Was sind Parachains im Polkadot-Ökosystem?

Parachains sind souveräne Blockchains, die in den Netzwerken Polkadot und Kusama parallel laufen. Polkadot besteht nämlich aus einer zentralen Relay Chain, die das System koordiniert und Sicherheit für bis zu 100 parallel laufende Parachains bietet.

Parachains können kundenspezifisch für jeden Anwendungsfall gebaut werden. Konzipiert von Gavin Wood, Mitbegründer und ehemaliger CTO von Ethereum, bringen Parachains die Zukunft des Internets auf eine ganz neue Ebene. Sie ermöglichen die Skalierbarkeit, Interoperabilität und Sicherheit, die nötig sind, um das Versprechen der Blockchain wirklich in die nächste Generation des Internets, das Web 3.0, zu verwandeln.

Unterschied zu Smart Contracts

Smart Contracts sind kleine Stücke von Software, die auf einer dedizierten Blockchain wie Ethereum laufen. Da sie alle auf der gleichen Blockchain laufen und um die Rechenressourcen dieser Blockchain konkurrieren, führt dies zu Staus, langen Ausführungszeiten und unvorhersehbaren Betriebskosten. Dies kann als einer der Hauptblocker für die reale Adoption von Blockchain-Systemen angesehen werden.

Im Gegensatz dazu sind Parachains individuelle und unabhängige Blockchains, die für einen einzigen Zweck entwickelt wurden. Jede Blockchain dient nur einem Zweck und hat eine nahezu unbegrenzte Kapazität für ihre Clients. Die einzelnen Parachains sind in der Lage, miteinander zu kommunizieren und bilden so ein hochleistungsfähiges Netzwerk von Blockchains, anstatt einer einzelnen Blockchain, die versucht, alle Probleme auf einem virtuellen Computer zu lösen. Auf diese Weise arbeitet das Polkadot-Ökosystem gegen den Chain-Maximalismus.

Wie funktionieren Parachains?

Jede Parachain kann mit eigenem Konsens und eigener Governance aufgebaut werden. Das bedeutet, dass sie erlaubnislos sein kann, ihre eigenen Token hat und es möglich ist, sie für die individuellen Anforderungen zu optimieren. Polkadot setzt keine Einschränkungen darüber, was Parachains tun können, ausser dass sie in der Lage sein müssen, ihre eigenen Blöcke für die Relay Chain zu generieren.

Diese Blöcke werden von Validatoren im System verifiziert, die der Parachain zugewiesen wurden. Nach der Verifizierung gibt die Relay Chain einen „finalisierten Block“ zurück.

Die meisten Parachains werden mit Substrate aufgebaut, einem modularen Framework, mit dem Blockchains innerhalb von Stunden nach Spezifikation aufgebaut werden können. Da die Relay Chain auf Substrate aufgebaut ist, kann sich jede Substrate-basierte Blockchain leicht mit dem Netzwerk verbinden.

Eine Parachain werden

Eine Blockchain kann eine Parachain werden, indem sie eine „Pacht“ bei einer Auktion erhält. Diese Pacht erfordert ein Gebot in KSM (dem nativen Token vom Test-Netzwerk Kusama) oder DOT (dem nativen Token von Polkadot). Projekte können sich entweder selbst finanzieren oder über einen Crowdloan Mittel aufnehmen. Die gebotenen Token sind für die Dauer des Leasings, das bis zu zwei Jahre betragen kann, gesperrt und werden am Ende der Laufzeit zurückgegeben. Parachains werden zuerst auf Kusama starten, mit Auktionen, die dort erwartungsgemäss bald beginnen werden.

Parathreads

Parathreads sind Blockchains, die sich über ein Pay-as-you-go-Modell mit Polkadot verbinden. Projekte können zwischen Parachains und Parathreads wechseln, abhängig von ihren Bedürfnissen und der Verfügbarkeit von Parachain-Slots auf der Relay Chain. Ein Wetter-Oracle zum Beispiel muss das Wetter vielleicht nur einmal pro Stunde aktualisieren, nicht alle sechs Sekunden.

Warum ist die Technologie so bahnbrechend?

Das Design des Polkadot-Ökosystems ermöglicht es Parachains und Parathreads, miteinander zu interagieren und zu kommunizieren, was den Austausch von Daten und Vermögenswerten ermöglicht, und sich mit externen Chains ausserhalb des Netzwerks – wie Bitcoin oder Ethereum – über Brücken zu verbinden. Es werden auch Brücken gebaut, um Polkadot und Kusama zu verbinden. Dies schafft die Art von interoperablem Netzwerk, die für den realen Einsatz benötigt wird und erweitert die verfügbaren Dienste. Ein Dienst auf einer Blockchain, kann leicht von anderen Blockchains innerhalb des Systems oder mit diesem verbunden genutzt werden.

Zusätzlich bedeutet die gemeinsame Sicherheit, die durch die Relay Chain bereitgestellt wird, dass Blockchain-Ersteller geringere Anforderungen und Kosten haben, um ihre Chain zu sichern. Da die Parachains Transaktionen parallel verarbeiten, kann das System im Vollbetrieb voraussichtlich bis zu 1’000’000 Transaktionen/Sekunde verarbeiten.

Das aktuelle Design des Systems erlaubt es bis zu 100 Parachains, sich mit der Relay Chain zu verbinden. Dies bedeutet nicht, dass nur 100 Anwendungen auf dem System aktiviert werden, da eine Parachain mehrere Anwendungen hosten kann und Anwendungen auch auf den Parathreads gehostet werden können.

Anwendungsfälle

Das Polkadot-Ökosystem wächst kontinuierlich mit einer grossen Vielfalt von Anwendungsfällen, darunter:

  • Dezentrales Finanzwesen (DeFi)
  • Dezentrale Datenspeicherung
  • Internet of Things
  • Spiele
  • Berechtigungsnachweise
  • Identitätsüberprüfung
  • Nicht-fungible Token (NFTs)
  • Oracles
  • Digitale Wallets

Die Relay Chain des Polkadot-Netzwerks ist seit Mai 2020 live. Parachains werden derzeit auf dem Rococo-Test-Netzwerk getestet und es wird erwartet, dass die ersten Auktionen in der ersten Hälfte des Jahres 2021 beginnen werden.

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Über den Autor

Ingo Rübe

Ingo ist der Gründer und CEO von BOTLabs, der Firma, die das KILT-Protokoll entwickelt. KILT ist ein Blockchain-Protokoll zur Ausstellung selbstbestimmter, überprüfbarer, widerrufbarer, anonymer Zertifikate im Web3. Ingo gründete BOTLabs zusammen mit dem Minderheitsaktionär und Verlagshaus Hubert Burda Media, bei dem er von 2012 bis 2017 als CTO tätig war. In dieser Funktion hatte er das Drupal-basierte Burda Open Source CMS Thunder (www.thunder.org) initiiert und geleitet.

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