Ethereum hat sich als eine der führenden Blockchain-Plattformen etabliert, die darauf abzielt, nicht weniger als das Rückgrat der digitalen Zivilisation zu sein. Das Ziel ist es, eine unveränderliche und vertrauenswürdige digitale Hauptbuchfunktion bereitzustellen, in der Vermögenswerte, Finanzdienstleistungen, Governance-Mechanismen und hochsichere Datenarchive verankert sind. Doch um diesem Anspruch gerecht zu werden, bedarf es nicht nur Innovation in Sachen Skalierbarkeit und Sicherheit, sondern auch einer entscheidenden Vereinfachung der zugrunde liegenden Protokolle. Denn in der Komplexität liegt oft das Risiko – für Fehleranfälligkeit, Sicherheitslücken und eine eingeschränkte Zugänglichkeit für Entwickler und Nutzer. Die Vereinfachung der Ethereum Layer 1, also der Basisschicht des Netzwerks, ist daher ein essenzieller Schritt auf dem Weg zu einer nachhaltigeren, belastbareren und effizienteren Blockchain.
Die Bedeutung von Einfachheit in Blockchain-Protokollen lässt sich gut anhand von Bitcoin illustrieren, dessen Protokoll trotz seiner Pionierrolle bemerkenswert einfach und verständlich bleibt. Ein Block ist mit dem vorherigen durch einen kryptographischen Hash verbunden und wird durch Proof of Work validiert. Diese Klarheit hat es Bitcoin ermöglicht, eine breite Gemeinschaft von Entwicklern und Forschern einzubeziehen, die das Netzwerk fortlaufend verbessern, und hat so zum Erfolg und zur dezentrale Vertrauenswürdigkeit beigetragen. Ethereum, dem Gedanken der Vielfalt und Komplexität folgend, hat im Laufe der Zeit zahlreiche Funktionen und Protokolle hinzugefügt, die das System zwar leistungsfähiger, aber auch komplexer gemacht haben. Nun ist die Zeit gekommen, diesen Ballast abzubauen, ohne dabei Funktionalität und Sicherheit zu verlieren.
Ein wesentlicher Teil des Plans zur Vereinfachung des Ethereum-Layers ist die Überarbeitung und Modernisierung des Konsensmechanismus. Mit der Umstellung auf Proof of Stake durch die „Merge“-Aktualisierung im Jahr 2022 wurde ein bedeutender Meilenstein erreicht. Doch die aktuelle Beacon Chain weist in ihrer Architektur noch zahlreiche komplexe Komponenten auf, wie verschiedene Slots und Epochen, ein umfangreiches Committee-Shuffling und aufwendige Sync-Mechanismen. Das geplante Konzept der sogenannten 3-Slot Finality verspricht hier deutliche Vereinfachungen, indem konzeptuelle Teile wie die Separierung von Slots und Epochen entfallen und zugleich eine enorme Reduzierung an aktiven Validatoren gleichzeitig möglich wird. Dies führt zu einem schlankeren, sichereren Konsensmechanismus und erleichtert die Implementierung neuer Clients.
Zudem ermöglicht das Aufkommen von STARK-basierten Aggregationsprotokollen einen vertrauenslosen und dezentralen Aggregationsprozess, der hohe Sicherheit bei minimaler Protokollkomplexität erlaubt. Das heißt, die technische Komplexität, die in der Aggregationslogik steckt, bleibt gut gekapselt und belastet nicht das gesamte System. Diese Kapselung reduziert systemische Risiken für die Sicherheit des Protokolls und ebnet den Weg für eine verbesserte Netzwerkarchitektur und ein robusteres Peer-to-Peer-Netzwerk. Die Vereinfachung des Konsens ist dabei besonders wertvoll, weil sie vom Ausführungs-Layer, also von der virtuellen Maschine (VM) zur Verarbeitung von Smart Contracts, relativ entkoppelt ist. Hier zeigt sich jedoch eine andere Herausforderung: Die Ethereum Virtual Machine (EVM) ist im Laufe der Jahre immer komplexer geworden, da sie ursprünglich als 256-Bit-VM mit Fokus auf speziellere kryptographische Operationen entworfen wurde, die heute weniger relevant sind.
Die Vielzahl an vorinstallierten sogenannten Precompiles hat zwar Funktionalitäten erweitert, diese sind jedoch oft speziell auf Einzelfälle optimiert und werden nicht vollumfänglich genutzt. Das piecemeal-Entfernen von überflüssigen Features, wie das teils nur teilweise geglückte Entfernen des SELFDESTRUCT-Opcode, hat den Bedarf nach einem radikaleren Umdenken aufgezeigt. Eine vielversprechende Vision ist die vollständige Ablösung der EVM durch eine neue, deutlich einfachere und effizientere VM. Besonders ins Auge gefasst wird dabei die Nutzung von RISC-V, einem offenen Befehlssatz, der sich durch seine Einfachheit und Flexibilität auszeichnet und bereits in vielen Bereichen der Computerarchitektur erfolgreich eingesetzt wird. Diese Umstellung verspricht eine dramatische Effizienzsteigerung, da Smart-Contract-Code künftig ohne die schwere Interpreter-Last direkt ausgeführt werden kann.
Aktuelle Daten von Succinct deuten auf mögliche Leistungsverbesserungen im Bereich von 100-fach oder mehr hin, was nicht nur die Kosten für Ausführung massiv senkt, sondern auch neue Möglichkeiten für die Entwicklergemeinschaft eröffnet. Neben der Effizienzsteigerung bringt ein neuer VM-Standard den Vorteil der starken Vereinfachung. Im Vergleich zur komplexen EVM-Spezifikation ist der RISC-V-Befehlssatz auffallend einfach strukturiert, was Entwicklung, Wartung und Verifikation erleichtert. Entwickler könnten weiterhin ihre favorisierten Programmiersprachen nutzen, da RISC-V als Zielplattform auch Standard-Compiler ansprechen kann. Zudem würde dies die Abhängigkeit von zahlreichen spezialisierten Precompiles reduzieren, deren größter Vorteil bislang in hochoptimierten elliptischen Kurvenoperationen liegt – welche in einer Welt mit Quantencomputern ohnehin durch andere Verfahren ersetzt werden könnten.
Der Weg zur vollständigen Ablösung der EVM birgt allerdings die Herausforderung der Rückwärtskompatibilität. Millionen von Verträgen sind heute in der EVM implementiert und jederzeit abrufbar. Um diese Kompatibilität zu sichern und dennoch eine Vereinfachung zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, einen mehrstufigen Übergang zu gestalten. Zunächst können neue Precompiles in RISC-V entwickelt werden, parallell zum Betrieb bestehender EVM-Kontrakte. Die Plattform unterstützt künftig beide VMs nebeneinander und ermöglicht die Interaktion zwischen EVM- und RISC-V-basierten Verträgen.
Über sogenannte Hardforks könnten bestehende Precompiles nach und nach mit RISC-V-Versionen ersetzt werden, um die Codebasis weiter zu verschlanken. Ein zentraler Schritt besteht schließlich darin, die EVM als interpretierten Code auf RISC-V in on-chain Smart Contracts zu kapseln. Dies erlaubt langfristig, dass Konsensmechanismen nur noch nativ RISC-V ausführen müssen, während das EVM-Ökosystem in Form eines interpretierten Subsystems weiter existiert. Diese Strategie ist vergleichbar mit technologischen Übergängen in anderen Branchen, bei denen Legacy-Systeme mithilfe von Übersetzungsschichten (wie Apples Rosetta) kompatibel gehalten werden, während die neue Plattform effizienter und moderner operiert. Die Vereinfachung beschränkt sich jedoch nicht nur auf Konsens und Ausführung.
Auch das Teilen von Basiskomponenten über verschiedene Protokollteile hinweg spielt eine wichtige Rolle. Eine einheitliche Nutzung von Erasure Codes quer durch Datenverfügbarkeitsprüfungen, Peer-to-Peer Broadcasting und verteilte History-Speicherung kann den Gesamtaufwand signifikant reduzieren und Synergien durch Nutzung gleicher Datenformate schaffen. Gleiches gilt für den Einsatz eines einzigen Standardformats zur Serialisierung von Daten auf Konsens-, Ausführungs- und smart-contract-seitigen Schnittstellen. Hier spielt das Simple Serialize (SSZ) Format eine zentrale Rolle, das durch Effizienz, Einfachheit und gute Kompatibilität besticht und bereits im Ethereum Konsensumfang verwendet wird. Darüber hinaus ist der Übergang zu einer einheitlichen Baumstruktur für Datenhinterlegung vorgesehen.
Der Hexary Merkle Patricia Tree, aktuell die zentrale Datenstruktur in der EVM, gilt als limitierender Flaschenhals für Verifikationsabläufe und Light-Client-Interaktionen. Eine Migration hin zu binären Merkle-Bäumen mit optimierten Hash-Funktionen kann Protokolleffizienz steigern und gleichzeitig die Entwicklung und Wartung vereinfachen, wenn diese Struktur sowohl auf dem Ausführungs- als auch dem Konsens-Layer einheitlich genutzt wird. Die Vision für Ethereum in fünf Jahren ist somit klar: Ein einfacheres, verständlicheres, sichereres und performanteres Protokoll, das trotz des erweiterten Funktionsumfangs die Teilnahme an Entwicklung und Betrieb einer Blockchain auf breiter Basis ermöglicht. Eine explizite Zielsetzung könnte eine maximal erlaubte Anzahl von Codezeilen für den kritischen Konsens-Code sein, ähnlich wie es erfolgreiche Open-Source-Projekte demonstrieren, die sich durch bewusste Einfachheit auszeichnen. Die damit einhergehende Kulturförderung der Wahl der einfacheren Option, die bevorzugte Nutzung gekapselter Komplexität und das Schaffen transparenter Eigenschaften und Garantien gehört genauso dazu wie technische Neuerungen.
Ethereum steht damit am Beginn einer neuen Ära, in der ehrgeizige Visionen für Skalierbarkeit und Dezentralisierung durch pragmatische Vereinfachungen flankiert werden. Dieses Zusammenspiel aus ambitionierter Technik und klarem Fokus auf Verständlichkeit und Wartbarkeit wird Ethereum helfen, sein Ziel zu erreichen, die vertrauenswürdigste und leistungsfähigste Layer-1-Blockchain der Zukunft zu sein und den digitalen Wandel nachhaltig zu prägen.
