Der bevorstehende Ethereum «Merge» sowie Möglichkeiten, davon zu profitieren

Der Ethereum Blockchain steht mit dem «Merge» das wohl signifikanteste Upgrade in der rund achtjährigen Geschichte der Chain bevor. Ethereum ist nach Marktkapitalisierung die zweitgrösste Blockchain hinter Bitcoin und ist die bevorzugte Plattform für die Programmierung von Smart Contracts und dezentralen Applikationen. Der Erfolg von Ethereum kommt nicht von ungefähr. Messen lässt sich deren Beliebtheit beispielsweise an der Anzahl monatlich aktiv beitragender Entwickler, welche per Ende Juli 2022 bei rund 2100 lag. Im Vergleich zu den 400 monatlich aktiven Entwicklern bei Bitcoin und 300 auf Solana beobachtet man auch hier den signifikanten Netzwerkeffekt von Ethereum. 

Dieser Artikel fasst die zentralen Herausforderungen und Lösungsansätze kurz und übersichtlich zusammen. Wer mehr über die Details und tiefergreifendere Fragestellungen erfahren möchte, sei auf das Repository der Ethereum Community verwiesen, welches ebenfalls als Hauptquelle für diesen Beitrag dient.

Grundsätzlich stellt sich bei einer etablierten Blockchain die Frage, weshalb ein Upgrade überhaupt notwendig ist.

1. Skalierbarkeit: Wie die Vergangenheit gezeigt hat, ist die Ethereum Blockchain zu Spitzenzeiten mit erhöhter Nachfrage komplett überlastet, was zu einem signifikanten Anstieg der Gas Preise führt und die Transaktionen und Smart Contract Ausführungen erhöht. Gas ist die Gebühr, welche ein Nutzer für die Ausführung einer Transaktion auf der Blockchain bezahlt. Jüngstes Beispiel für ein solches Ereignis war die Erstveräusserung von den so genannten Otherdeeds for Otherside, einer NFT Kollektion von Yuga Labs, welche Anfang Mai 2022 lanciert wurde (Abbildung 1). Dies führte zu einem so genannten «Gas War», wobei die täglich bezahlten Transaktionsgebühren auf Ethereum auf einen Rekordwert von insgesamt USD 231 Millionen stiegen, einem mehr als hundertprozentigen Anstieg gegenüber dem früheren Höchst von USD 117 Millionen während dem Bullenmarkt im Mai 2021. Wie der Erfolg von Ethereum zeigt, muss die Blockchain dringend skalierbarer werden, sprich eine schnellere und günstigere Abwicklung von Transaktionen ermöglichen.

Abbildung 1: Etherscan.io (2022)

2. Sicherheit: Geht man davon aus, dass in der Zukunft noch mehr Applikationen und Smart Contracts auf einer Blockchain wie Ethereum ausgeführt werden sollen, so ist die Sicherheit der Chain für den nachhaltigen Erfolg von immenser Bedeutung. Entsprechend soll die Blockchain durch das Upgrade noch sicherer gemacht werden. Mit zunehmender Länge der Blockchain sowie Grösse des Netzwerks, entstehen mehr Daten, welche verwaltet werden müssen. Dies wirkt sich direkt auf den Betreiber einer Node aus, welcher auf seinem Computer die Software zur Validierung der Blockchain laufen lässt. Entsprechend höher steigen die Anforderungen für diesen, sowohl aus Leistungs- als auch aus Kapazitätssicht.

3. Nachhaltigkeit: Eine Blockchain ist vom Prinzip her sowohl eine Allmende, welche möglichst vielen Teilnehmern offenstehen soll, als auch ein ausgeklügeltes System von Anreizen, welches Teilnehmende dazu veranlassen soll, möglichst nur der Wahrheit entsprechende und wirklich notwendige Transaktionen auszuführen. Dazu gibt es wie bereits erwähnt verschiedene Konsensmechanismen, wobei der Proof of Work deutlich energieintensiver ist als der sich immer weiterverbreitende und an Popularität gewinnende Proof of Stake. Ethereum beruhte seit Kindertagen auf dem Proof of Work und soll nun nachhaltiger und damit ressourcenschonender werden.

Blockchains sind einem Trilemma ausgesetzt, wobei bisher jeweils nur zwei Dimensionen effizient gestaltet werden konnten (Cryptopedia, 2022). Ist eine Blockchain beispielsweise stark skalierbar und sicher, so geht dies zu Lasten der Dezentralität. Ist die Blockchain hingegen sehr dezentral und sicher wie beispielsweise Bitcoin, so liegt der Nachteil ganz klar bei der Skalierbarkeit. Ethereum versucht nun mit den nächsten Upgrades dieses Trilemma zu lösen. Dabei geht es darum, die drei oben erwähnten Herausforderungen der Skalierbarkeit, der Sicherheit sowie der Nachhaltigkeit mit verschiedenen Lösungsansätzen anzugehen. Gleichzeitig soll mittels dieser Lösungsansätze auch die Dezentralisierung weiter gesteigert werden.

1. Skalierbarkeit: Das wohl zentralste Element hinsichtlich der Erhöhung der Effizienz und Kapazität nennt sich Sharding. Dabei wird das Netzwerk auf 64 neue Chains verteilt, was die aktuelle Kapazität über die aktuelle Limitierung von 15 bis 45 Transaktionen pro Sekunde erhöhen soll. Shard Chains bieten damit zusätzliche Speicherebenen für Daten. Das Upgrade mit der Möglichkeit zur Implementierung soll im Rahmen des Merges stattfinden, wobei die Shard Chains voraussichtlich 2023 ihren Betrieb aufnehmen sollen. Ein Validator arbeitet dann jeweils nur auf seiner Shard Chain. Dies ermöglicht den Betrieb sogar auf kleineren Devices, was wiederum die Anzahl möglicher Clients erhöht und so das Netzwerk noch stabiler macht. Hinsichtlich der Fähigkeiten einer Shard Chain stellt sich die Frage, was diese alles können sollen. Genügt es, wenn sie einfach als Datenspeicher agieren, oder sollen sie auch Smart Contracts ausführen können? Diese Frage wird im Hinblick auf die Lancierung der verschiedenen erfolgreichen so genannten Layer 2 Chains des Öfteren diskutiert und entsprechend wurde bei Ethereum der Wechsel auf Proof of Stake gegenüber den verschiedenen Features rund um die Smart Contract Execution priorisiert.

2. Sicherheit: Die grösste Gefahr hinsichtlich Missbrauchs einer Blockchain sind Mehrheitsverhältnisse, so genannte 51% Attacken, bei welchem jemand durch die Kontrolle einer Mehrheit des Netzwerks Änderungen mit betrügerischer Absicht vornehmen kann. Durch den so genannten Proof of Stake müssen Validatoren künftig signifikante Beträge in der Ethereum Kryptowährung Ether hinterlegen, von welchen sie bei versuchten Angriffen Anteile verlieren (Slashing). Es ist insofern effizienter als Proof of Work, da nicht nur die Rewards für den Betrüger verloren gehen, sondern bei einem Miner auch gleich dessen Infrastruktur mitzerstört würden müsste. Zusätzliche Sicherheit entsteht durch das bereits oben erwähnte Sharding, wobei die Beacon Chain im Rahmen ihres Koordinationsauftrags jedem Validator zufällig verschiedene Shards zuweist und so eine Absprache praktisch verunmöglicht (Ethereum.org, 2022). Da die Eintrittsbarrieren als Validator zusätzlich sinken, indem nicht mehr alle paar Monate in hochleistungsfähige neue Mining-Infrastruktur investiert werden muss, können insgesamt mehr Teilnehmer Validatoren werden, was wiederum die Sicherheit des Netzwerks erhöht.

3. Nachhaltigkeit: Bitcoin und damit vor allem der Proof of Work Konsensus stehen oftmals in der Kritik aufgrund des hohen Energieverbrauchs. Die investierte Energie dient dabei in erster Linie als Absicherung für die Blockchain. Durch die Einführung der Beacon Chain wurde auch Staking für Ether bereits eingeführt. Was momentan als Mainnet noch parallel zur Beacon Chain läuft, wird durch den Merge dann komplett in Proof of Stake überführt.

Der Merge

Die neue Koordinations-Blockchain, die Beacon Chain, wurde am 1. Dezember 2020 in Betrieb genommen. Sie läuft von Beginn weg mit dem Proof of Stake Konsensmechanismus und hat die Aufgabe Shards und Staker zu koordinieren und zu verknüpfen. Sie läuft bis anhin getrennt vom Mainnet, sprich der Proof of Work Ethereum Blockchain. Beim derzeit für den 19. September 2022 angedachten Merge wird der Konsensus Mechanismus auf Proof of Stake geändert und das bestehende Mainnet wird als separater Shard an die Beacon Chain «angehängt». Der Mainnet Shard wird vorderhand dann auch ermöglichen, dass im Proof of Stake System Smart Contracts ausgeführt werden können und dass die ganze Historie überführt wird. Als nächsten Schritt werden dann Funktionen wie beispielweise das Unstaking von staked Ether ermöglicht, bevor dann Shard Chains als Upgrade hinzugefügt werden. Verschiedene Testnetze wie beispielsweise Ropsten oder Goerli wurden über die vergangenen Monate bereits erfolgreich zusammengeführt, wobei Goerli auch fortan als Proof of Stake Testnet weiterbestehen wird.

Wie kann ich an der Zukunft von Ethereum partizipieren?

Es gibt verschiedenste Möglichkeiten, um an der Zukunft von Ethereum zu partizipieren. Die in der Folge beschriebenen Strategien sind explizit nicht als Investitions- oder Anlageempfehlung oder -beratung zu verstehen, sondern beziehen sich einzig und allein auf eine Auswahl möglicher Opportunitäten.

1. Werden Sie Validator

Sie entscheiden sich, selbst aktiver Validator zu werden und einen eigenen Node zu betreiben. Diese Strategie bedarf nebst der notwendigen Technologie und technischer Expertise auch ein Investment von 32 ETH. Vermutlich ist diese Opportunität die ertragsreichste.

2. Delegiertes Staking

Ist die bequemere Art und Weise von den Staking Yields zu profitieren. Gegen Entrichtung einer prozentualen Gebühr zu Gunsten des Validators können Ether bequem delegiert werden. Nebst technischen Anbietern bieten vermehrt auch Finanzinstitute solche Dienstleistungen an. Das Staking erfolgt teils über ein Mindestinvestment in Höhe der 32 ETH oder über einen Pool mit kleineren Beträgen. Eine interessante Möglichkeit, wenn man als Investor langfristig an den Erfolg der Ethereum Blockchain glaubt und auch dazu bereit ist, das Illiquiditätsrisiko bis zur Etablierung des Unstaking-Features in Kauf zu nehmen. Für erfahrenere Ether Hodlers gibt es inzwischen auch Optionen eines so genannten Liquid Stakings, wobei der Investor quasi ein Futures-Derivat auf zukünftig unstaked ETH erhält.

3. Gefahr und Chance eines Forks

Wie bei jedem Upgrade einer Blockchain besteht die Gefahr, dass sich die Validatoren nicht auf die Fortsetzung nur einer Chain einigen können und durch einen so genannten Hard Fork fortan zwei Chain bestehen. Historisch ist dies bereits in den Anfängen der Ethereum Blockchain geschehen, als im Nachgang des «DAO-Hacks» fortan nebst des heute diskutierten Mainnets von Etherum mit seiner Währung ETH auch die Ethereum Classic Blockchain mit ETC weitergeführt wurde (Cryptopedia, 2022). Besitzer von Spot ETH könnten so davon profitieren, indem sie im Falle eines Hard Forks künftig ETH PoS (Proof of Stake) sowie ETH PoW (Proof of Work) besitzen.