ZK-Rollups: einfach erklärt

Jedes Mal, wenn von der „nächsten großen Sache" in der Blockchain die Rede ist, schreibt jemand in den Kommentaren, das sei nur Marketing. ZK-Rollups sind die Ausnahme.

Dies ist eine der seltenen Technologien, bei denen der Hype tatsächlich durch konkrete Zahlen bestätigt wurde, und genau deshalb lohnt es sich, jetzt darüber zu schreiben, nicht vor drei Jahren, als es noch reine Theorie auf Vitaliks Blog war.

Welches Problem löst das?

Stellen Sie sich einen Bankschalter vor, an dem der Mitarbeiter jede Transaktion einzeln manuell prüfen muss, bevor er sie genehmigt. Wenn die Schlange lang wird, verlangsamt sich alles und die Gebühren steigen.

Genau das ist ungefähr passiert bei Ethereum. Jeder Knoten im Netzwerk musste jede Transaktion einzeln überprüfen. Sicher, aber langsam und teuer.

Wie funktioniert das in der Praxis?

Ein ZK-Rollup macht Folgendes:

1. Transaktionen werden auf einem separaten, schnellen Netzwerk ausgeführt, einer zweiten Ebene, bekannt als Layer 2.
2. Dieses Netzwerk sendet Ethereum anschließend eine Zusammenfassung und einen mathematischen Beweis, dass alles korrekt ist.
3. Ethereum muss nicht alles erneut prüfen, sondern wirft nur schnell einen Blick auf den Beweis, ähnlich wie das Scannen eines Barcodes, statt jeden Artikel im Einkaufswagen zu zählen.
4. Wenn der Beweis „durchgeht", ist die Transaktion abgeschlossen. Sofort.

Das Wort „ZK" steht für zero-knowledge, also „ohne Wissenspreisgabe": Der Beweis bestätigt, dass etwas korrekt ist, ohne dabei alle Details offenlegen zu müssen.

Warum ist das ein so großer Fortschritt?

Vor den ZK-Rollups ging die konkurrierende Lösung (der sogenannte optimistische Rollup) davon aus, dass eine Transaktion korrekt sei, und gab dann sieben Tage Zeit, damit jemand das Gegenteil beweisen konnte. Deshalb dauerte eine Auszahlung oft eine ganze Woche.

ZK-Rollups überspringen das komplett. Der Beweis wird sofort mathematisch bestätigt, also ist auch die Transaktion sofort abgeschlossen, ohne Wartezeit.

Warum gerade jetzt?

Mehrere Dinge sind gleichzeitig zusammengekommen:

• Es ist günstiger geworden. Ethereum hat die Art geändert, wie Daten übertragen werden (ein technisches Upgrade namens EIP-4844), wodurch die Kosten über Nacht drastisch gesunken sind.
• Es ist kompatibler geworden. Früher mussten Entwickler ihre Anwendungen fast von Grund auf neu schreiben, damit sie auf ZK-Netzwerken funktionierten. Heute arbeiten Netzwerke wie Scroll, Polygon zkEVM und Linea fast identisch zum klassischen Ethereum, wodurch der Wechsel einfach wird.
• Ethereum selbst geht denselben Weg. Statt dass jeder Validator jeden Block erneut überprüft, geht auch Ethereum selbst allmählich zu einem Modell über, bei dem ein einziger Beweis erstellt wird, den alle nur noch verifizieren. Das ist ein Wandel, vergleichbar mit dem Übergang zum „Proof-of-Stake" im Jahr 2022.
• Das Geld ist schon da. ZK-Netzwerke verarbeiten heute einen größeren Teil des Stablecoin-Verkehrs als die konkurrierende Lösung. Das ist längst kein Experiment mehr, sondern Marktrealität.

Wo wird das in der Praxis eingesetzt?

• Zahlungen: Das Geld kommt sofort an, ohne eine Woche warten zu müssen.
• Gaming: Die niedrigen Transaktionskosten auf ZK-Netzwerken haben es Spielen ermöglicht, Gebühren für die Erstellung von NFTs abzuschaffen, sodass Spieler digitale Gegenstände kostenlos erhalten, für die sie sonst bezahlen müssten.
• Institutionen: Banken und Fonds ist sofortige Sicherheit deutlich lieber als eine Woche Unsicherheit.
• Datenschutz: Neuere Netzwerke ermöglichen es, dass eine Transaktion teilweise privat bleibt und dennoch überprüfbar ist, wichtig für Institutionen, die gesetzlich zum Schutz der Privatsphäre ihrer Kunden verpflichtet sind.

Was ist noch nicht perfekt?

Natürlich gibt es auch Nachteile:

• Das Erstellen dieser mathematischen Beweise erfordert weiterhin viel Rechenleistung.
• Die meisten Netzwerke verlassen sich noch auf einen einzigen zentralen Server, der die Reihenfolge der Transaktionen festlegt, statt diese Aufgabe zu verteilen.
• Es gibt viele verschiedene ZK-Netzwerke, die derzeit nicht gut miteinander kommunizieren, wodurch Geld und Daten manchmal zwischen ihnen hängen bleiben.

Kurz gesagt

ZK-Rollups tun im Grunde eine Sache: Sie beweisen, dass etwas korrekt ist, ohne Wartezeit und ohne Vermutungen.

Das klingt nach einem kleinen technischen Detail, bedeutet für den Kunden aber, dass eine Transaktion, die früher Tage dauerte, jetzt nur noch Sekunden braucht, und für Ethereum insgesamt bedeutet es, dass ernsthafter Datenverkehr endlich die passende Infrastruktur hat.