Was sind ZK-Rollups?

Kurze Zusammenfassung

✔️ Das Zk Rollup ist eine Layer-2-Lösung, die die Geschwindigkeit der Blockchain erhöht, indem sie mehrere Transaktionen in einem einzigen Block zusammenfasst und verarbeitet.

✔️ Beim Null-Wissensbeweis geht es darum, zu beweisen, dass man etwas Bestimmtes weiß, z. B. einen Hash (Code) eines Blocks, ohne weitere Informationen preiszugeben.

✔️ Ein zk rollup wird oft eingesetzt, wenn das Hauptnetz zu langsam und teuer wird. Dadurch wird das Netz entlastet und schneller und billiger gemacht.

✔️ Zk Rollups werden aufgrund ihrer Skalierbarkeit und ihrer kostensparenden Vorteile immer häufiger anzutreffen sein, obwohl sie immer noch schwierig zu implementieren sind.

Was ist ein zk rollup?

Ein zk-Rollup besteht aus zwei Teilen. Zk ist die Abkürzung für Null Wissen. Im Niederländischen bedeutet es, keine Informationen zu haben. Beim Nullwissen-Beweis geht es darum, zu beweisen, dass du etwas Bestimmtes weißt, z. B. den Hash (Code) eines Blocks, ohne weitere Informationen wie den Namen, die Adresse usw. zu kennen.

Der Rollup-Teil bedeutet "aufrollen". In diesem Zusammenhang bedeutet es, dass mehrere Transaktionen gebündelt und in einem Block verarbeitet werden.

Bei beiden Teilen geht es um Geschwindigkeit. Mit zk rollups wird die Geschwindigkeit einer Blockchain um einiges erhöht.

Ein zk roll up ist eine Layer 2 Lösung. Sie wird oft eingesetzt, wenn das Hauptnetzwerk zu langsam und teuer wird, wie bei Ethereum. Das Hauptnetzwerk der Blockchain, Layer 1, wird dann von zk rollup unterstützt, wodurch es entlastet und schneller und günstiger wird.

Wie funktionieren die zk-Rollups?

Stell dir vor, du bist ein Entwickler bei Ethereum. Du musst das Netzwerk schneller und weniger kostspielig machen. Du beschließt, zk-Rollups einzuführen, um die Hauptkette zu entlasten.

Wenn nun Transaktionen getätigt werden, werden sie außerhalb der Chain in einem Rollup auf einer Sub-Chain gebündelt. Auf dieser Sub-Chain wird der neue Zustand des Netzwerks dann an die Haupt-Chain (Ethereum) kommuniziert, zusammen mit einigen weiteren Daten (Zero Knowledge Proof), um zu beweisen, dass er korrekt ist.

Skalierung der Schicht 1

Das hat zur Folge, dass die Main Chain nur noch den Rollup- und den Zk-Proof verarbeiten muss und nicht mehr Tausende von Transaktionen. So kannst du Ethereum von 10-15 Transaktionen auf Tausende pro Sekunde skalieren.

Die Transaktionsdaten werden also auf der Haupt-Chain gespeichert, so dass der Zustand der Blockchain weiterhin korrekt ist und jedem, der das Netzwerk verfolgt, mitgeteilt wird. So weiß jeder validator immer noch, wie viel ETH jeder hat.

Ein zk-Rollup auf Ethereum

Der zk-Rollup-Status wird im Ethereum-Netzwerk durch eine Smart Contracts. Um diesen Status zu beweisen, müssen sie einen kryptografischen Nachweis erbringen, dass sie auch alle diese Transaktionen durchgeführt haben. Zk roll ups nutzen auch die Komprimierung von Daten, wie z. B. Adressen, um alles noch schneller und billiger zu machen. Sobald der Nachweis erbracht ist, wird das gesammelte Transaktionsbündel sofort auf der Main Chain ausgeführt.

Da Sicherheitsstatus-Updates auf der Haupt-Chain (Ethereum) durchgeführt werden, sind zk-Rollups viel sicherer als Seitenketten.

Zk Rollups und Supernodes

Die meisten zk-Rollups verwenden einen Supernode, eine Art Superuser, der alle Transaktionen zusammenfasst. Es besteht das Risiko, dass jemand zensiert wird, was in diesem Fall bedeutet, dass der Superuser deine Transaktionen nicht validieren will. Wenn das passiert, kann jemand seine Transaktionen direkt an den Rollup-Vertrag im Mainnet schicken.

Die Nutzerinnen und Nutzer können sich für die Aufnahme in das nächste Roll-up anmelden und so günstiger werden.

Die Betreiber oder Superuser prüfen eine Transaktion und sehen, ob ein Nutzer zum Status des Netzwerks gehört. Außerdem prüfen sie, ob genügend Geld auf einem Konto vorhanden ist. Die Transaktion muss korrekt sein und der öffentliche Schlüssel muss mit dem des Absenders im Roll-up übereinstimmen. Die Nonce (zur Vermeidung von Doppelausgaben) ist ebenfalls im Roll Up enthalten.

Zk rollups validieren

Wenn der Roll Up genug Transaktionen gesammelt hat, bündelt er sie. Ein zk SNARK wird verwendet, um einen Beweis für die Richtigkeit der Daten zu liefern.

Danach macht sich eine Prüfschaltung an die Arbeit und prüft, ob die Daten korrekt sind. Sobald dies geschehen ist, sendet der Betreiber die Daten an den Verifizierungs-Smartcontract auf Ebene 1 der Blockchain. Hier wird alles noch einmal auf seine Richtigkeit geprüft. Danach werden die Transaktionen in das Hauptbuch eingetragen und der neue Stand der Blockchain ist bekannt.

Es ist sogar möglich, dass Proofs erstellt werden. Diese so genannten rekursiven Proofs bündeln zk Proofs auf Schicht 2. Auf Schicht 1 werden dann alle Proofs zusammen akzeptiert, woraufhin eine Batterie von Blöcken sofort akzeptiert wird, was die Skalierbarkeit eines Roll-up-Netzwerks weiter erhöht.

Wenn du auch als Nutzer einem Roll-up beitreten willst, um deine Transaktionskosten zu senken, musst du Geld in einen Roll-up-Smart-Contract auf Ebene 1 staken. Sobald der Betreiber dein Geld akzeptiert hat, kannst du in diesem Roll-up günstigere Transaktionen durchführen.

Die Zukunft der zk roll ups

Zk roll ups erhöhen also die Skalierbarkeit und senken die Kosten für die Nutzer. Allerdings sind sie recht schwierig zu implementieren, weshalb sie immer noch nur spärlich eingesetzt werden. Die Wahrscheinlichkeit, dass abtrünnige Superuser das Netzwerk bedrohen, ist ebenfalls höher. Mit zunehmender Erfahrung der Entwickler/innen werden zk roll ups sicherlich häufiger zum Einsatz kommen, da viele Nutzer/innen bestimmter Netzwerke die Transaktionskosten und die Geschwindigkeit als unzumutbar empfinden.