Was sind ZK-Rollups und wie funktionieren sie?

Bei all den Gesprächen über Dezentralisierung können sich die heutigen großen Smart-Contract-Netzwerke, insbesondere Ethereum, immer noch langsam und überlastet anfühlen. Die Branche benötigt mehr Geschwindigkeit und Effizienz, jedoch nicht auf Kosten der Sicherheit.

 

Hier kommen Zero-Knowledge Rollups (ZK-Rollups) ins Spiel. Sie bieten einen anderen Ansatz zur Skalierung. Durch die Verwendung von Zero-Knowledge-Beweisen ermöglichen sie es, Transaktionen schneller und kostengünstiger zu verarbeiten, während die starke Sicherheit erhalten bleibt.

 

Was ist ein ZK-Rollup?

Ein ZK-Rollup ist eine Layer-2-Skalierungslösung, die große Mengen von Transaktionen off-chain in einem einzigen Batch gruppiert. Diese Transaktionen werden außerhalb des Haupt-Ethereum-Netzwerks verarbeitet, wodurch die Belastung der Basisschicht reduziert wird.

 

Nach der Verarbeitung sendet das Rollup zwei Dinge zurück an Ethereum: eine kleine Menge komprimierter Transaktionsdaten und einen Zero-Knowledge-Beweis, der kryptografisch bestätigt, dass der Batch gültig ist, ohne die zugrunde liegenden Transaktionsdetails preiszugeben.

 

Dieser Ansatz ermöglicht es Ethereum, Tausende von Transaktionen zu verifizieren, indem nur ein Beweis überprüft wird. Dadurch sinkt die Netzwerkauslastung, die Transaktionsgebühren sind niedriger und Benutzer können Vermögenswerte schneller bewegen oder mit dezentralen Anwendungen (dApps) interagieren.

 

Zusammengefasst: Sie bündeln Hunderte (oder Tausende) von Transaktionen off-chain, erzeugen einen kryptografischen Beweis, der sagt „diese Transaktionen sind gültig“, und posten nur diesen Beweis auf Ethereum.

 

Das war's. Keine schweren Daten, kein riesiger Verkehrsstau. Nur Mathematik, die die schwere Arbeit erledigt.

 

Warum einer Transaktion vertrauen, die man nicht einmal sehen kann?

Die Magie hinter ZK-Rollups liegt in Zero-Knowledge-Beweisen. Diese Beweise ermöglichen es einem System zu bestätigen, dass ein Batch von Transaktionen alle Regeln befolgt, ohne jedes Detail preiszugeben oder die Blockchain die Arbeit erneut ausführen zu lassen.

 

Stellen Sie sich vor, Sie geben einen versiegelten Umschlag ab, der sagt: „Alles darin ist gültig; vertrauen Sie mir, hier ist die Mathematik, um es zu beweisen.“ Ethereum benötigt nur den Beweis, nicht den gesamten Inhalt, um das Ergebnis zu akzeptieren. Dies hält das Netzwerk sicher, ohne es zu belasten.

 

Kurz gesagt, ZK-Rollups ermöglichen es Ethereum, massiv zu skalieren, während jede Transaktion sicher und überprüfbar bleibt, selbst wenn Sie die Details nie selbst sehen.

 

Wie ZK-Rollups tatsächlich Transaktionen verarbeiten

Hier ist der vereinfachte Ablauf:

1. Benutzer tätigen Transaktionen auf dem Rollup anstatt direkt auf Ethereum.

2. Das Rollup bündelt diese Transaktionen off-chain.

3. Ein Gültigkeitsbeweis (oft ein SNARK oder STARK) wird erzeugt.

4. Der Beweis und minimale Daten werden auf Ethereum gepostet.

5. Ethereum verifiziert den Beweis, der klein und schnell ist.

6. Die Zustandsaktualisierungen des Rollups werden endgültig.

Der entscheidende Vorteil? Diese Beweise sind extrem schnell zu verifizieren, selbst wenn der Batch eine große Anzahl von Transaktionen enthält. Ethereum erhält Sicherheit, Benutzer erhalten Geschwindigkeit und die Gebühren sinken dramatisch.

 

Warum sie wichtig sind

ZK-Rollups erfüllen fast alle Anforderungen, die Skalierbarkeit stellt:

Niedrigere Gebühren

Weniger Daten, die on-chain gespeichert werden, bedeuten geringere Kosten.

Höherer Durchsatz

Das Bündeln erhöht die Transaktionen pro Sekunde (TPS) dramatisch.

Schnellere Finalität

Gültigkeitsbeweise bedeuten keine Wartezeiten.

Stärkere Sicherheit

Alles erbt letztendlich die Sicherheit der Ethereum-Basisschicht.

 

Im vergangenen Jahr haben sich ZK-Rollups von Forschungsprototypen zu produktionsreifen Systemen entwickelt. Hochkarätige Implementierungen und das Wachstum des Ökosystems zeigen, dass die Technologie nicht mehr theoretisch ist, sondern jetzt das Rückgrat mehrerer Live-Netzwerke bildet.

 

Wo liegen ihre Schwächen?

Keine Technologie ist perfekt, und ZK-Rollups haben ihre eigenen Eigenheiten:

• Die Erzeugung von Beweisen ist rechnerisch aufwendig. Es erfordert ernsthafte Hardware und Effizienztricks.

• Die Kompatibilität mit Smart Contracts ist nicht universell. Einige ZK-Rollups erfordern das Umschreiben oder Anpassen von Verträgen, um in die Umgebung zu passen.

• Entwickler-Tools sind noch in der Entwicklung. Es gibt viele Fortschritte, aber noch nicht überall „Plug and Play“.

Trotzdem war das Tempo der Verbesserungen beeindruckend. Was früher Minuten dauerte, dauert jetzt Sekunden.

 

ZK-Rollups vs. Optimistic Rollups: Wer gewinnt?

Und nun die Frage, über die auf Konferenzen alle diskutieren: „Sind ZK-Rollups besser als Optimistic Rollups?“

Halten wir das Drama kurz:

Optimistic Rollups

• Gehen davon aus, dass Transaktionen gültig sind, es sei denn, das Gegenteil wird bewiesen.

• Verwenden Betrugsbeweise.

• Erfordern eine Wartezeit (oft 7 Tage) für Abhebungen.

• Einfacher, volle Ethereum Virtual Machine (EVM)-Kompatibilität zu implementieren.

ZK-Rollups

• Beweisen im Voraus, dass jeder Batch gültig ist.

• Keine Wartewoche, Abhebungen sind schnell.

• Stärkere Sicherheitsgarantien.

• Schwerer zu bauen, rechnerisch intensiv.

Theoretisch sind ZK-Rollups das Endziel. In der Praxis sind Optimistic Rollups heute noch einfacher zu implementieren. Aber mit den Fortschritten, die im letzten Jahr gemacht wurden, schließen ZK-Rollups die Lücke schnell.

 

Wohin sich ZK-Rollups entwickeln

Die Zukunft der ZK-Rollups geht über Geschwindigkeit hinaus; sie ermöglicht auch Privatsphäre und Benutzersouveränität. Während sich die meisten ZK-Rollups heute darauf konzentrieren, die rechnerische Integrität zu beweisen, kann die Zero-Knowledge-Technologie auch Benutzern ermöglichen, Dinge wie Know-Your-Customer (KYC)-Konformität oder Vermögensbesitz zu überprüfen, ohne sensible Details preiszugeben.

 

Die langfristige Vision ist keine Debatte mehr, sondern ein Fahrplan.

• Layer 1 übernimmt die Sicherheit.

• ZK-Rollups übernehmen die Skalierung.

• Benutzer erhalten Geschwindigkeit und niedrige Gebühren.

• Also… Jeder gewinnt.

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