Was sind modulare Blockchains? Ein klarer Leitfaden zu einem wachsenden Designtrend

Der Wechsel zu modularen Blockchains findet statt, weil monolithische Chains wie Bitcoin und Ethereum Schwierigkeiten haben, mit steigender Nachfrage zu skalieren. Die Gebühren steigen, Transaktionszeiten verlängern sich und Netzwerke stoßen an Kapazitätsgrenzen. Modulare Blockchains trennen Ausführung, Settlement, Konsens und Datenverfügbarkeit in separate Ebenen, die unabhängig voneinander skalieren können. Aktuelle Forschung zeigt, dass in diesem Jahr mehr als 350 Millionen US-Dollar in Projekte der modularen Infrastruktur investiert wurden. 

In diesem Leitfaden findest du eine praxisnahe Erklärung modularer Blockchains, die zeigt, wie sie funktionieren, warum sie wichtig sind und wie sie sich von traditionellen monolithischen Chains unterscheiden.

Wie sich modulare Blockchains von monolithischen Chains unterscheiden

Über Jahre hinweg folgten die meisten Blockchains einem monolithischen Design, bei dem eine einzige Chain Ausführung, Settlement, Konsens und Datenverfügbarkeit übernimmt. Ethereum, Bitcoin und viele frühe Netzwerke gingen diesen Weg. Dieser Ansatz ist leicht zu verstehen, aber schwer zu skalieren, weil jeder Node alle Transaktionen verarbeiten und verifizieren muss – wie eine Person, die ganz allein ein komplettes Café betreibt.

Eine modulare Blockchain nimmt den gesamten Stack und zerlegt ihn in fokussierte Komponenten. Jede Ebene erfüllt eine eigene Funktion und kann unabhängig skalieren. Dadurch können Entwickler die Ebenen auswählen, die ihren Anforderungen entsprechen, ohne auf ein festes Design angewiesen zu sein.

Im Vergleich zu monolithischen Chains bewältigen modulare Systeme höhere Nachfrage, indem sie Aufgaben an spezialisierte Ebenen verteilen, statt eine einzige Chain zu überlasten.

Wie modulare Blockchains funktionieren

Im Kern des modularen Blockchain-Designs steht die Idee, dass eine Chain nicht alles selbst erledigen muss. Ein modulares System weist jede Aufgabe einer dedizierten Ebene zu, die nahtlos mit den anderen verbunden ist. Entwickler können steuern, welche Prozesse auf ihrer Chain laufen und welche von anderen Ebenen übernommen werden.

Der Unterschied zwischen monolithisch und modular ist einfach: Modulare Blockchains teilen den Stack in Ebenen auf, von denen sich jede auf eine Funktion konzentriert. Ausführung, Konsens und Datenspeicherung sind getrennt, sodass die Arbeit verteilt statt zu einem Engpass wird. Entwickler können wählen, welche Ebenen sie nutzen, wodurch das System flexibler und effizienter wird – wie ein Restaurant, in dem Köche, Servicekräfte und Buchhalter jeweils bestimmte Aufgaben übernehmen.

Um die modulare Architektur zu verstehen, ist es wichtig, die vier grundlegenden Blockchain-Funktionen aufzuschlüsseln.

Kernfunktionen

• Ausführung

Hier werden Transaktionen verarbeitet und Smart Contracts ausgeführt. In einer modularen Welt findet die Ausführung oft in Rollups oder anwendungsspezifischen Chains statt, die die Logik klein und schnell halten.

• Settlement

Die Settlement-Ebene verifiziert Nachweise, löst Streitfälle und finalisiert den Zustand. Ethereum fungiert derzeit beispielsweise als Settlement-Ebene für viele Rollups.

• Konsens

Konsens stellt sicher, dass sich die Nodes über den Zustand des Systems einig sind. Modulare Designs verlassen sich häufig auf eine Base Chain für den Konsens, während leichtere Ebenen andere Aufgaben übernehmen.

• Datenverfügbarkeit (DA)

Stellt sicher, dass Transaktionsdaten veröffentlicht und zugänglich sind. Ohne robuste DA können Rollups ihren Zustand nicht nachweisen. Celestia ist die führende auf DA fokussierte Ebene.

Wenn du diese vier Bausteine auf unterschiedliche Weise kombinierst, entstehen verschiedene modulare Architekturen.

Arten modularer Blockchain-Architekturen

Modulare Blockchain-Architektur teilt Arbeit in Ebenen auf und zeigt den Unterschied zwischen Ausführungsebene und Settlement-Ebene: Die Ausführungsebene führt Transaktionen und Smart Contracts aus, die Settlement-Ebene finalisiert sie. Zu den häufigsten Mustern gehören:

• Rollups auf einer Settlement-Chain

Die Ausführung erfolgt off-chain, während Settlement und Konsens auf der Hauptchain verbleiben.

• Ausführungschains mit externer Datenverfügbarkeit

Die Chain verarbeitet Transaktionen, speichert die Daten aber auf einer DA-Ebene wie Celestia oder Avail.

• Sovereign Rollups

Die Ausführung läuft auf dem Rollup, das für Daten auf eine andere Chain angewiesen ist, nicht jedoch für Settlement.

Jedes Setup tauscht Kosten, Sicherheit und Flexibilität auf unterschiedliche Weise ein.

Was sind Rollups und wie funktionieren sie?

Rollups sind heute die am weitesten verbreitete modulare Lösung, wobei Ethereum-Layer-2-Rollups wie Arbitrum und Optimism den höchsten gesicherten Gesamtwert sowie das höchste Transaktionsvolumen aufweisen. Ein Rollup verarbeitet Transaktionen außerhalb der Hauptchain, komprimiert die Ergebnisse und sendet einen Nachweis zurück an die Basisschicht. Das erhöht den Durchsatz, ohne jeden Node der Basischain zu zwingen, jede einzelne Transaktion zu verarbeiten.

Es gibt zwei Haupttypen von Rollups:

• Optimistic Rollups verlassen sich auf Fraud Proofs.
• ZK-Rollups verlassen sich auf Validity Proofs.

Beim Vergleich von Optimistic Rollups vs. ZK-Rollups ist die Grundidee dieselbe: Beide skalieren die Ausführung und nutzen eine Settlement-Chain für die Finalität. Der Unterschied liegt darin, wie sie die Korrektheit beweisen und wie schnell Transaktionen finalisiert werden. Optimistic Rollups nutzen eine Challenge-Periode, während ZK-Rollups finalisieren, sobald der Validitätsnachweis verifiziert wurde. 

Rollups werden für Anwendungen genutzt, die niedrige Gebühren, schnelle Bestätigungen und eine direkte Anbindung an die Sicherheit von Ethereum benötigen. Sie sind außerdem ein zentraler Bestandteil des modularen Blockchain-Modells, bei dem Ausführungsebenen unabhängig arbeiten und für Settlement sowie Datenveröffentlichung auf eine Basischain angewiesen sind.

Beliebte Beispiele sind Optimism und Arbitrum für Optimistic Rollups sowie zkSync und StarkNet für ZK-Rollups.

Validium-Netzwerke

Validium-Netzwerke nutzen ebenfalls Validitätsnachweise, speichern ihre Daten jedoch off-chain, meist bei den Netzwerkbetreibern oder einer Reihe vertrauenswürdiger Datenverwahrer. Das macht sie günstiger als Rollups, verlagert aber einen Teil des Vertrauens auf die Stellen, die die Daten speichern. Validium eignet sich gut für Apps, die hohen Durchsatz und niedrige Gebühren benötigen, aber diese Off-Chain-Abhängigkeit akzeptieren können.

💡 Validium vs. Rollups: Validium und ZK-Rollups basieren beide auf Validitätsnachweisen; jedoch speichert Validium die Daten off-chain und erreicht dadurch höheren Durchsatz auf Kosten schwächerer Vertrauensgarantien.

Beispiele für Validium-Implementierungen:

• StarkEx im Validium-Modus (verwendet von frühen Versionen von dYdX, Immutable X, Sorare)
• Polygon Miden Validium-Designs (in Entwicklung)
• zkPorter (zkSyncs geplante Datenebene im Validium-Stil)

Sovereign Rollups

Sovereign Rollups verbinden Rollup-Ausführung mit unabhängiger Governance. Sie verlassen sich auf eine Datenverfügbarkeits-Ebene für die Veröffentlichung von Daten, sind aber nicht auf eine Settlement-Chain angewiesen, um Streitfälle zu lösen. Stattdessen interpretieren die eigenen Nodes des Rollups die Nachweise.

Das gibt Entwicklern die Freiheit, Chains zu starten, die die Sicherheit der Datenverfügbarkeit erben und gleichzeitig die Kontrolle über Regeln und Upgrades behalten. Sovereign Rollups haben Interesse geweckt, weil sie die Engpässe einer zentralen Settlement-Ebene vermeiden.

Beispiele für Sovereign-Rollup-Ökosysteme:

• Celestia-basierte Sovereign Rollups (z. B. Dymension RollApps, Eclipse C2 Rollups)
• Fuel als souveräne Ausführungsebene (wenn ohne Ethereum-Settlement eingesetzt)
• Rollups auf Avail DA (frühe Phase, aber mehrere Teams bauen Testnets)

Wenn du Sovereign Rollups in einem Satz erklärt haben möchtest: Es sind Rollups, die eine andere Ebene für Daten nutzen, aber ihre Settlement-Logik selbst übernehmen.

Vor- und Nachteile modularer Architekturen

Ein modulares Setup ist nicht automatisch besser. Es hat klare Stärken und klare Kompromisse.

Wichtige Vorteile modularer Blockchains

• Bessere Skalierbarkeit

Das Auslagern von Ausführung oder Datenverfügbarkeit kann den Durchsatz um Größenordnungen erhöhen. Deshalb sehen viele in modularen Blockchains eine direkte Antwort auf das Blockchain-Trilemma.

• Flexibles Design

Entwickler können genau auswählen, welche Aufgaben ihre Chain übernimmt. Nur Ausführung? Kein Problem. Nur Datenverfügbarkeit? Ebenfalls kein Problem.

• Spezialisierte Netzwerke

Chains wie Celestia zeigen, wie sich ein Netzwerk auf eine Aufgabe konzentrieren und diese effizient erledigen kann.

• Geringere operative Last für Nodes

Weniger schwere Aufgaben pro Node reduzieren die Hardware-Belastung und erhöhen die Dezentralisierung.

Grenzen und Risiken modularer Blockchains

• Mehr bewegliche Teile

Modularität bringt Abhängigkeiten von externen Ebenen mit sich. Fällt eine Ebene aus, können andere darunter leiden.

• Neue Vertrauensannahmen

Einige modulare Setups verlagern Verantwortung auf Betreiber oder Drittparteien-Netzwerke.

• Komplexere Entwickler-Tools

Das Entwickeln über mehrere Ebenen hinweg erfordert solide Dokumentation und Fachwissen.

• Koordinationsaufwand

Upgrades und Governance werden komplizierter, wenn mehrere Netzwerke beteiligt sind.

Blockchain-Innovationen entdecken?

Modulare Blockchains verändern die Art und Weise, wie Netzwerke gebaut werden. Gleichzeitig erweitern Real-World Assets, was on-chain gebracht werden kann. Beispielsweise gehören goldgedeckte Assets wie PAX Gold (PAXG) und Tether Gold (XAUT) zu den bekanntesten Beispielen dieses Trends. Erfahre jetzt mehr über diese Assets.

Beispiele führender modularer Blockchains

Celestia: Datenverfügbarkeit für Rollups

Celestia ist eines der am häufigsten genannten Beispiele für modulare Blockchains. Der Fokus liegt ausschließlich auf Datenverfügbarkeit und Konsens. Settlement oder Ausführung übernimmt es nicht. Rollups veröffentlichen ihre Daten auf Celestia, und Celestia stellt sicher, dass die Daten für jeden zugänglich sind, der sie verifizieren muss. Diese Trennung ermöglicht es Rollups zu skalieren, ohne die Basisschicht zusätzlich zu belasten.

✍️ Am besten geeignet für: Rollups und Sovereign Rollups, die eine dedizierte Datenverfügbarkeits-Ebene benötigen.

Dymension: RollApps und modulare Bereitstellung

Dymension führt RollApps ein, leichte Chains, die sich in einen modularen Stack einfügen. Eine RollApp übernimmt die Ausführung, während Dymension Settlement und Bridging übernimmt. Entwickler können anwendungsspezifische Chains schnell und mit konsistenten Tools bereitstellen. Das senkt die Hürde, benutzerdefinierte Chains im Rollup-Stil zu starten.

✍️ Am besten geeignet für: Teams, die anwendungsspezifische Rollups (RollApps) bauen und schnelle Bereitstellung, einheitliche Tools und integriertes Settlement wünschen.

Avail: Datenverfügbarkeit für flexible Rollups

Avail, ursprünglich innerhalb des Polygon-Ökosystems entwickelt, konzentriert sich ausschließlich auf Datenverfügbarkeit. Es bietet eine dedizierte DA-Ebene, an die Rollups und App-Chains anschließen können, ohne ihre eigene DA- oder Konsens-Infrastruktur betreiben zu müssen. Dieses Setup gibt Entwicklern mehr Flexibilität. Sie können jede gewünschte Ausführungsumgebung betreiben — EVM, WASM oder eine eigene VM — und sich dabei auf Avail für sichere, skalierbare Datenveröffentlichung und Verifizierung verlassen.

✍️ Am besten geeignet für: Rollups und App-Chains, die flexible Ausführungsumgebungen (EVM, WASM, eigene VMs) wünschen und eine externe Ebene für die Datenverfügbarkeit nutzen.

Fuel network: leistungsstarke modulare Ausführungsebene

Fuel Network bietet eine modulare Ausführungsebene, die auf hohe Leistung ausgelegt ist. Statt Ausführung, Konsens und Datenverfügbarkeit in einer Chain zu kombinieren, isoliert Fuel die Ausführung und überlässt den Rest externen Ebenen. Es nutzt ein UTXO-basiertes Design und die FuelVM, die parallele Ausführung unterstützt und Staus reduziert. Das macht Fuel geeignet für Anwendungen, die schnellere Verarbeitung und konsistenten Durchsatz benötigen.

✍️ Am besten geeignet für: Anwendungen, die leistungsstarke Ausführung, parallele Transaktionsverarbeitung und konsistenten Durchsatz benötigen.

Mit dem Drang nach höherem Durchsatz und flexibleren Systemen bewegt sich die Skalierbarkeit modularer Blockchains vom Konzept zur Realität. Führende Projekte wie Celestia, Dymension RollApps, Avail und Fuel Network zeigen, wie Entwickler spezialisierte Ebenen für Datenverfügbarkeit, Ausführung und Settlement kombinieren können. Andere aufkommende Projekte – zum Beispiel EigenLayer für gemeinsame Sicherheit und Eclipse für hybride modulare Stacks – erweitern die Möglichkeiten, wie Teams eigene Chains bauen können.

Indem Entwickler nur die Komponenten auswählen, die sie benötigen, machen modulare Designs es einfacher, Chains zu starten, die schneller, effizienter und auf spezifische Anwendungen zugeschnitten sind – ohne den Overhead eines vollständigen monolithischen Stacks.

Modular vs. monolithisch: Welcher Ansatz gewinnt?

Oft wird dies als modulare vs. monolithische Blockchains formuliert und gefragt, was besser ist. Die Wahrheit ist praxisnäher. Monolithische Chains halten alle Funktionen an einem Ort zusammen, was das Design einfach hält und Entwicklern starke Komponierbarkeit innerhalb derselben Ebene bietet. Modulare Chains skalieren besser und erlauben maßgeschneiderte Ausführungsumgebungen.

Wenn wir einen direkten Skalierbarkeitsvergleich anstellen, liegen modulare Designs vorn, weil jede Ebene wachsen kann, ohne die anderen auszubremsen. Monolithische Chains behalten dennoch ihre Bedeutung für Assets und Apps, die auf einen gemeinsamen Zustand angewiesen sind.

Mit der Zeit werden Nutzer wahrscheinlich mit beiden interagieren, ohne es zu merken. Die Trennung ist für Entwickler wichtiger als für alltägliche Nutzer.

Die Zukunft der modularen Blockchain-Entwicklung

Da immer mehr Apps höheren Durchsatz verlangen, werden modulare Systeme wachsen, um diesen Bedarf zu decken. Wir werden wahrscheinlich sehen:

• Mehr Chains mit externer Datenverfügbarkeit.
• Breitere Verbreitung von Sovereign Rollups.
• Schnellere Deployment-Frameworks wie RollApps.
• Stärkere Bridges zwischen den Ebenen, um Reibung zu reduzieren.
• Tools, die modulares Design so einfach erscheinen lassen wie das Bauen auf einer einzelnen Chain.

Blockchains entwickeln sich weiter, damit Entwickler genau festlegen können, wie jeder Teil funktioniert, statt an ein Einheits-Setup gebunden zu sein.

Fazit

Modulare Blockchains stellen die alte Idee infrage, dass eine einzige Chain Ausführung, Konsens, Settlement und Datenverfügbarkeit übernehmen muss. Indem diese Funktionen auf spezialisierte Ebenen verteilt werden, liefern modulare Designs höheren Durchsatz, mehr Flexibilität für Entwickler und geringeren operativen Overhead.

Datenverfügbarkeits-Ebenen wie Celestia und Avail werden schneller und leichter integrierbar. Ausführungssysteme wie Fuel verbessern den Durchsatz. Settlement- und Rollup-Deployment-Ebenen wie Dymension erleichtern es Teams, neue Chains zu starten. Während sich diese Ebenen jeweils auf ihrem eigenen Weg verbessern, wird das modulare Modell für den realen Einsatz immer praktikabler.

FAQ

Was sind modulare Blockchains?

Modulare Blockchains verlagern Ausführung, Settlement, Konsens und Datenverfügbarkeit in separate Ebenen. 

Modulare vs. monolithische Blockchains: Was ist besser?

Modulare Blockchains skalieren leichter. Monolithische Blockchains halten alle Funktionen auf einer Ebene zusammen.

Warum skalieren modulare Blockchains besser?

Weil jede Ebene unabhängig wachsen kann, statt denselben Engpass zu teilen.

Rollups erklärt: Was tun sie?

Rollups führen Transaktionen off-chain aus und posten Nachweise an eine Settlement-Ebene wie Ethereum.

Wie unterscheiden sich Rollups von Validium und Sovereign Rollups?

Rollups veröffentlichen Daten on-chain. Validium speichert Daten off-chain. Sovereign Rollups nutzen externe Datenverfügbarkeit und übernehmen ihr Settlement selbst.