Die Herausforderungen der Zentralisierung und Wirtschaftlichkeit hinter dem Ethereum-Upgrade-Weg

Ethereum hat seit seiner Einführung durch Vitalik Buterin im Jahr 2013 mehrere bedeutende Entwicklungen durchlaufen. Ursprünglich basierte es auf einem PoW (Proof of Work)-Mechanismus, der es Minern ermöglichte, durch den Verbrauch von Rechenleistung Belohnungen zu erhalten. Die hohe Energieintensität und die Transaktionsgeschwindigkeitsengpässe des PoW-Mechanismus führten jedoch dazu, dass Ethereum schrittweise auf den Proof of Stake (PoS)-Mechanismus umschwenkte und eine Reihe von Verbesserungen wie The Merge, das Shanghai-Upgrade und das Cancun-Upgrade einführte. Die Hauptziele dieser Upgrades sind die Verbesserung der Netzwerkeffizienz, die Senkung des Energieverbrauchs und der Gasgebühren sowie die Schaffung eines Ethereum-Ökosystems, das besser für dezentrale Anwendungen geeignet ist.

Obwohl diese Upgrades gewisse Fortschritte gemacht haben, haben sie auch neue Herausforderungen mit sich gebracht. Insbesondere in Bezug auf zentrale Governance, wirtschaftliche Anreizstrukturen und technische Umsetzungsherausforderungen sieht sich Ethereum einer Reihe struktureller Mängel gegenüber, die seine Dezentralisierungsvision und langfristige Entwicklung gefährden könnten. Dieser Artikel wird die potenziellen Risiken für das Ethereum-Ökosystem auf der Grundlage der zentralen Mängel der Upgrades analysieren.

I. Die ursprünglichen Absichten der Ethereum-Upgrades: Effizienz und Skalierbarkeit durch PoS

Ethereum hat ursprünglich ein PoW-System verwendet, das zwar die Sicherheit des Netzwerks gewährleistet, aber gleichzeitig hohe Energieverbrauch und Skalierungsengpässe aufwies. Mit zunehmender Benutzerzahl und Transaktionsvolumen wurden die Ressourcenverbrauch und Überlastungsprobleme des PoW-Mechanismus immer offensichtlicher. Um die Energieeffizienz zu steigern, die Transaktionskosten zu senken und die Netzwerkgeschwindigkeit zu erhöhen, hat Ethereum 2022 das Merge-Upgrade abgeschlossen, das den Konsensmechanismus von PoW auf PoS umstellt.

Die Einführung des PoS-Mechanismus zielt darauf ab, den energieintensiven Mining-Prozess durch das „Staking“ von ETH zu ersetzen. Staker erhalten durch das Sperren von ETH im Netzwerk Validierungsrechte und Belohnungen, was nicht nur den Energieverbrauch erheblich senkt, sondern auch die durch den PoW-Mechanismus verursachten Ressourcenkonflikte in gewissem Maße mildert. Darüber hinaus hat Ethereum auch verschiedene Strategien zur Skalierbarkeit verfolgt, darunter die Einführung von Rollup-Technologie und Sharding-Plänen, um die Transaktionsverarbeitungsfähigkeit zu erhöhen, indem ein Teil der Berechnungen und Datenverarbeitung von der Hauptkette ausgelagert oder in verschiedene Shards unterteilt wird.

Trotz dieser theoretischen Effizienzgewinne und der Senkung des Energieverbrauchs hat das PoS-System von Ethereum und seine Skalierungsstrategien auch eine Reihe von Problemen wie Zentralisierung und wirtschaftliche Fragilität aufgeworfen, die die dezentrale Natur des Netzwerks gefährden könnten und weitreichende Auswirkungen auf die zukünftige Entwicklung von Ethereum haben könnten.

II. Zentrale Gefahren von PoS

Nach dem Übergang von PoW zu PoS validiert Ethereum das Netzwerk durch das Staken von ETH. Das Gewicht der Validierungsrechte eines Knotens hängt direkt von der Menge an gestaktem ETH ab, was bedeutet, dass große ETH-Besitzer oder Institutionen im Netzwerk-Management mehr Einfluss erhalten können. Obwohl dieses System den Energieverbrauch reduziert, führt es unvermeidlich zu einer zentralisierungsbedingten Gefährdung des Netzwerks.

Aktuell zeigt das Staking-Ökosystem von Ethereum einen erheblichen Zentralisierungstrend. Beispielsweise kontrollieren große Staking-Dienstleister wie Lido und Coinbase einen großen Teil des ETH in den Staking-Pools, was dazu führt, dass die Governance- und Validierungsrechte allmählich auf eine Handvoll Knoten konzentriert werden. Das daraus resultierende Risiko besteht darin, dass die Governance von Ethereum zunehmend oligopolartig wird, was nicht nur die Teilnahme von normalen Nutzern und kleinen Knoten verringert, sondern auch dazu führen könnte, dass die Governance von ihrem ursprünglichen Ziel der Dezentralisierung abweicht. Im schlimmsten Fall könnte die Stabilität des gesamten Netzwerks erheblich gefährdet sein, wenn diese wenigen großen Knoten in Zukunft aus wirtschaftlichen, politischen oder technischen Gründen beschließen, sich zurückzuziehen.

Darüber hinaus bringt die Zentralisierung der Stuktur des Stakings potenzielle Sicherheitsrisiken mit sich. Wenn große Staking-Knoten zu viele Validierungsrechte kontrollieren, könnte das zu einem „Single Point of Failure“ im Ethereum-Netzwerk führen. Im Falle eines Angriffs oder Ausfalls würde die gesamte Sicherheit und Zuverlässigkeit des Netzwerks bedroht werden. Dieses Risiko macht es Ethereum unter dem PoS-Mechanismus schwer, echte Dezentralisierung zu erreichen.

Es ist auch erwähnenswert, dass die Ethereum-Entwickler planen, im ersten Quartal 2025 das Pectra-Upgrade im Hauptnetz zu aktivieren. Der Vorschlag EIP 7251 in diesem Upgrade wird das maximale effektive Guthaben für Validatoren von 32 ETH auf 2048 ETH erhöhen und es bestehenden Validatoren mit maximal 32 ETH ermöglichen, ihren Einsatz zu konsolidieren. Es wird erwartet, dass dies die Anzahl der Validatoren auf Ethereum erheblich reduzieren und die Zentralisierungsproblematik verschärfen wird.

III. Wirtschaftliche und Sicherheitsmängel der Rollup-Struktur

Ein weiterer Schlüsselansatz zur Skalierbarkeit von Ethereum in den letzten Jahren ist die Einführung von Rollup-Technologie. Rollups sind eine Technik, die durch schichtweise Verarbeitung von Transaktionen einen Teil der Berechnungen und Datenverarbeitung von der Hauptkette auslagert, um die Transaktionsgeschwindigkeit und die Verarbeitungseffizienz zu erhöhen. Obwohl Rollups theoretisch dazu in der Lage sind, die Skalierbarkeitsprobleme von Ethereum effektiv zu mildern, bringt ihre komplexe Wirtschaftsstruktur einige neue Risiken mit sich.

Das Design von Rollups erfordert die Schaffung eines komplexen Anreizsystems, um die Liquidität und Sicherheit des Netzwerks zu gewährleisten. Das aktuelle Rollup-Ökosystem ist stark von externem Staking und finanzieller Unterstützung abhängig, was diese Abhängigkeit zu einer hohen Fragilität des gesamten Systems bei wirtschaftlichen Schwankungen macht. Bei starkem Marktschwankungen könnte die Liquidität im Rollup-Ökosystem erheblich beeinträchtigt werden, wodurch die Benutzererfahrung und die Stabilität des Netzwerks leiden könnten. Die Abhängigkeit von der Hauptkette bedeutet auch, dass, wenn es Probleme mit der Ethereum-Hauptkette gibt, das Rollup-Ökosystem auch von Kettenreaktionen betroffen sein wird.

Darüber hinaus wurde das wirtschaftliche Modell von Rollups im Markt noch nicht über einen längeren Zeitraum getestet. Projekte, die auf Rollup-Ansätzen basieren, wie OP Mainnet, Arbitrum, base, starknet, zksync, linea und viele andere L2-Projekte, leiden unter schlechten interoperabilitätsbedingten Benutzererfahrungen und haben zudem eine hohe Funktionsüberlappung mit der Hauptkette.

Früher diente ETH hauptsächlich als Abwicklungsebene, auf der große DeFi-Abwicklungen auf der Hauptkette stattfanden, was dazu führte, dass ein großer Teil der Nachfrage auf L2 umgeleitet wurde. Das „Parasitieren und Ausbeuten“ der L2 von Ethereum hat die Liquidität von Ethereum erodiert, während nur sehr wenig Wert zurück in Ethereum fließt, was zu einem schweren Verlust an Ethereum-Liquidität und On-Chain-Transaktionen führt. Das Ethereum-Hauptnetz hat sich nicht erholt, interne Konflikte sind zahlreich und der Konsens in der Community zerfällt schrittweise. Daten zeigen, dass die Einnahmen von Ethereum nach Dencun und die Menge an ETH, die vernichtet wurde, erheblich gesunken sind. Die Gesamteinnahmen liegen 69% unter dem Durchschnitt der 150 Tage vor dem Upgrade; die Menge an vernichtetem ETH liegt 84% unter dem Durchschnitt der 150 Tage vor dem Upgrade.

In Bezug auf Sicherheit und Stabilität spielt der Sequencer als Kernkomponente des L2-Netzwerks im Rollup-Architektur eine entscheidende Rolle, indem er Transaktionsanfragen entgegennimmt, die Ausführungsreihenfolge bestimmt, diese in Chargen verpackt und an die L1-Smart-Contracts weitergibt, wodurch die Effizienz der Transaktionsverarbeitung und die Benutzererfahrung erheblich verbessert werden. Wenn der Sequencer jedoch vor Abschluss dieses Prozesses abstürzt oder Fehler auftritt, bleiben die Transaktionen der Benutzer im L2 und werden nicht in L1 ausgeführt. Es ist offensichtlich, dass die Verwendung eines einzigen Sequenzers potenzielle Risiken wie Transaktionsverzögerungen und Abstürze mit sich bringt, die in der Tat bereits aufgetreten sind.

Dieser zentralisierte Sequencer könnte die Kontrolle von Ethereum über die L2 im Abwicklungsschicht-Dimension erheblich schwächen, was das Risiko von böswilliger Zensur von Benutzertransaktionen, Fehlern, MEV-Ausbeutung, Front-Running, fragmentiertem Verkehr und sogar Zwangsabbruch (wie Linea und Blase, die aufgrund von Diebstahl direkt abgebrochen wurden) erhöht, was wiederum die Stabilität und Sicherheit des gesamten Rollup-Systems beeinträchtigen könnte. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass dieses zentralisierte Design dem Sequencer zu viel Macht verleiht und zum derzeitigen Brennpunkt der Bedenken in der Branche geworden ist.

IV. Zukünftige potenzielle Risiken: Die Abwägung zwischen technischer Schwierigkeit und Dezentralisierung

In der Zukunft plant Ethereum, die Netzwerkleistung durch Sharding-Technologie weiter zu verbessern. Sharding ist ein Skalierungskonzept, das das Netzwerk in mehrere kleine Segmente unterteilt, wobei die technische Schwierigkeit extrem hoch ist und die Konsistenz und Sicherheit der Daten zwischen den verschiedenen Shards gewährleistet werden muss. Der erfolgreiche Einsatz von Sharding erfordert nicht nur die Überwindung technischer Herausforderungen, sondern auch eine Abwägung zwischen Sicherheit und Skalierbarkeit. Diese technische Komplexität kann zu Problemen bei der Datensynchronisation zwischen den Shards führen und in extremen Fällen sogar eine Netzwerkkollision hervorrufen.

Darüber hinaus macht die Kombination von Sharding und Rollup die Governance- und Wirtschaftsstrukturen des Netzwerks komplexer. Die Verteilung der Shards und das Design der Rollups erfordern eine höhere Datenkonsistenz zwischen jedem Shard und den Rollups, was den Entwicklern und Knotenvalidierern mehr technische Herausforderungen stellt. Wenn die parallele Nutzung von Sharding und Rollups die Beziehung zwischen Dezentralisierung und Leistungssteigerung nicht gut ausbalanciert, kann dies zu einem Vertrauensverlust bei den Benutzern führen und sogar zu einer Spaltung der Gemeinschaft.

Insgesamt steht Ethereum bei dem kontinuierlichen Streben nach technischer Innovation unvermeidlich vor der Herausforderung von Zentralisierung, wirtschaftlicher Fragilität und technischer Komplexität. Diese Probleme beeinträchtigen nicht nur die gegenwärtige Entwicklung des Ethereum-Ökosystems, sondern legen auch Risiken für zukünftige Upgrades fest.