Ethereum 2.0 - Wechsel auf Proof-of-Stake

Ende 2020 startet das Ethereum-Netzwerk mit Einführung der Beacon Chain in die "Phase 0" der lang erwarteten Ethereum 2.0 Migration. Was steckt hinter dem großen Upgrade?

Ethereum 2.0 Roadmap


Welche Vorteile bietet Ethereum 2.0?

Ebenso wie auch das Bitcoin-Netzwerk hat Ethereum nur eingeschränkte Skalierungsmöglichkeiten. In jeden einzelnen Block der Blockchain können nur eine begrenzte Anzahl an Transaktionen integriert werden. Um eine Zahlung zu beschleunigen kann ein Benutzer höhere Gebühren an den Miner bezahlen. Die Miner werden aus ökonomischen Gründen natürlich Zahlungen mit höheren Transaktionsgebühren immer bevorzugen.


Vor allem durch den Hype der dezentralen Finanzen ist die Anzahl der Transaktionen im Ethereum-Netzwerk förmlich explodiert. Auch wenn die untenstehende Grafik nur einen moderaten Anstieg vermuten lässt - eine einzelne Ethereum-Transaktion wie beispielsweise ein Trade auf einer dezentralen Exchange, kostet derzeit zwischen 30 und 70 US-Dollar.

Kosten für eine Transaktion auf der Ethereum-Blockchain

Umrechnung: 1 Ether entspricht 1 Milliarde Gwei (9 Nullen) bzw. 1 Trillionen Wei (18 Nullen)


Wie wird das Skalierungsproblem gelöst?

Mit Ethereum 2.0 steigt das zweitgrößte Kryptonetzwerk von Proof-of-Work (PoW) auf Proof-of-Stake (PoS) um. Damit wird es künftig kein ressourcenaufwendiges Mining mehr geben, stattdessen werden Ether gestakt.


Der Stake (dt. , Einsatz) wird, bildlich gesprochen, für eine bestimmte Zeit in einem Tresor verwahrt. Die eingesperrten Coins können somit zunächst nicht mehr verwendet werden. Beim PoS werden die Miner nach dem Zufallsprinzip von Nodes ausgewählt. Um “staken” zu können muss häufig eine Mindestanzahl an Coins für das Staking eingesetzt werden. Die Knotenbetreiber werden im PoS ebenfalls für die Validierung des Knotens mit einer Block Reward belohnt. Wie oft ein Knotenbetreiber hierfür ausgewählt wird, hängt von der Menge der gestakten Coins ab. Besitzt ein Knotenbetreiber 5% aller gestakten Coins, stehen ihm auch 5% der Blöcke zur Validierung zu und folglich auch die dahinterstehenden Erträge. Somit kann man durch das staken von Kryptowährungen eine Art Zins erzielen und somit auch unabhängig von Kursbewegungen profitieren. Zusätzlich trägt man mit dem “Einsperren” von Coins natürlich auch seinen Teil zur Sicherheit des Netzwerks bei. Eine noch detaillierter Erklärung des Proof-of-Stake findest du hier.


Zusätzlich startet Ende 2020 die Beacon Chain. Dies ist eine Art "Neben Chain" die zusätzlich zur eigentlichen "Main Chain" eingesetzt wird. Diese bietet die Grundlage für die Skalierung der Blockchain via Sharding.


Phase 1: Sharding

Durch die in Phase 0 gestartete Beacon Chain erhält das Ethereum-Netzwerk die Möglichkeit sich "aufzusplitten". Auch wenn der Vorgang hinter Sharding extrem Komplex ist, möchte ich die nun eine vereinfachte Darstellung der gesplitteten Ethereum-Blockchain aufzeigen.

Ethereum 2.0 - Sharing durch die Beacon Chain mit eigener virtueller Maschine je Shard


Beim Sharding wird der gesamte Zustand des Netzwerks in eine Reihe von Partitionen - genannt Shards - aufgeteilt. Jeder einzelne Shard enthält ein unabhängiges Stück der Transaktionshistorie. In diesem System verarbeiten einzelne Nodes im Netzwerk nur Transaktionen bestimmter Shards . Folglich speichert eine Node nicht mehr die gesamte Historie der Blockchain, sondern nur einen Teil davon. Dadurch wird der Durchsatz der Transaktionen die in Summe über alle Shards hinweg verarbeitet werden deutlich erhöht.


Die bisherigen Ethereum-Nodes werden durch das Sharding aufgeteilt in Super-Full Nodes (verarbeitet alle Transaktionen in allen Sortierungen und behält den vollen Status für alle Shards