-Confirmation-Doppelbuchungen in L2 mit sich bringt.
Die Erkenntnisse über das UTXO-Modell der Blockchain
Kasplex L2 bietet eine Fallstudie zur Erweiterung der Programmierbarkeit von UTXO-Modell-Blockchains, die für Systeme wie Bitcoin von Bedeutung ist. Sowohl Kaspa als auch Bitcoin sind in der Unterstützung von Smart Contracts durch das UTXO-Design eingeschränkt, jedoch schafft die höhere Durchsatzrate von Kaspa und die flexiblere L1-Architektur ein günstigeres Umfeld für L2-Lösungen.
Für Bitcoin schlägt das Design von Kasplex L2 folgende erkundbare Richtungen vor:
Rekorder-Integration: Der Proxy-Submission-Mechanismus zeigt, wie man EVM-Tools mit UTXO-Blockchains integrieren kann. Dieses Konzept kann auf Layer-2-Lösungen wie BitVM von Bitcoin angewendet werden.
Indexer-basierte Ausführung: Die Nutzung des Indexers zur Durchführung von Berechnungen außerhalb der Kette und zur Verankerung von Daten auf L1 passt zum Modell der Bitcoin Inscriptions und könnte neue Ansätze für programmierbare Erweiterungen inspirieren.
Aus forschungsorientierter Sicht ist Kasplex L2 ein wertvolles Experiment, das die Unterschiede der UTXO-Blockchain hinsichtlich Durchsatz und Protokollflexibilität aufzeigt und welche Auswirkungen dies auf die Machbarkeit von L2-Lösungen hat. Die Forschungsergebnisse können als Designreferenz für das gesamte Blockchain-Ökosystem dienen, insbesondere für Systeme, die Dezentralisierung und Sicherheit priorisieren, anstatt native Programmierbarkeit.
Fazit
Kasplex L2 ist eine technologisch zuverlässige Rollup-basierte Implementierung, die durch die Nutzung von Kaspa’s L1 für Transaktionssortierung und Datenverfügbarkeit die Unterstützung für EVM-kompatible Smart Contracts ermöglicht. Unsere Analyse hebt die Effizienz hervor, die sie durch die Nutzung von Kaspa’s hochdurchsatzfähigem BlockDAG bietet, sowie die Fähigkeit zur Erweiterung durch EVM-Kompatibilität. Wir glauben, dass Kasplex L2 einen praktischen Beitrag zur Forschung über L2-Lösungen für UTXO-Modell-Blockchains leistet. Der Vergleich mit Bitcoin Inscriptions zeigt die Ähnlichkeiten in den gemeinsamen Prinzipien sowie den Einfluss des L1-Designs auf die Machbarkeit von L2. Für Forscher und Entwickler bietet Kasplex L2 eine Perspektive auf die Schnittstelle von Skalierbarkeit, Programmierbarkeit und Dezentralisierung in Blockchain-Systemen.
Referenz
Kasplex Github. [Online]. Verfügbar:
Kaspa Research, „Über das Design von zk-Rollups auf Kaspa’s UTXO-basiertem DAG-Konsens“, 2024. [Online]. Verfügbar:
Besonderer Dank geht an unseren BitsLab-Forscher @ZorrotChen, danke für deinen Beitrag zu diesem Artikel!
