Das Problem mit Ethereum

Wie alle Kryptowährungen müssen auch Ethereum-Transaktionen auf dezentrale Weise validiert werden, wobei das Blockchain-Prinzip auf einem genauen Konsens beruht, anstatt auf einer Bewertung durch eine zentrale Stelle. Es gibt jedoch mehrere Methoden, um einen Konsens zu erreichen, und die Methode, die Ethereum verwendet hat — oder zumindest verwendet hat — war der Proof-of-Work-Mechanismus, der eine Reihe von inhärenten Problemen aufweist.

Im Proof-of-Work-Mechanismus (PoS) konkurrieren Krypto-Miner auf der ganzen Welt miteinander, um als Erste ein komplexes mathematisches Problem zu lösen. Wer dieses Problem zuerst löst, erwirbt das Recht, das Ledger zu validieren, einen neuen Block zu erstellen und im Prozess Krypto-Zahlungen zu verdienen. Auch wenn das wie eine komplizierte Vorgehensweise klingen mag, ist es eine außerordentlich sichere Methode, Daten zu aktualisieren — schwer zu hacken, aber einfach zu überprüfen.

Allerdings hat diese Sicherheit ihren Preis – die Rechenleistung, die benötigt wird, um diese mathematischen Probleme zu lösen, erfordert eine phänomenale Menge an Energie. Es wird geschätzt, dass Ethereum jährlich fast 107 TWh Strom benötigt, um zu funktionieren. Das ist die Menge an Energie, die jedes Jahr vom gesamten Land Kasachstan verbraucht wird – oder anders ausgedrückt, jede einzelne Ethereum-Transaktion verbraucht genug Strom, um ein durchschnittliches US-Haushalt für 9 Tage mit Energie zu versorgen.

Es geht auch nicht nur um den Energieverbrauch – Ethereum hat ebenfalls Geschwindigkeitsprobleme, da die Blockchain nur in der Lage ist, etwa 15 bis 30 Transaktionen pro Sekunde zu validieren. Auch wenn das viel klingen mag, bearbeitet ein durchschnittliches Kreditkartenunternehmen zwischen 20.000 und 40.000 Transaktionen pro Sekunde, was Ethereum weit hinter sich lässt.

Zugegebenermaßen nutzen Kreditkartenunternehmen keine Blockchains – zumindest noch nicht weit verbreitet – was ihnen einen deutlichen Geschwindigkeitsvorteil verschafft. Wenn Ethereum jedoch im globalen Wirtschaftsmarkt konkurrieren möchte, kann es sich seine Konkurrenten nicht aussuchen. Angesichts der niedrigen Geschwindigkeit, mit der Ethereum Transaktionen verarbeitet und das Netzwerk dadurch notorisch langsam und überlastet ist, musste etwas unternommen werden.

Betreten Sie Ethereum 2.0

Ethereum 2.0 ist ein bedeutendes Upgrade der ursprünglichen Blockchain, das dazu bestimmt ist, diese und weitere Probleme zu lösen. Es soll verbesserte Geschwindigkeit und Skalierbarkeit bieten, wobei die zwei grundlegendsten Änderungen im Ökosystem der Wechsel von einem Proof-of-Work zu einem Proof-of-Stake Mechanismus und die Einführung von 'Sharding' sind.

Proof of Stake

Im Gegensatz zu PoW, das auf Krypto-Miner angewiesen ist, die rund um die Uhr GPU-Racks betreiben, beinhaltet Proof-of-Stake (PoS), dass einzelne Mitglieder eines Krypto-Netzwerks ihre eigenen Token einsetzen, um die Chance zu gewinnen, den nächsten Block in der Kette zu validieren. Diese einzelnen Validatoren werden per Lotterie ausgewählt, wobei ihre Gewinnchancen davon abhängen, wie viele Token sie eingesetzt haben. Der Nachteil dieses Systems ist, dass es potenziell die Kontrolle über das Netzwerk in die Hände dessen legt, der die meisten Token besitzt, jedoch ist es auch viel schneller und energieeffizienter, da der Bedarf an riesigen Mengen an Rechenleistung entfällt.

Mit PoS, der nicht nur den Energieverbrauch von Ethereum um 99,95% senkt, sondern auch die Transaktionsrate um das 64-fache erhöht, sollte dies einen großen Beitrag zur Beseitigung des Flaschenhalses und der Energieprobleme leisten, unter denen das Netzwerk gelitten hat.

Um mehr über PoS und PoW zu erfahren, empfehlen wir die Lektüre unseres Leitfadens Proof of Stake vs. Proof of Work: Sicherheit & Schlüsselunterschiede.

Sharding

Eine Form der Datenpartitionierung, die Blockchains in kleinere, leichter zu verwaltende Teile namens Shards aufteilt, beschleunigt der Sharding-Prozess den Validierungsprozess. Durch die Nutzung dieses Systems müssen Individuen, die PoS-Validierungsrechte gewonnen haben – 'Validatoren' – nicht die Wahrhaftigkeit der gesamten Ethereum-Blockchain bestätigen, sondern nur einen kleinen Teil davon. Mit einzelnen Validatoren, die regelmäßig zwischen den Shards gewechselt werden, um die Möglichkeit einer Blockchain-Manipulation zu vermeiden, wird die zugrundeliegende 'Beacon Chain' verwendet, um die darauf aufgebauten Shards zu koordinieren.

Neben der Einführung von PoS und Sharding gibt es eine Reihe weiterer Konzepte, die ebenfalls dazu beitragen können, die Effizienz von Ethereum zu verbessern. Von der Einführung von 'Plasma', einer zusätzlichen Ebene in der Blockchain, die darauf ausgelegt ist, ein hohes Transaktionsvolumen zu bewältigen, bis hin zu eWASM, einer Programmierlösung, die darauf abzielt, die Entwicklung von Anwendungen im Ethereum-Netzwerk zu optimieren, sind alle Arten von Upgrades in der Pipeline.

Und eine Pipeline ist Ethereum 2.0 ganz sicher.

Der Mythos von 2.0

Was Upgrades betrifft, ist Ethereum 2.0 weniger eine neue Plattform als vielmehr eine Veränderung der Betriebsphilosophie – so sehr, dass die Gründer der Blockchain im Januar 2022 beschlossen haben, die neue Version nicht mehr Ethereum 2.0 zu nennen. Technisch wird Eth1 jetzt als 'Ausführungsschicht' und Eth2 als 'Konsensschicht' bezeichnet, jedoch werden wir der Einfachheit halber weiterhin von Ethereum 2.0 sprechen.

Da das vollständige Ethereum-Upgrade voraussichtlich bis 2023 nicht auf Hochtouren laufen wird, ist 2.0 seit seiner Ankündigung im Jahr 2020 in mehreren unterschiedlichen Phasen eingetroffen.

Phase 0 sah den Start der Beacon Chain, das zugrundeliegende Framework, das als Fundament für alle nachfolgenden Phasen dient sowie die Verwaltung der Validatoren, die Blöcke mit dem PoS-Mechanismus erstellen.

Anfang 2022 wurde Phase 1 eingeführt, die hauptsächlich aus dem Einsatz der Shard Chains bestand. Wie erwähnt, verteilen diese 'Mini'-Blockchains die Arbeitslast der Transaktionsdaten über das gesamte Ethereum-Ökosystem, jedoch sollte beachtet werden, dass diese Fähigkeit erst mit der Veröffentlichung von Phase 1.5 und Phase 2 funktionsfähig sein wird.

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

Schließlich werden wir Phase 2 haben, in der eine voll funktionsfähige Shard-Interoperabilität erreicht wird, wobei das Netzwerk in der Lage sein wird, Smart Contracts zu verarbeiten. Obwohl Ethereum 2.0 technisch gesehen nach Phase 1.5 als betriebsbereit gilt, werden die einzelnen Shard-Ketten erst nach Phase 2 als Hauptnetz zusammenarbeiten.

Das letztendliche Ergebnis.

Der Abschluss der verschiedenen Phasen von Ethereum 2.0 sollte zu einer deutlichen Leistungssteigerung im gesamten Netzwerk 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 die Verwendung dieses Mechanismus umgeben, durch die Festlegung einer Mindestanzahl von Validatoren ausgeglichen — um genau zu sein 16.384. Da dies eine enorme Erhöhung der Anzahl von Validatoren darstellt, die normalerweise mit PoS-Mechanismen in Verbindung gebracht werden, wird die Blockchain viel von der dezentralisierten Qualität der PoW-Systeme beibehalten, was sie immens sicher macht.

Für diejenigen, die mehr an Ethereum als finanzielle Investition interessiert sind, sollten diese Upgrades zu einem neuen Anstieg des Marktpreises der Währung führen. Mit reduzierten Transaktionsgebühren und erhöhten Entwicklermöglichkeiten sollte der langfristige Trend im Wert von Ethereum ein kontinuierlicher Anstieg sein, da sich die Plattform endlich als die versprochene globale Blockchain-Lösung etabliert.

Ein Wendepunkt?

Da die volle Funktionalität von Ethereum 2.0 noch nicht sichtbar ist, fällt es schwer, sich die Zukunft genau vorzustellen. Jedoch sollte der Übergang von Ethereum 2.0 weg vom Proof of Work hin zum Staking, mit den daraus resultierenden Vorteilen, einen tiefgreifenden Einfluss auf die Adoptionsrate von Ethereum als Währung und Entwicklungsplattform haben.

Werden wir als Ergebnis das Ende von Proof-of-Work als Validierungsmechanismus im gesamten Blockchain-Bereich sehen? Durchaus möglich. Mit 18.465 Kryptowährungen, die alle um die Aufmerksamkeit der Investoren konkurrieren (Stand März 2022), werden diese Währungen die PoS-Leistung von Ethereum genau beobachten, um sich selbst relevanter und attraktiver zu machen.

Vitalik Buterin hat möglicherweise Ethereum ins Leben gerufen, um eine dynamischere Blockchain-Alternative zu Bitcoin anzubieten, jedoch könnte Ethereum 2.0 einen viel größeren Einfluss auf die Kryptolandschaft haben als das. Tatsache ist, dass das Krypto-Mining heute weniger beliebt ist als je zuvor, und wenn Akteure von der Größe Ethereums sich bewegen, hat die Welt die Angewohnheit, sich mit ihnen zu bewegen.

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