Ethereum hat das Blockchain-Trilemma gelöst, sagt Vitalik Buterin

Ethereum Mitbegründer Vitalik Buterin sagt Das Blockchain-Trilemma ist gelöst – nicht nur theoretisch, sondern bereits in der Praxis auf Ethereum implementiert. In einem Beitrag auf X argumentierte Buterin, dass die Kombination aus Peer Data Availability Sampling (PeerDAS) und Zero-Knowledge Ethereum Virtual Machines (ZK-EVMs) es Ethereum ermöglicht, gleichzeitig Dezentralisierung, Sicherheit und hohe Bandbreite zu erreichen – ein Gleichgewicht, das im Blockchain-Design lange als unerreichbar galt.

„Das Trilemma ist gelöst – nicht auf dem Papier, sondern mit live laufendem Code, von dem die eine Hälfte (Datenverfügbarkeits-Sampling) *heute im Hauptnetz* ist und die andere Hälfte (ZK-EVMs) *heute in Produktionsqualität* ist – die Sicherheit bleibt das, was noch aussteht“, sagte Buterin. 

Das Blockchain-Trilemma hat seit über einem Jahrzehnt jede wichtige Protokollentscheidung geprägt. Sollte Buterin Recht haben, tritt die zugrundeliegende Architektur von Ethereum in eine neue Phase ein, die auf verteilter Datenverarbeitung anstatt auf replizierter Arbeit basiert – mit realen Auswirkungen auf Skalierbarkeit, Validierung und Netzwerkstabilität.

Was ist das Blockchain-Trilemma?

Das Blockchain-Trilemma beschreibt die Schwierigkeit, drei Kerneigenschaften gleichzeitig zu optimieren:

• Dezentralisierung: Viele unabhängige Teilnehmer können Knoten betreiben und das System überprüfen.
• Sicherheit: Das Netzwerk ist resistent gegen Angriffe, Betrug und ungültige Zustandsänderungen.
• Skalierbarkeit (Hohe Bandbreite): Das System verarbeitet große Datenmengen und Transaktionen effizient.

Historisch gesehen konnten Blockchains nur zwei dieser Ziele erreichen, das dritte jedoch vernachlässigen. Bitcoin beispielsweise priorisiert Dezentralisierung und Sicherheit, verarbeitet Transaktionen aber langsam. Schnellere Blockchains opfern oft Dezentralisierung für höhere Leistung, indem sie auf weniger Validatoren setzen oder höhere Hardwareanforderungen stellen.

Warum sagte Vitalik Buterin, das Trilemma sei gelöst?

Buterins Argumentation stützt sich auf zwei technische Verbesserungen, die derzeit parallel voranschreiten: PeerDAS und ZK-EVMsEine der beiden Anwendungen ist bereits im Ethereum-Mainnet live. Die andere hat Produktionsreife erreicht, die Sicherheitsarbeiten laufen jedoch noch.

Seinen Worten zufolge entwickelt sich Ethereum zu einer „grundlegend neuen und leistungsfähigeren Art von dezentralem Netzwerk“. Er verglich die neue Architektur mit „BitTorrent mit Konsensmechanismus“, das hohe Bandbreite mit kryptografischer Übereinkunft über den Zustand kombiniert.

Anders als frühere Vorschläge ist diese Umstellung nicht spekulativ. Die Datenverfügbarkeitsprüfung ist bereits im Gange, und die Leistungsfähigkeit der ZK-EVM-Verifizierung hat sich so weit verbessert, dass die meisten Ethereum-Blöcke innerhalb von Sekunden verifiziert werden können.

Wie handhabten frühere Netzwerke Bandbreite und Konsens?

Um zu verstehen, warum dies von Bedeutung ist, verwies Buterin auf zwei frühere Peer-to-Peer-Systeme, die das Blockchain-Denken geprägt haben.

BitTorrent (2000)
BitTorrent demonstrierte, dass enorme Bandbreiten dezentralisiert erreicht werden können. Dateien wurden in Teile zerlegt und an viele Teilnehmer verteilt. Es gab jedoch keine Konsensinstanz. Das System konnte sich nicht auf einen einheitlichen globalen Zustand einigen.

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Bitcoin (2009)
Bitcoin führte einen dezentralen Konsensmechanismus ein, der es Tausenden von Knoten ermöglicht, sich auf die Transaktionshistorie zu einigen. Dies wurde jedoch durch die Duplizierung von Arbeit erreicht. Jeder vollständige Knoten verarbeitet jede Transaktion. Dieses Design gewährleistet zwar die Sicherheit des Systems, begrenzt aber den Durchsatz.

Das neue Design von Ethereum zielt darauf ab, dieses Muster zu durchbrechen, indem die Arbeit auf mehrere Knoten verteilt wird, wobei die vollständige kryptografische Verifizierung erhalten bleibt.

Was ist PeerDAS und warum ist es wichtig?

Peer Data Availability Sampling ändert die Art und Weise, wie Ethereum-Knoten überprüfen, ob Blockdaten verfügbar sind.

Anstatt ganze Datenblöcke herunterzuladen, entnehmen die Validatoren zufällig kleine Datenausschnitte. Sind genügend solcher Ausschnitte verfügbar, kann das Netzwerk davon ausgehen, dass die vollständigen Daten vorhanden und zugänglich sind.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Datenverfügbarkeit den größten Engpass für die Skalierung von Ethereum darstellt. Durch die Reduzierung der Datenlast auf den einzelnen Knoten ermöglicht PeerDAS Folgendes:

• Höherer Durchsatz ohne Erhöhung der Hardwareanforderungen
• Fortsetzung der Teilnahme von Heim- und Kleinvalidatoren
• Starke Garantien, dass Blockdaten nicht zurückgehalten werden können

PeerDAS ist bereits im Ethereum-Mainnet live und markiert damit einen Übergang von der theoretischen Forschung zur operativen Infrastruktur.

Was sind ZK-EVMs und wie passen sie ins System?

Zero-Knowledge Ethereum Virtual Machines ermöglichen die Verifizierung von Ethereum-Transaktionen mithilfe kryptografischer Beweise, anstatt jede Berechnung erneut auszuführen.

Vereinfacht ausgedrückt generiert eine ZK-EVM einen Nachweis, der besagt: „Diese Transaktionen wurden gemäß den Ethereum-Regeln korrekt ausgeführt“, ohne jeden internen Schritt offenzulegen. Andere Knoten können diesen Nachweis schnell überprüfen.

Die jüngsten Leistungssteigerungen waren signifikant:

• Die Gärzeiten verkürzten sich von etwa 16 Minuten auf ungefähr 16 Sekunden.
• Die Nachweiskosten sanken um etwa das 45-fache.
• Etwa 99 % der Ethereum-Blöcke können nun auf der Zielhardware in weniger als 10 Sekunden nachgewiesen werden.

Die ZK-EVMs befinden sich derzeit in der Alpha-Phase. Die Leistungsfähigkeit gilt als produktionsreif, Sicherheits- und Schutzprüfungen laufen jedoch noch.

Warum verändert diese Kombination die Architektur von Ethereum?

PeerDAS und ZK-EVMs befassen sich mit unterschiedlichen Aspekten des Skalierungsproblems.

PeerDAS kümmert sich um die Datenverfügbarkeit und stellt sicher, dass Blockdaten zugänglich sind, ohne dass jeder Knoten alles herunterladen muss. ZK-EVMs übernehmen die Berechnungen und ermöglichen es den Knoten, die Korrektheit zu überprüfen, ohne die gesamte Ausführung wiederholen zu müssen.

Zusammen ermöglichen sie Ethereum den Übergang von replizierter zu verteilter Arbeit. Dies ist laut Buterin der Hauptgrund, warum das Trilemma in der Praxis gelöst ist.

Ethereum unterstützt nun Folgendes:

• Dezentrale Beteiligung
• Kryptographischer Konsens
• Hoher Datendurchsatz

Alle drei Säulen sind gleichzeitig vorhanden und werden durch Live-Code und messbare Leistungsverbesserungen untermauert.

Wie sieht der Zeitplan für die vollständige Implementierung aus?

Buterin entwarf einen mehrjährigen Fahrplan, der sich bis zum Ende des Jahrzehnts erstreckt.

In 2026
Es werden deutliche Erhöhungen der Gaslimits erwartet, die nicht von ZK-EVMs abhängen. Diese basieren auf Balance Attack Limits und der fest verankerten Trennung zwischen Proposer und Builder. In diesem Zeitraum bieten sich auch erstmals konkrete Möglichkeiten, ZK-EVM-Knoten zu betreiben.

Zwischen 2026 und 2028
Die Entwickler planen, die Gaspreisgestaltung anzupassen, Änderungen an der Zustandsstruktur vorzunehmen und die Ausführungsnutzlasten in Blobs zu verschieben. Diese Maßnahmen sollen einen höheren Durchsatz sicher und nachhaltig ermöglichen.

Zwischen 2027 und 2030
Es wird erwartet, dass die ZK-EVM-Validierung zur primären Methode für die Blockverifizierung wird. Die Gasgrenzwerte werden in dieser Phase deutlich über die aktuellen Werte hinaus ansteigen.

Warum ist Sicherheit immer noch ein großes Problem?

Trotz der Leistungssteigerungen haben die Entwickler von Ethereum betont, dass die Sicherheit weiterhin oberste Priorität hat.

Die Ethereum Foundation hat klare kryptografische Ziele festgelegt:

• 100-Bit-nachweisbare Sicherheit bis Mai 2026
• Nachweisbare Sicherheit auf 128-Bit-Niveau bis Ende 2026
• Die Nutzung des Sicherheitsbewertungstools Soundcalc ist bis Februar verpflichtend.

Die Stiftung hat davor gewarnt, dass die Folgen schwerwiegend sind, wenn ein Beweissystem kompromittiert wird. Ein Angreifer könnte Token prägen, den Systemzustand verändern oder Gelder stehlen.

George Kadianakis vom Kryptographie-Team der Stiftung hat die Wichtigkeit der Stabilisierung von Architekturen hervorgehoben, bevor mit tiefergehenden formalen Verifikationsarbeiten begonnen wird.

Was ist verteiltes Blockbauen und warum ist es wichtig?

Neben PeerDAS und ZK-EVMs beschrieb Buterin den verteilten Blockbau als drittes langfristiges Ziel.

Das ideale Ergebnis wäre ein System, in dem keine einzelne Instanz jemals einen kompletten Block an einem Ort errichtet. Auch wenn dies nicht in naher Zukunft zu erwarten ist, könnten selbst Teilerfolge das Risiko von Zensur und zentralisierter Einflussnahme verringern.

Mögliche Vorgehensweisen sind:

• Erweiterung der Kanäle für die Einbeziehung von Transaktionen innerhalb des Protokolls
• Nutzung verteilter Marktplätze für Bauträger außerhalb des Protokolls

Beide Ansätze zielen darauf ab, die geografische Gerechtigkeit zu verbessern und die Kontrolle über die Reihenfolge von Transaktionen zu reduzieren.

Wie wirkt sich dies auf die allgemeine Entwicklung von Ethereum aus?

Buterin warnte zudem vor Ablenkungen. In einem separaten Beitrag mahnte er Ethereum, nicht kurzfristigen Trends wie tokenisierten Dollar oder politischen Memecoins auf Kosten seiner Kernziele nachzujagen.

Er hat wiederholt die Bedeutung von Anwendungen betont, die auch dann funktionieren, wenn ihre ursprünglichen Entwickler nicht mehr existieren. Dieser „Walkaway-Test“ spiegelt eine umfassendere Besorgnis über Vertrauensverlust und Systemstabilität wider.

Gleichzeitig warnte er davor, dass die zunehmende Komplexität der Protokolle die Gefahr birgt, dass sich das Verständnis auf eine kleine Gruppe von Experten konzentriert und die Dezentralisierung in der Praxis untergraben wird.

Fazit

Vitalik Buterins Behauptung, das Blockchain-Trilemma sei gelöst, basiert auf konkreten technischen Fortschritten, nicht auf abstrakten Versprechen. Mit PeerDAS im Mainnet und ZK-EVMs, die Produktionsniveau erreichen, unterstützt Ethereum nun Dezentralisierung, Sicherheit und hohe Bandbreite in einer einzigen Architektur.

Die vollständige Einführung wird Jahre dauern, und die Sicherheit bleibt das Hauptanliegen. Dennoch ist dies das Ergebnis jahrzehntelanger Bemühungen, die 2015 mit ersten Untersuchungen zur Datenverfügbarkeit und um 2020 mit ersten ZK-EVM-Experimenten begannen. 

Ressourcen 

1. Vitalik Buterin über XBeitrag vom 3. Januar

2. Ethereum Foundation auf PeerDASÜber PeerDAS

3. Ethereum Foundation auf ZKEVMÜber ZKEVM