Warum Ethereum einen ZK-VM braucht: Der ultimative Weg zur Skalierung
Unter den zahlreichen Ansätzen zur Skalierung von Ethereum ist ZK die komplexeste und zugleich entscheidende Richtung. Betrachtet man das gesamte Netzwerk, setzen Vitalik Buterin und die Ethereum Foundation stark auf ZK...
Unter den zahlreichen Ansätzen zur Skalierung von Ethereum ist ZK die komplexeste und zugleich entscheidende Richtung.
Im gesamten Netzwerk gilt: Vitalik Buterin und die Ethereum Foundation setzen am stärksten auf ZK. ZK ist ein wenig wie der jüngste Sohn in der Ethereum-Familie – er erhält die meiste Aufmerksamkeit, aber seine Zukunft ist auch am ungewissesten.
Vor einigen Tagen veröffentlichte die Ethereum Foundation die Kohaku Roadmap, eine Planung für grundlegende Komponenten von Privacy Wallets. Die Roadmap betont erneut, dass viele Kernfunktionen weiterhin auf die Implementierung von ZK-EVM oder ZK-VM angewiesen sein werden.
Warum also benötigt Ethereum so dringend ZK-VM?
Die Antwort ist einfach: Um die Performance zu steigern, ohne die Sicherheit zu opfern.
Leistungsengpass: Vollständige Verifizierung durch alle und das GAS-Limit
Wie bereits erwähnt, ist die effektivste Methode zur Leistungssteigerung von Ethereum die Erhöhung des GAS-Limits, also die Vergrößerung der Blöcke.
Das Problem dabei ist jedoch, dass die Erhöhung des GAS-Limits ihren Preis hat: Zu große Blöcke sind eine enorme Belastung für die Nodes.
Derzeit verwendet Ethereum einen „Full Verification by All“-Modus, das heißt, alle Nodes müssen jeden Block vollständig verifizieren. Dieses Verfahren ist zwar einfach und sicher, aber extrem redundant.
Wenn das GAS-Limit deutlich erhöht wird, steigt die Rechenlast für jede Node synchron an.
Angesichts der Tatsache, dass das Blockintervall bei Ethereum nur 12 Sekunden beträgt – wobei noch Zeit für die Blockverbreitung und MEV-Sortierung reserviert werden muss – bleibt den Validatoren tatsächlich nur etwa 4–8 Sekunden zur Verifizierung, was kaum Spielraum für eine größere Last lässt.
Ethereum nach der ZK-Implementierung: Von „Full Verification by All“ zu „One Verification by All“
Wenn Ethereum L1 vollständig ZK-basiert wird, ändert sich das Verifizierungsmodell von „Full Verification by All“ zu „One Verification by All“. In diesem Modus wird nach der Zusammenstellung eines Blocks zunächst ein ZK-Proof generiert.
Das Besondere an ZK ist, dass die Erstellung des Proofs langsam, die Verifizierung jedoch extrem schnell ist. Die Nodes müssen dann nur noch einmal prüfen, ob der Proof korrekt ist, anstatt alle Transaktionen im Block erneut auszuführen.
Das bedeutet, dass Ethereum das GAS-Limit deutlich erhöhen kann, ohne die Nodes wesentlich stärker zu belasten.
Ein anschaulicher Vergleich: Früher musstest du für einen Urlaubsantrag (Transaktion) in DingTalk jeden Vorgesetzten (Node) einzeln davon überzeugen, dass du noch Urlaubstage hast (Full Verification by All); erst nach der Zustimmung aller war der Prozess abgeschlossen.
Nach der ZK-Implementierung prüft das System zunächst, ob du tatsächlich Urlaub hast, und stellt dann allen Vorgesetzten einen Nachweis (ZK) aus. Die Vorgesetzten müssen dem System nur noch vertrauen und können schnell zustimmen (One Verification by All).
Nach der ZK-Implementierung beantragst du weiterhin Urlaub (Transaktion), das System erkennt, dass du Resturlaub hast, informiert alle Vorgesetzten direkt „diese Person hat Urlaub“, und die Vorgesetzten vertrauen darauf, dass das System keinen Fehler macht (ZK), sodass die Genehmigung viel schneller erfolgt (One Verification by All).
Das ist der Grund, warum Ethereum auf ZK setzt.
Kryptographische Herausforderungen und Beispiele
Natürlich ist die Umsetzung mit enormem Entwicklungsaufwand und sehr hohen kryptographischen Anforderungen verbunden, weshalb Ethereum mit spezialisierten Teams zusammenarbeiten muss.
Das von Ethereum Foundation Researcher Justin erwähnte Brevis-Protokoll ist eines der führenden Beispiele auf diesem Gebiet.
Brevis konzentriert sich auf ZK-VM, und seine neueste Pico Prism-Technologie ist derzeit eine der schnellsten Lösungen zur Erstellung von ZK-Proofs unter gegebenen Bedingungen.
Laut Testdaten kann Brevis bei der aktuellen Ethereum-Blockgröße von 45M GAS mit 64 RTX 5090 GPUs in 12 Sekunden 99,6 % der Block-Proofs generieren, wobei 96,8 % der Blöcke innerhalb von 10 Sekunden einen Proof erhalten.
Um die Dezentralisierung zu wahren, verlangt Ethereum, dass die Kosten für ZK-Proof-Geräte 100.000 US-Dollar nicht überschreiten dürfen.
Hochwertigere GPUs (wie H200 oder B200) könnten Proofs zwar noch schneller generieren, würden aber die Zugangshürde erheblich erhöhen. Das aktuelle Design von Brevis liegt genau innerhalb dieser Grenze.
Warum ist die „10-Sekunden-Abdeckung“ so wichtig? Weil MEV-Blöcke meist innerhalb von 1–3 Sekunden generiert werden, und die 10 Sekunden Proof-Zeit genau das 12-Sekunden-Blockintervall ausfüllen.
Fazit: Die logische Route zur ZK-Implementierung von Ethereum
Wenn Ethereum die L1-Performance steigern will, muss das GAS-Limit erhöht werden;
Um das GAS-Limit sicher zu erhöhen, muss die ZK-Implementierung vorangetrieben werden;
Und um die ZK-Implementierung elegant zu realisieren (Proof-Generierung in unter 10 Sekunden, Hardwarekosten unter 100.000 US-Dollar), ist die gemeinsame Anstrengung der Kryptographie-Community und des Krypto-Ökosystems erforderlich.
ZK ist die komplexeste, aber auch die verlässlichste Richtung auf Ethereums Skalierungsweg.
Es geht dabei nicht nur um Performance, sondern ist auch die ultimative Lösung für Ethereum, um das Gleichgewicht zwischen Sicherheit und Dezentralisierung zu finden.
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