Eine Kurzanleitung zu Ethereum 2.0

Als Vitalik Buterin 2015 Ethereum ins Leben rief, wurde es als überlegene Alternative zu Bitcoin verkauft, und das vielleicht aus gutem Grund. Im Gegensatz zu Bitcoin, das im Wesentlichen nur ein digitales Geldsystem ist, ist Ethereum eine vollständige dezentrale Plattform, die zur Erstellung und Ausführung von Anwendungen genutzt werden kann. Obwohl Ethereum seine eigene Kryptowährung - Ether - hat, ist die Währung nur Teil eines größeren Ökosystems und nicht der einzige Grund für seine Existenz.

Es ist dieser Spielraum für eine breitere Akzeptanz als Blockchain-Tool, der viele zu der Annahme veranlasste, dass Ethereum eines Tages Bitcoin als weltweit führende Kryptowährung ablösen würde.

Das ist jedoch nicht geschehen.

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Das Problem mit Ethereum

Wie alle Kryptowährungen müssen auch Ethereum-Transaktionen dezentral validiert werden. Das Blockchain-Prinzip beruht auf einem genauen Konsens im Gegensatz zu einer Bewertung durch eine zentrale Stelle. Es gibt jedoch eine Reihe von Möglichkeiten, wie ein Konsens erreicht werden kann, und die Methode, die Ethereum verwendet - oder zumindest verwendet hat - war der Proof-of-Work-Mechanismus, der eine Reihe von inhärenten Problemen hat.

Beim Proof-of-Work-Mechanismus (PoS) treten Krypto-Miner auf der ganzen Welt gegeneinander an, um als Erster ein komplexes mathematisches Problem zu lösen. Derjenige, der dieses Problem zuerst löst, erhält das Recht, das Hauptbuch zu validieren, einen neuen Block zu erstellen und dabei eine Kryptozahlung zu erhalten. Das mag zwar nach einer komplizierten Vorgehensweise klingen, ist aber eine außerordentlich sichere Methode zur Aktualisierung von Daten - schwer zu hacken, aber leicht zu überprüfen.

Diese Sicherheit hat jedoch ihren Preis - die Rechenleistung, die zur Lösung dieser mathematischen Probleme benötigt wird, erfordert eine phänomenale Menge an Energie. Es wird geschätzt, dass Ethereum jährlich fast 107 TWh an Strom benötigt, um zu funktionieren. Das ist die Menge an Strom, die das gesamte Land Kasachstan jedes Jahr verbraucht - oder anders ausgedrückt: Jede einzelne Ethereum-Transaktion verbraucht genug Strom, um ein durchschnittliches US-Haus für 9 Tage zu versorgen.

Es ist auch nicht nur eine Frage des Energieverbrauchs - Ethereum hat auch mit Geschwindigkeitsproblemen zu kämpfen, da die Blockchain nur zwischen 15 und 30 Transaktionen pro Sekunde validieren kann. Das mag zwar nach viel klingen, aber ein durchschnittliches Kreditkartenunternehmen verarbeitet zwischen 20.000 und 40.000 Transaktionen pro Sekunde und lässt Ethereum damit im Stich.

Zugegeben, Kreditkartenunternehmen nutzen keine Blockchains - zumindest nicht in großem Umfang und noch nicht - was ihnen einen deutlichen Geschwindigkeitsvorteil verschafft. Wenn Ethereum jedoch auf dem globalen Wirtschaftsmarkt konkurrieren will, kann es sich seine Konkurrenten nicht aussuchen. Da die geringe Geschwindigkeit, mit der Ethereum Transaktionen verarbeitet, das Netzwerk notorisch träge und überlastet macht, musste etwas getan werden.

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Eintritt in Ethereum 2.0

Ethereum 2.0 ist eine wesentliche Verbesserung der ursprünglichen Blockchain, die diese und weitere Probleme lösen soll. Die beiden grundlegendsten Änderungen am Ökosystem sind der Wechsel von einem Proof-of-Work- zu einem Proof-of-Stake-Mechanismus und die Einführung des "Sharding", das eine höhere Geschwindigkeit und Skalierbarkeit bieten soll.  

Proof of Stake

Im Gegensatz zu PoW, das auf Krypto-Miner angewiesen ist, die rund um die Uhr GPUs betreiben, müssen bei Proof-of-Stake (PoS) einzelne Mitglieder eines Krypto-Netzwerks ihre eigenen Token einsetzen, um die Möglichkeit zu erhalten, den nächsten Block in der Kette zu validieren. Diese einzelnen Validierer werden per Lotterie ausgewählt, wobei ihre Gewinnchancen davon abhängen, wie viele Token sie eingesetzt haben. Der Nachteil dieses Systems ist, dass es die Kontrolle über das Netzwerk in die Hände desjenigen legt, der die meisten Token besitzt, aber es ist auch viel schneller und energieeffizienter, da keine großen Mengen an Rechenleistung benötigt werden.  

Da PoS nicht nur den Energieverbrauch von Ethereum um 99,95 % senkt, sondern auch die Transaktionsrate um das 64-fache erhöht, sollte es einen großen Beitrag zur Beseitigung der Engpässe und Energieprobleme leisten, die das Netzwerk geplagt haben.

Sharding

Das Sharding ist eine Form der Datenpartitionierung, bei der die Blockchain in kleinere, leichter zu verwaltende Teile, sogenannte Shards, aufgeteilt wird, was den Validierungsprozess beschleunigt. Mit diesem System müssen Personen, die PoS-Validierungsrechte erhalten haben - "Validatoren" - nicht die Richtigkeit der gesamten Ethereum-Blockchain bestätigen, sondern nur einen kleinen Teil davon. Die einzelnen Validatoren werden regelmäßig zwischen den Shards ausgetauscht, um die Möglichkeit einer Manipulation der Blockchain zu vermeiden, und die zugrunde liegende "Beacon Chain" wird zur Koordinierung der darauf aufbauenden Shards verwendet.

Neben der Einführung von PoS und Sharding gibt es eine Reihe weiterer Konzepte, die ebenfalls zur Verbesserung der Effizienz von Ethereum beitragen können. Von der Einführung von "Plasma", einer zusätzlichen Schicht in der Blockchain zur Bewältigung hoher Transaktionsvolumina, bis hin zu eWASM, einer Codierungslösung zur Optimierung der Entwicklungsanwendungen im Ethereum-Netzwerk, sind alle möglichen Upgrades in der Pipeline.

Und eine Pipeline ist Ethereum 2.0 ganz sicher.  

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Der Mythos von 2.0

Bei Ethereum 2.0 handelt es sich weniger um eine neue Plattform als vielmehr um eine Änderung des Betriebskonzepts - und zwar so sehr, dass die Gründer der Blockchain im Januar 2022 beschlossen, die neue Version nicht mehr Ethereum 2.0 zu nennen. Technisch gesehen wird Eth1 nun als "Ausführungsschicht" bezeichnet, während Eth2 die "Konsensschicht" ist. Der Einfachheit halber werden wir jedoch weiterhin von Ethereum 2.0 sprechen.

Da nicht zu erwarten ist, dass das vollständige Ethereum-Upgrade bis 2023 auf allen Zylindern läuft, wurde 2.0 seit seiner Ankündigung im Jahr 2020 in mehreren Phasen eingeführt.

In Phase 0 wurde die Beacon Chain ins Leben gerufen, das zugrunde liegende Framework, das als Grundlage für alle nachfolgenden Phasen dient und die Validierer verwaltet, die Blöcke mit Hilfe des PoS-Mechanismus erstellen.

Anfang 2022 wurde Phase 1 eingeführt, die in erster Linie aus dem Einsatz der Shard Chains bestand. Wie bereits erwähnt, verteilen diese "Mini"-Blockchains die Transaktionsdatenlast auf das gesamte Ethereum-Ökosystem. Es sollte jedoch beachtet werden, dass diese Fähigkeit erst mit der Veröffentlichung von Phase 1.5 und Phase 2 funktionsfähig sein wird.

Phase 1.5 kann als ein Andockverfahren zwischen Ethereum 1.0 und Ethereum 2.0 betrachtet werden. Mit dieser Verschmelzung des Ethereum 1.0-Mainnets mit der Beacon Chain wird die ursprüngliche Ethereum-Blockchain als einer der 64 Shards dienen, die in der vorherigen Phase eingeführt wurden.

In Phase 2 schließlich wird eine voll funktionsfähige Interoperabilität der Splitterketten erreicht, so dass das Netzwerk in der Lage sein wird, Smart Contracts zu verarbeiten. Obwohl Ethereum 2.0 technisch gesehen nach Phase 1.5 einsatzbereit sein wird, werden die einzelnen Shard Chains erst nach Phase 2 als Mainnet zusammenarbeiten.

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Das Endergebnis.

Der Höhepunkt der Ethereum 2.0-Phasen sollte zu einer dramatischen Leistungssteigerung des gesamten Netzwerks führen und Geschwindigkeiten von bis zu 100.000 Transaktionen pro Sekunde ermöglichen.  

Obwohl diese Geschwindigkeit größtenteils auf den PoS-Mechanismus zurückzuführen ist, wurden die Sicherheitsbedenken, die mit der Verwendung dieses Mechanismus verbunden sind, durch die Festlegung einer Mindestanzahl von Validatoren - 16.384, um genau zu sein - ausgeglichen. Da dies ein enormer Anstieg der Anzahl der Validatoren ist, die normalerweise mit PoS-Mechanismen verbunden sind, wird die Blockchain einen Großteil der dezentralen Qualität von PoW-Systemen beibehalten, was sie immens sicher macht.

Für diejenigen, die sich mehr für Ethereum als Finanzinvestition interessieren, sollten diese Upgrades zu einem neuen Anstieg des Marktpreises der Währung führen. Mit reduzierten Transaktionsgebühren und erweiterten Möglichkeiten für Entwickler sollte der langfristige Trend des Ethereum-Wertes ein kontinuierlicher Anstieg sein, da sich die Plattform schließlich als die versprochene globale Blockchain-Lösung etabliert.

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Ein Gamechanger?

Da die volle Funktionalität von Ethereum 2.0 noch nicht absehbar ist, ist es schwer, sich ein genaues Bild von der Zukunft zu machen. Da mit 2.0 jedoch Proof of Work zugunsten von Staking vollständig aus dem Netzwerk entfernt wird, sollten die daraus resultierenden Vorteile einen tiefgreifenden Einfluss auf die Akzeptanz von Ethereum als Währung und Entwicklungsplattform haben.  

Werden wir dadurch das Ende von Proof-of-Work als Validierungsmechanismus im gesamten Blockchain-Bereich erleben? Durchaus möglich. Bei 18.465 Kryptowährungen, die alle um die Aufmerksamkeit der Anleger buhlen (Stand: März 2022), werden diese Währungen die PoS-Performance von Ethereum genau im Auge behalten, um ihre Relevanz und Attraktivität zu steigern.

Vitalik Buterin mag Ethereum ins Leben gerufen haben, um eine dynamischere Blockchain-Alternative zu Bitcoin zu bieten, aber Ethereum 2.0 könnte eine viel größere Auswirkung auf die Krypto-Landschaft haben als das. Tatsache ist, dass Krypto-Mining noch nie so populär war wie heute, und wenn sich Akteure von der Größe von Ethereum bewegen, hat die Welt die Angewohnheit, sich mit ihnen zu bewegen.