Seite 2: Wie funktioniert das Abheben?

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Blockersteller müssen nach dem Upgrade eine Liste mit maximal 16 berechtigten Abhebern in ihren Block aufnehmen. In der Regel werden die Abheber entsprechend ihrem Index der Reihe nach ausgewählt. Wurden alle Knoten geprüft, beginnt der Index, von vorn zu zählen.

Um als geeigneter Abheber infrage zu kommen, müssen verschiedene Kriterien erfüllt sein, die der Blockersteller prüft:

1. Wurde eine Abhebe-Adresse hinterlegt? Nur mit einer gültigen Adresse, der das Stake-Guthaben gutgeschrieben werden kann, ist eine Abhebung möglich. Die Abhebe-Adresse kann nur einmal gesetzt werden und ist danach unveränderlich. Es kann sich dabei um einen Smart Contract oder einen Externally Owned Account (EOA) handeln.

2. Hat der Abheber einen Exit durchgeführt? Erst wenn der Abheber das Ende seiner Tätigkeit als Blockersteller angekündigt hat und die entsprechende Wartefrist abgelaufen ist, kann er sein gesamtes Stake-Guthaben zurückbekommen. In diesem Falle wird der gesamte Betrag der Abhebe-Adresse gutgeschrieben.

3. Hat der Abheber mehr als 32 Ether hinterlegt? Hat der Abheber mehr als 32 Ether hinterlegt bzw. durch Blockbelohnungen verdient, wird eine Teilauszahlung vorgenommen, sodass noch 32 Ether im System zum weiteren Staken verweilen. In diesem Falle muss der Abheber nicht aktiv eingreifen. Die Abhebung wird automatisch ausgeführt, solang eine entsprechende Abhebe-Adresse vorhanden ist. Es ist nicht möglich, individuelle Beträge abzuheben.

Die Gutschrift der abgehobenen Beträge erfolgt ohne Transaktion. Dies ist wichtig für Wallet-Programmierer und Blockexplorer, um die korrekten Beträge einer Adresse anzuzeigen.

Sharding: off-Chain wird das neue on-Chain

Die nächste große Änderung ist Sharding. Genauer, Danksharding als gegenwärtig verfolgte Sharding-Variante. Ethereum geht den Weg, nicht mehr Platz für Transaktionen in Blöcken zu bieten. Stattdessen sollen möglichst viele Daten außerhalb der Blockchain (off-Chain) gespeichert werden. Die Blockchain enthält dann dauerhaft nur noch solche Daten (on-Chain), die notwendig sind, um zu prüfen, ob der aktuelle Stand korrekt ist.

Dies wird notwendig wegen des grundlegenden Problems einer Blockchain: Bisher müssen alle Knoten alle Daten vorhalten, um prüfen zu können, ob der aktuelle Datenstand dem Konsens entspricht. Diese hohe Redundanz bietet zwar eine enorme Sicherheit hinsichtlich der Datenverfügbarkeit und Manipulationsresistenz, erhöht etwa aber auch die Kosten für den Speicher. Bei einer ständig wachsenden Datenmenge dürften die meisten Knoten schnell an ihre Grenzen stoßen.

Die Idee ist nun, Daten auf verschiedene Teile des Netzwerkes (Shards) aufzuteilen. Diese Shards speichern dann nicht mehr den gesamten Datenstand, sondern nur noch Teile. Infolgedessen sollen die Hardwareanforderungen an Clients überschaubar gehalten werden, sodass auch private Teilnehmer weiterhin zur Blockchain beitragen können.

Neben den regulären Transaktionen sollen sogenannte Datentransaktionen oder Blobs eingeführt werden, die vom Netzwerk selbst nicht interpretiert werden. Es wird lediglich geprüft, ob die zugrundeliegenden Daten vorhanden waren und zu dem kryptografischen Beweis auf der Blockchain passen. Eine wichtige Rolle spielen darin Roll-ups. Diese Layer-2-Lösungen liefern nur noch die angesprochenen Daten-Blobs.

Schritt für Schritt zum Sharding

Sharding wird in mehreren Upgrades eingeführt. Zunächst soll im Cancun-Upgrade mit EIP-4844 das sogenannte Proto-Danksharding umgesetzt werden. Damit sollen die Voraussetzungen hinsichtlich Datenformaten und Verifizierungsregeln für Danksharding geschaffen werden.

Proto-Danksharding nutzt ein kryptografisches Verfahren, welches ein sogenanntes Trusted Setup erfordert. In diesem auch KZG-Ceremony genannten Verfahren tragen viele unabhängige Teilnehmer zur Generierung eines Structured Reference Strings (SRS) bei. Der SRS wird in der kryptografischen Methode, den KZG-Commitments, genutzt, um zu beweisen, dass eine Transaktion korrekt ausgeführt wurde. Ein SRS ist so lange sicher, wie mindestens ein Mitglied sein Geheimnis bei der Erstellung geheim hält. Die Teilnahme an der Generierung ist für jedermann möglich. Die erste Phase der KZG-Ceremony endete am 13. März 2023.

Proto-Danksharding wird erst nach dem Shapella-Upgrade eingeführt. Der Zeitpunkt steht noch nicht fest. Einige Quellen geben 2023 als Jahr der geplanten Einführung an. Es ist jedoch wahrscheinlich, dass sich an den genauen Vorgaben noch viel ändern wird, wenn während der Entwicklung und während Tests Lücken im Protokoll oder Probleme auftreten.

Wann Danksharding oder eine andere Variante verfügbar sein wird, ist noch unklar. Die Änderung ist sehr grundlegend und beeinflusst nicht nur die Netzwerkarchitektur, sondern auch die Berechnung der Transaktionsgebühren.