Was sind ZK-Rollups?

Kurze Zusammenfassung

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

✔️ Ein Zero Knowledge Proof ist ein Beweis dafür, dass man etwas Bestimmtes weiß, wie z. B. einen Hash (Code) eines Blocks, ohne weitere Informationen preiszugeben.

✔️ Ein Zk-Rollup wird oft verwendet, wenn das Hauptnetzwerk zu langsam und teuer wird.

✔️ Zk-Rollups werden aufgrund ihrer Skalierbarkeit und Kostenersparnis immer häufiger eingesetzt, auch wenn sie immer noch schwierig zu implementieren sind.

Was ist ein ZK-Rollup?

Ein ZK-Rollup besteht aus zwei Teilen. ZK ist die Abkürzung für Zero Knowledge (Nullwissen). Beim Zero-Knowledge-Beweis geht es darum, zu beweisen, dass Sie etwas Bestimmtes wissen, z. B. einen Hash (Code) eines Blocks, ohne weitere Informationen wie Name, Adresse usw. zu kennen.

Der Teil Rollup 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-Rollup ist eine Layer 2-Lösung. Sie wird oft eingesetzt, wenn das Hauptnetzwerk zu langsam und teuer wird, wie es bei Ethereum der Fall ist. Das Hauptnetzwerk der Blockchain, Layer 1, wird dann von einem ZK-Rollup unterstützt, wodurch es entlastet und schneller und günstiger wird.

Wie funktionieren ZK-Rollups?

Stellen Sie sich vor, Sie sind ein Entwickler bei Ethereum. Sie müssen das Netzwerk schneller und kostengünstiger machen. Sie beschließen, ZK-Rollups zu implementieren, um die Main Chain zu entlasten.

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

Infolgedessen hat die Main Chain nur den Rollup und den ZK-Beweis zu verarbeiten und nicht Tausende von Transaktionen. So können Sie Ethereum von 10-15 Transaktionen auf Tausende pro Sekunde skalieren.

Die Transaktionsdaten werden also immer noch auf der Main Chain gespeichert, so dass der Zustand der Blockchain immer noch korrekt ist und jedem, der das Netzwerk im Auge behält, mitgeteilt wird. So wird jeder Validator weiterhin wissen, wie viel ETH jeder hat.

Der ZK-Rollup-Status wird im Ethereum-Netzwerk durch einen Smart Contract aufrechterhalten. Um diesen Status zu beweisen, müssen sie einen kryptographischen Beweis dafür erbringen, dass sie auch alle diese Transaktionen durchgeführt haben. ZK-Rollups nutzen auch die Komprimierung von Daten, wie z.B. Adressen, um das Ganze noch schneller und billiger zu machen. Sobald der Beweis erbracht ist, wird das gesammelte Transaktionsbündel sofort auf der Main Chain ausgeführt.

Da die Aktualisierungen des Sicherheitsstatus auf der Main Chain (Ethereum) durchgeführt werden, sind ZK-Rollups wesentlich sicherer als Side Chains.

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 Ihre Transaktionen nicht validieren will. Wenn das passiert, kann jemand seine Transaktionen direkt an den Rollup-Vertrag im Mainnet senden.

Nutzer können sich für die Aufnahme in den nächsten Rollup anmelden und auf diese Weise billiger sein.

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

Wenn der Rollup genügend Transaktionen gesammelt hat, bündelt er sie. Ein ZK-SNARK wird verwendet, um zu beweisen, dass die Daten korrekt sind.

Danach macht sich eine "Prüfschaltung" an die Arbeit und prüft, ob alles korrekt ist. Sobald dies geschehen ist, sendet der Betreiber die Daten an den Verifizierungs-Smart Contract auf Layer 1 der Blockchain. Hier wird alles noch einmal auf Korrektheit geprüft, woraufhin die Transaktionen in das Hauptbuch aufgenommen werden und der neue Stand der Blockchain bekannt ist.

Es ist sogar möglich, dass Proof of Proofs erstellt werden. Diese so genannten rekursiven Proofs bündeln ZK Proofs auf Layer 2, woraufhin alle Proofs zusammen auf Layer 1 akzeptiert werden, woraufhin eine Batterie von Blöcken sofort akzeptiert wird, was einem Rollup-Netzwerk weitere Skalierbarkeit verleiht.

Wenn Sie auch als Nutzer einem Rollup beitreten möchten, um Ihre Transaktionskosten zu senken, müssen Sie auf Layer 1 Geld in einen Rollup Smart Contract einzahlen. Sobald der Betreiber Ihr Guthaben akzeptiert hat, können Sie in diesem Rollup günstigere Transaktionen durchführen.

Die Zukunft von ZK-Rollups

ZK-Rollups erhöhen also die Skalierbarkeit und senken die Kosten für die Nutzer. Allerdings sind sie recht schwierig zu implementieren, weshalb sie noch wenig genutzt werden. Die Wahrscheinlichkeit, dass abtrünnige Superuser das Netzwerk bedrohen, ist ebenfalls höher. Mit zunehmender Erfahrung der Entwickler wird das ZK-Rollup sicherlich häufiger eingesetzt werden, da viele Nutzer bestimmter Netzwerke die Transaktionskosten und die Geschwindigkeit als inakzeptabel empfinden.