Arbitrum: Scaling voor Ethereum dApps - Complete Uitleg!

De gemiddelde crypto trader is er in 2020 en 2021 achtergekomen dat Bitcoin niet de enige blockchain is met een schaalbaarheidsprobleem. Door de groeiende populariteit van Ethereum, kreeg ook deze blockchain last van problemen omtrent de schaalbaarheid.

Dit zorgde ervoor dat we allemaal veel meer moesten gaan betalen om een transactie te kunnen uitvoeren. Deze transactiekosten konden soms oplopen tot enkele honderden dollars.

Hopelijk wordt dit probleem opgelost wanneer Ethereum 2.0 up en running is, al zijn er ook genoeg partijen die hier niet tot willen wachten. Denk bijvoorbeeld aan het team achter Arbitrum. 

In dit artikel vertel ik je meer over wat Arbitrum is en hoe dit ervoor moet zorgen dat de problemen van Ethereum omtrent de schaalbaarheid worden opgelost. Zoals je van mij gewend bent, doe ik dit natuurlijk op een eenvoudige manier, zodat het voor iedereen te begrijpen is!

Bekijk snel

Het schaalbaarheidsprobleem van Ethereum

In de inleiding vertelde ik je al wat over het probleem omtrent de schaalbaarheid dat de Ethereum-blockchain op dit moment ondervindt. Met de schaalbaarheid van een blockchain bedoelen we het vermogen om een groot aantal transacties te verwerken, zonder dat dit problemen oplevert.

Stel dat een bepaalde blockchain 100 transacties per seconde kan verwerken. Zodra er niet meer dan 6000 transacties per minuut worden verstuurd, zullen er geen problemen voordoen.

Maar wat gebeurt er als er in één minuut 1200 transacties worden verzonden? Dit is te veel, en het netwerk zal deze transacties niet allemaal kunnen verwerken. De eerste 600 transacties worden verwerkt, terwijl de laatste 600 in een zogeheten mem-pool terecht komen. Dit is een soort wachtrij.

Je kunt je voorstellen dat dit pas het begin van een probleem is dat steeds groter wordt. Tenzij er natuurlijk wat aan wordt gedaan. En dat is iets dat Ethereum maar al te graag wil doen. Daarom zal er (naar verwachting) eind 2021 een grote update, genaamd Ethereum 2.0 of Serenity, worden uitgevoerd. Daar vertel ik je verder in dit artikel meer over.

Er zijn ook ontwikkelaars die het heft liever in eigen hand nemen, zoals de groep achter Arbitrum. Dit is een stuk software die een oplossing moet bieden voor de schaalbaarheidsproblemen van Ethereum. Nu je weet hoe dit probleem precies wordt veroorzaakt, zal het een stuk makkelijker zijn om Arbitrum te begrijpen.

In onderstaande video wordt meer uitgelegd over het schaalbaarheidsprobleem van blockchains.

Bestaande oplossingen voor dit probleem

Arbitrum is niet het enige protocol dat dit probleem aan probeert te pakken. Zo zijn er al verschillende projecten die door middel van sharding, sidechains, plasma, channels en rollups een einde proberen te maken aan het schaalbaarheidsprobleem.

Dit soort oplossingen proberen de rekenkracht die nodig is om smart contracts te verwerken van de blockchain af te halen. Ze willen dat dit op een andere locatie wordt verwerkt, waarna data weer wordt teruggestuurd naar de hoofdblockchain. Op deze manier blijft er meer ruimte op de hoofdblockchain over, waardoor er ook meer transacties verwerkt kunnen worden.

Het zorgt er overigens ook voor dat de transactiekosten dalen wanneer er gebruik wordt gemaakt van dit soort oplossingen. Er kunnen immers meer transacties worden verwerkt, zodat door collectiviteit de individuele transactiekosten dalen.

Wat is Arbitrum?

Arbitrum is een oplossing voor de schaalbaarheidsproblemen van Ethereum, welke goedkope smart contracts biedt die veel transacties kan verwerken op een veilige manier. Dat doet Arbitrum door middel van drie verschillende modes:

• AnyTrust Channels
• AnyTrust Sidechains
• Arbitrum Rollup

Nadat je dit hebt gelezen, ben je misschien nog niet heel veel wijzer geworden. Gelukkig kunnen we het zometeen een stukje eenvoudiger maken.

Arbitrum zorgt er namelijk voor dat gebruikers zelf smart contracts kunnen aanmaken, of hier gebruik van kunnen maken. De kosten hiervoor liggen fors lager dan die je bij Ethereum zou betalen. Op hetzelfde moment maakt Arbitrum gebruik van dezelfde technologische functies als Ethereum, die ervoor zorgen dat de veiligheid of decentralisatie niet achteruit lopen.

Wanneer we het over smart contracts hebben, spreken we ook over gedecentraliseerde applicaties (dApps). De dApps maken namelijk gebruik van smart contracts om te kunnen draaien. Zonder smart contracts zouden er dus geen dApps kunnen bestaan.

In onderstaande video wordt meer uitleg gegeven over wat Arbitrum is.

Wat is een rollup?

Er bestaan verschillende soorten rollups voor Ethereum. Arbitrum is dus niet degene die hiermee de eerste is. De afgelopen tijd lijken rollups de ideale oplossing voor de schalingsproblemen die blockchain met smart contracts ondervinden.

Een rollup zorgt ervoor dat er opslag en computerkracht wordt bespaart door verschillende stukken data van het smart contract 'op te rollen' tot een cryptografische hash. Dit is een klein stukje code dat op het oog uit random karakters bestaat.

Over het algemeen zijn er twee verschillende soorten rollups. Dit is de Zero Knowledge (ZK-rollup), waarbij rekenkracht naar buiten de blockchain wordt verplaatst, waarna het pas de legitimiteit van de transactie valideert en terugstuurt naar de blockchain.

De andere soort rollup is de Optimistic Rollup, waarbij de validiteit direct wordt gecontroleerd. Arbitrum maakt dus gebruik van een Optimistic Rollup.

Arbitrum rollup

Het Arbitrum Rollup protocol zorgt ervoor dat de grootte van de data die op de blockchain wordt gebruikt verlaagd wordt. De Arbitrum Rollup ondersteunt Ethereum Virtual Machine (EVM) smart contracts, waardoor er gebruik kan worden gemaakt van alle soorten Ethereum-tokens. Denk bijvoorbeeld aan ERC-20 tokens, wat het protocol is van de meeste tokens die op Ethereum draaien.

De Arbitrum Rollup is bovenop Ethereum gemaakt en is geavanceerder dan de meeste Optimistic Rollups, omdat er veel minder data op de blockchain wordt opgeslagen dan normaal. 

Wanneer ontwikkelaars gebruik maken van Arbitrum om dApps te creëren, zullen ze merken dat het eigenlijk op dezelfde manier gaat zoals dat binnen Ethereum zou zijn. Echter zorgt Arbitrum er wel voor dat het veel gestroomlijnder, sneller en kostenefficiënter gaat. Op hetzelfde moment gaat dit niet ten koste van de veiligheid die het Ethereum-netwerk biedt.

Wil je meer weten over rollups? Bekijk dan onderstaande video!

Wie zit er achter Arbitrum?

Arbitrum wordt ontwikkeld door Offchain Labs. Dit is een start-up dat is ontstaan uit een afdeling van de Princeton University, New York. Het bedrijf is in 2018 ontstaan en had in het jaar erop (2019) $3.7 miljoen opgehaald tijdens een eerste investeringsronde.

Het team van Offchain Labs bestaat uit de volgende mensen:

• Ed Felten (Co-Founder en Chief Scientist)
• Steven Goldfeder (Co-Founder en CEO)
• Harry Kalodner (Co-Founder en CTO)
• Surya Bakshi (Research Engineering Intern)
• Lee Bousfield (Senior Software Engineer)
• Hunter Brea (Community Arbitrator)
• Ben Gurgess (Software Engineer)
• Joshua Colvin (Senior Software Engineer)
• Rachel Franks (Software Engineer)
• Robert Gates (Software Engineer)
• Daniel Goldman (Software Engineer)
• Fred Lacs (Software Engineer)
• Virginia Lloyd (Head of People)
• Rahul Maganti (Community / Integrations Intern)
• Deepak Maram (Research Engineering Intern)
• Masha Moosavi (Software Engineer)
• Daniel Silverberg (Operations Manager)
• A.J. Warner (Director of Partnerships and Strategy)

Ook heeft Offchain Labs al enkele grote investeerders/partners aan zich mogen koppelen:

• Coinbase Ventures
• Pantera
• Compound
• Blocknation
• The Graph
• Truffle Suite
• Ether.js

Hoe werkt Arbitrum?

Zoals ik al eerder heb gezegd, draait Arbitrum bovenop Ethereum. Dit betekent dat Arbitrum dus ook is geprogrammeerd in Solidity, zoals iedere andere dApps op de Ethereum-blockchain dat is.

Doordat er gebruik wordt gemaakt van een open-source Arbitrum compiler, kan ieder op Ethereum gebaseerde token samenwerken met Arbitrum dApps.

Over het algemeen wordt de transactie op de Ethereum blockchain door Arbitrum meteen off-chain gehaald. Vervolgens gebeurt al het rekenwerk naast de blockchain. Hierdoor kan de blockchain van Ethereum zijn rekenkracht voor andere taken gebruiken.

Wanneer het werk off-chain gedaan is, wordt de data die nodig is terug naar de blockchain gestuurd. Deze data wordt vervolgens gebruikt om de berekeningen op de blockchain verder te kunnen uitvoeren.

Alle data wordt door middel van cryptografie beveiligd, waardoor Arbitrum veel privacy en veiligheid kan bieden. Ook kunnen ontwikkelaars hun eigen validator selecteren en aangeven welke informatie gedeeld mag worden met andere gebruikers. Dit zorgt ervoor dat er een geheel nieuwe selectie aan dApps ontwikkeld kan worden.

Een betere schaalbaarheid met Ethereum 2.0

Offchain Labs zijn niet de enige die zien dat Ethereum een probleem omtrent schaalbaarheid heeft. Het ontwikkelingsteam achter Ethereum is daarom al een lange tijd bezig met het uitrollen van Ethereum 2.0, waarvan de eerste stap al in april 2021 is gezet.

Ethereum 2.0 is een upgrade van Ethereum. Deze upgrade wordt in verschillende fases uitgevoerd. Iedere fase is in feite een hard fork, waarvan dit de volgorde is:

1. Berlin Hard Fork
2. London Hard Fork
3. Shanghai Hard Fork

Door de upgrade in drie verschillende forks op te delen, kunnen alle nodes binnen de blockchain van Ethereum zonder problemen overstappen naar Ethereum 2.0. 

De grootste verandering die plaats zal vinden is dat Ethereum over gaat op een ander consensus algoritme. Het maakte eerst nog gebruik van Proof of Work (PoW), zoals Bitcoin dat ook doet. Wanneer Ethereum 2.0 volledig in gebruik is genomen, maakt de blockchain gebruik van het Proof of Stake (PoS) algoritme.

Deze verandering moet ervoor gaan zorgen dat het netwerk uiteindelijk meer transacties kan gaan verwerken. Zoals we bij Bitcoin ook zien, heeft Proof of Work zo zijn beperkingen. Doordat miners worden beloond op basis van de rekenkracht die ze leveren, moeten miners over de beste en nieuwste hardware beschikken. Dit is een dure klus.

Doordat het zo duur en lastig is om als nieuwkomer toe te treden, komen er vrijwel geen miners bij. Daarbij zit er ook een limiet aan het aantal miners voor dit consensus algoritme.

Bij Proof of Stake worden niet de miners, maar de validators beloond op basis van de stake die ze inzetten. Dit is een bepaald bedrag in de vorm van cryptomunten die ze afstaan aan het netwerk. Je kunt dit zien als een soort borg. Want wanneer de validators hun werk niet goed doen, kan het netwerk besluiten om de borg af te pakken. Doet de validator zijn werk wel goed? Dan ontvangt hij zijn inzet terug wanneer hij stopt met zijn deelname aan het netwerk.

Wil je meer weten over Ethereum 2.0? Bekijk dan onderstaande video!

Ethereum 2.0 vs. Arbitrum

Het grootste verschil tussen Ethereum 2.0 en Arbitrum is dat eerstgenoemde een update is van de hoofdblockchain. Arbitrum draait immers ook om Ethereum. Het is vrij makkelijk uit te leggen aan de hand van onderstaand voorbeeld.

Stel dat je een Windows-computer hebt met een standaard internetbrowser waarmee je nog geen video's kunt kijken (dit is Ethereum). Vervolgens besluit Microsoft om een update uit te geven waardoor het wél mogelijk is om video's te bekijken met de standaard internetbrowser (de update is Ethereum 2.0). 

Echter, je kunt er ook voor kiezen om zelf een eigen browser te installeren. Denk bijvoorbeeld aan Google Chrome (dit is Arbitrum). Google Chrome kan namelijk wel video's afspelen, maar bevat daarnaast ook nog de functies om bijvoorbeeld extenties aan je browser toe te voegen.

Ethereum 2.0 en Arbitrum hebben hetzelfde doel voor ogen, alleen is Arbitrum geen onderdeel van Ethereum zelf. Het is een stuk software dat je aan de Ethereum kunt koppelen om er vervolgens voordelen uit te halen.

Conclusie

Steeds meer mensen zijn het er mee eens dat er wat gedaan moet worden aan de problemen omtrent de schaalbaarheid van Ethereum. Dat vond Offchain Labs ook, en daarom ontwikkelde dit bedrijf Arbitrum.

Met Arbitrum kunnen ontwikkelaars zelf gedecentraliseerde applicaties voor Ethereum ontwikkelen, zonder dat ze tegen de huidige problemen aanlopen. Dit komt doordat het rekenwerk niet op de blockchain van Ethereum plaatsvindt, maar buiten de blockchain om (off-chain).

Ontwikkelaars en gebruikers hoeven zichzelf geen zorgen te maken over de veiligheid van dit project. Zo kunnen ontwikkelaar zelf aangeven wie de validator moet zijn en welke data met gebruikers gedeeld mag worden. Ook wordt alle data beveiligd door middel van cryptografie.

Wil je meer weten over Arbitrum of Ethereum? Meld je dan aan bij onze AllesOverCrypto Facebookgroep! We spreken er graag over alles wat met crypto en de blockchain te maken heeft en delen er waardevolle informatie met je. Hopelijk zien we je daar!