Vitalik Buterin veröffentlicht die Roadmap zur Erweiterung von Ethereum mit den Upgrades Glamsterdam und ZK-EVM

Vitalik Buterin hat kürzlich die neue Skalierungsroadmap von Ethereum veröffentlicht, die in zwei klare Phasen unterteilt ist: kurz- und langfristig. Der Plan konzentriert sich auf die Optimierung der Transaktionsverarbeitung, die Kontrolle des Zustandswachstums und schrittweise Umstellung auf ein Zero-Knowledge-basiertes Validierungsmodell.

Kurzfristiges Upgrade in Glamsterdam

In der ersten Phase werden Verbesserungen im Rahmen des Glamsterdam-Updates implementiert, basierend auf drei Säulen:

Erstens ermöglichen Block-Level-Access-Lists die parallele Verifizierung von Blöcken, was die Latenz bei der Verarbeitung erheblich reduziert.

Zweitens ermöglicht ePBS (Enshrined Proposer-Builder Separation) nicht nur die Neustrukturierung des Blockaufbau-Mechanismus, sondern auch die Nutzung eines Großteils der Slot-Zeit für die Blockverifizierung, anstatt nur wenige Millisekunden wie bisher.

Drittens passt das Repricing-Gas-Mechanismus die Kosten für Operationen an, um den tatsächlichen Ressourcenverbrauch genauer widerzuspiegeln. Parallel dazu führt Ethereum ein multidimensionales Gas-Modell ein, das verschiedene Ressourcen separat begrenzt, um das Risiko einer Übernutzung einzelner Ressourcen zu vermeiden.

Separierung von „State Creation Gas“

Ein wichtiger Schritt in Glamsterdam ist die Trennung der Kosten für die Erstellung neuer Zustände vom Ausführungs- und Call-Daten-Gas.

Derzeit kostet ein SSTORE-Befehl, der den Wert von 0 auf einen anderen Wert ändert, 20.000 Gas, während eine Änderung von einem Nicht-Null-Wert auf einen anderen Nicht-Null-Wert nur 5.000 Gas kostet. Nach dem Upgrade kann dieser „Aufpreis“ deutlich steigen (z.B. auf 60.000), wird aber in eine separate Gas-Kategorie namens „State Creation Gas“ eingerechnet.

Bemerkenswert ist, dass das State Creation Gas nicht in die Block-Grenze von 16 Millionen Gas eingerechnet wird. Dies ermöglicht die Implementierung größerer Smart Contracts, ohne die globale Zustandsgröße zu vergrößern.

Um Kompatibilität mit der EVM zu gewährleisten, die nur eine Gas-Richtung unterstützt, wird das Entwicklungsteam ein N+1-Gas-Modell mit einem „Reservoir“ (Pufferspeicher) einführen. Bei der Ausführung priorisiert das System den Verbrauch des speziellen Gases; falls nicht ausreichend vorhanden, wird aus dem Reservoir gezogen. Dieses System garantiert zwei Prinzipien: Der Gasfluss in Sub-Calls bleibt universell nutzbar, und der GAS-Opcode spiegelt stets den verbleibenden Gasvorrat nach Funktionsaufruf wider.

In der nächsten Phase wird Ethereum auf ein multidimensionales Preisgestaltungsmodell umstellen, bei dem die Gaspreise für verschiedene Ressourcen unabhängig voneinander schwanken. Buterin sieht darin die Grundlage für eine langfristig nachhaltige Wirtschaftlichkeit des Netzwerks.

Langfristige Erweiterung: ZK-EVM und Blob

Langfristig dreht sich die Skalierungsstrategie von Ethereum um zwei Komponenten: ZK-EVM und Blob-Daten.

Steigerung der Blob-Durchsatzrate mit PeerDAS

Ethereum wird die Optimierung von PeerDAS weiter vorantreiben, um eine Verarbeitungskapazität von etwa 8 MB Daten pro Sekunde zu erreichen. Ziel ist nicht, eine globale Daten-Ebene zu schaffen, sondern die spezifischen Bedürfnisse des Ethereum-Ökosystems zu erfüllen.

Derzeit dienen Blobs hauptsächlich Layer-2-Lösungen. In Zukunft könnten Ethereum-Blockdaten direkt in Blobs gespeichert werden. In Kombination mit ZK-SNARK-Beweisen ermöglicht dies Validierern, die Gültigkeit und Verfügbarkeit der Daten zu prüfen, ohne die gesamte Chain erneut zu laden und auszuführen – ein entscheidender Faktor für ein „hyperskaliertes“ Ethereum.

Implementierungsfahrplan für ZK-EVM

Buterin schlägt einen schrittweisen Ansatz vor, um das Vertrauen in ZK-EVM zu erhöhen:

Bis 2026 werden Clients erscheinen, die am Netzwerk als Attester auf Basis von ZK-EVM teilnehmen können. Das System ist jedoch noch nicht vollständig sicher, um das gesamte Netzwerk vollständig darauf zu verlassen. Etwa 5 % des Netzwerks, das nach diesem Modell arbeitet, gelten als akzeptabel.

Bis 2027 wird Ethereum empfehlen, einen größeren Anteil (z.B. 20 %) der Validatoren ZK-EVM nutzen zu lassen, und die formale Verifikation (formal verification) verstärken, um die Sicherheit zu erhöhen. Selbst bei nur 20 % ZK-EVM-Nutzung kann das Gas-Limit des Gesamtnetzwerks deutlich steigen, da die Solo-Staker, die weniger als 20 % ausmachen, einen niedrigeren Verifizierungsaufwand haben.

Wenn das System ausreichend ausgereift ist, wird Ethereum auf ein „3-von-5-Mandatory Proving“-Modell umstellen. Dabei ist ein Block nur gültig, wenn er mindestens drei der fünf verschiedenen Beweisarten aus unterschiedlichen Nachweissystemen enthält. In diesem Stadium werden die meisten Knoten (außer Indexierungsknoten) auf ZK-EVM-Beweise statt vollständiger Ausführung des Blocks setzen.

Gleichzeitig wird ZK-EVM weiter optimiert und auf höchstem Niveau formell verifiziert. Tiefgreifende Änderungen am Virtual Machine, inklusive der Möglichkeit, auf Architekturen wie RISC-V umzusteigen, könnten in zukünftigen Versionen geprüft werden.

Streben nach einem hyperskalierbaren, nachhaltigen Ethereum

Insgesamt zielt die von Buterin vorgestellte Roadmap nicht nur auf eine Erhöhung des Durchsatzes ab, sondern auch auf eine Balance zwischen Ausführungserweiterung und Kontrolle des Zustandswachstums – ein Kernelement für die Aufrechterhaltung der Dezentralisierung.

Diese Strategie zeigt, dass Ethereum schrittweise auf ein „hyperskaliertes“ Modell zusteuert, das auf kryptografischen Beweisen und Ressourcenaufteilung basiert, anstatt nur die Gas-Grenze wie traditionelle Chains zu erhöhen.