Das Ethereum-Netzwerk hat in den letzten Jahren große Veränderungen erfahren. Eine der wichtigsten war „The Merge“, bei dem Ethereum von Proof of Work zu Proof of Stake wechselte. Diese Umstellung zielte darauf ab, das Netzwerk sicherer und energieeffizienter zu machen. Jetzt läuft Ethereum mit Proof of Stake und funktioniert seit fast zwei Jahren gut. Es gibt jedoch immer noch einige Bereiche, die verbessert werden müssen.
Ein Problem besteht darin, dass es etwa 15 Minuten dauert, bis ein Block finalisiert ist. Einen Block zu finalisieren bedeutet, sicherzustellen, dass er Teil des permanenten Datensatzes in der Blockchain ist. Ein weiteres Problem besteht darin, dass man 32 ETH benötigt, um ein Validator zu werden, was für die meisten Leute viel Geld ist. Validatoren sind diejenigen, die dazu beitragen, das Netzwerk zu sichern, indem sie neue Blöcke genehmigen.
Ethereum möchte das Staking zugänglicher machen. Die Reduzierung der minimalen Staking-Anforderung von 32 ETH auf 1 ETH würde es mehr Menschen ermöglichen, teilzunehmen. Dies ist Teil der Demokratisierung des Stakings. Mehr Validatoren bedeuten mehr Dezentralisierung, was gut für die Sicherheit des Netzwerks ist.
Es gibt jedoch eine Herausforderung. Wenn man mehr Validatoren hat und eine schnellere Finalisierung wünscht, muss das Netzwerk mehr Daten verarbeiten. Jeder Validator muss Nachrichten schnell senden und empfangen. Dies kann den Overhead erhöhen und es für Knoten schwieriger machen, effizient zu arbeiten.
Eine Idee, dies zu lösen, ist Single Slot Finality oder SSF. Mit SSF können Blöcke in einem Slot finalisiert werden, der so kurz wie 12 Sekunden sein kann. Das ist viel schneller als die derzeitigen 15 Minuten. Schnellere Transaktionsbestätigungen würden die Benutzererfahrung verbessern. Die Leute müssten nicht lange warten, um zu erfahren, dass ihre Transaktionen abgeschlossen sind.
Die Implementierung von SSF ist jedoch nicht einfach. Eine Möglichkeit besteht darin, Brute-Force-Methoden zu verwenden, um alle Signaturen der Validatoren schnell zu verarbeiten. Dies könnte fortschrittliche Kryptografie wie Zero-Knowledge-Beweise beinhalten. Eine andere Möglichkeit besteht darin, Orbit-Komitees zu verwenden. In diesem System ist eine zufällige Gruppe von Validatoren, die als Komitee bezeichnet wird, für die Finalisierung von Blöcken verantwortlich. Dies hilft, den Overhead zu reduzieren, da nur eine kleinere Gruppe kommunizieren muss.
Orbit SSF zielt darauf ab, die Kosten für Angriffe auf das Netzwerk hoch zu halten. Wirtschaftliche Finalität bedeutet, dass jemand, der versucht, das Netzwerk anzugreifen, viel ETH verlieren würde. Orbit-Komitees bewahren dies, indem sie sicherstellen, dass die Gesamtsicherheit auch dann stark bleibt, wenn weniger Validatoren an jedem Block beteiligt sind.
Eine andere Idee ist das zweistufige Staking. Dabei gibt es zwei Arten von Validatoren: diejenigen, die viel ETH einsetzen, und diejenigen, die weniger einsetzen. Die Validatoren der höheren Stufe würden mehr Verantwortlichkeiten übernehmen, wie z. B. das Finalisieren von Blöcken. Die Validatoren der unteren Stufe könnten auf andere Weise teilnehmen, z. B. durch das Erstellen von Inklusionslisten oder das Delegieren ihres Einsatzes.
Auch die Wahl eines einzelnen geheimen Anführers oder SSLE ist ein Schwerpunktbereich. Im Moment weiß jeder, welcher Validator den nächsten Block vorschlagen wird. Dies kann es für Angreifer einfach machen, diesen Validator mit einem Denial-of-Service-Angriff anzugreifen. SSLE verbirgt die Identität des nächsten Vorschlagenden, bis er tatsächlich den Block erstellt. Dies hilft, DoS-Angriffe auf Validatoren zu verhindern.
Die Implementierung von SSLE beinhaltet komplexe Kryptografie. Die Herausforderung besteht darin, eine Methode zu finden, die sicher, aber auch praktisch zu implementieren ist. Einige Vorschläge verwenden Techniken wie Ringsignaturen oder Mixnetze, um die Identität des Vorschlagenden geheim zu halten.
Ethereum sucht auch nach Möglichkeiten, Transaktionsbestätigungen zu beschleunigen. Die Verkürzung der Zeit, die eine Transaktion benötigt, um in einen Block aufgenommen zu werden, verbessert die Benutzerfreundlichkeit des Netzwerks. Ein Ansatz ist die Präkonfirmation des Vorschlagenden. Dies ermöglicht es dem Proponenten, zu signalisieren, dass er bestimmte Transaktionen in seinen nächsten Block aufnehmen wird. Benutzer erhalten schnelleres Feedback, was ihr Erlebnis verbessert.
Die Reduzierung der Slot-Zeiten auf beispielsweise 4 Sekunden bringt jedoch ihre eigenen Herausforderungen mit sich. Die Netzwerklatenz wird zu einem größeren Problem. Validatoren müssen schnell kommunizieren, was für diejenigen in Regionen mit langsameren Internetverbindungen schwierig sein kann. Dies könnte zu einer Zentralisierung des Netzwerks führen, die Ethereum vermeiden möchte.
Ein weiteres wichtiges Thema ist die Vorbereitung auf mögliche 51%-Angriffe. Bei einem solchen Angriff könnte jemand, der mehr als die Hälfte des Netzwerk-Einsatzes kontrolliert, versuchen, Transaktionen rückgängig zu machen oder andere zu zensieren. Ethereum möchte Strategien für die Wiederherstellung von 51%-Angriffen entwickeln. Eine Idee ist, die Quorum-Schwelle zu erhöhen. Derzeit müssen 67 % der Validatoren der Finalisierung eines Blocks zustimmen. Eine Erhöhung dieser Schwelle könnte Angriffe erschweren, das Netzwerk aber auch verlangsamen.
Quantencomputing ist ein weiteres Problem. Experten sagen voraus, dass Quantencomputer zukünftig gängige kryptografische Methoden brechen könnten. Ethereum erforscht quantenresistente Kryptografie, um langfristig sicher zu bleiben. Dies beinhaltet das Finden neuer Algorithmen, die Quantencomputer nicht leicht brechen können.
Solo-Staker spielen eine entscheidende Rolle für die Sicherheit von Ethereum. Sie helfen dabei, das Netzwerk dezentral zu halten. Mehr Menschen dazu zu ermutigen, Solo-Staker zu werden, stärkt das Netzwerk. Durch die Senkung des minimalen Staking-Betrags können mehr Einzelpersonen teilnehmen, ohne großen Pools beizutreten.
