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zkSync: So funktioniert Ethereums Zero-Knowledge Rollup

7 min
Von Ayotomiwa Oladotun
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In Brief

  • L2-Lösungen bauen auf der Layer 1 (L1) auf und tragen zur Verbesserung der Skalierbarkeit des Ethereum-Netzwerks bei.
  • Dabei werden Transaktionen auf der Layer 2 (L2)-Blockchain berechnet und nur das Ergebnis als Rollup auf der Main Chain eingespeist.
  • Zur Verifizierung dieser Roll Ups benutzt ZkSync den sogenannten Zero-knowledge Proof.

Ausgelöst durch verschiedene Krypto-Entwicklungen, DeFi und NFTs verzeichnete der dezentrale Finanzkoloss Ethereum über die letzten Jahre ein exponentielles Wachstum. Allerdings führte die massive Adoption des Netzwerks zu einer Überlastung der Infrastruktur, was wiederum eine geringe Geschwindigkeit und hohe Gasgebühren zur Folge hatte. Doch was hat zkSync damit zu tun?

Viele Projekte versuchen nun, diese Skalierungsprobleme mithilfe von Layer 2 (L2)-Lösungen zu beheben. Dabei schafft zkSync es als eines der wenigen Skalierungsprotokolle, die Sicherheit des Netzwerks nicht zu beeinträchtigen.

Im Folgenden erklären wir alles über dieses Projekt. Doch zuerst sehen wir uns an, was L2-Skalierungslösungen auf Ethereum generell mit sich bringen.

Was sind Layer 2 (L2)-Lösungen auf Ethereum?

zkSync – Ein Bild von BeInCrypto.com

Layer 2-Lösungen bauen auf der Layer 1 (L1) auf und tragen zur Verbesserung der Skalierbarkeit des Ethereum-Netzwerks bei. Diese Lösungen ermöglichen den Erhalt der vollständigen Dezentralisierung, Transparenz und Sicherheit, während sie durch Off-Chain-Berechnungen (diese Berechnungen finden also nicht auf der Ethereum-L1-Chain statt) das Netzwerk entlasten, die Transaktionsgeschwindigkeit erhöhen und die Gaskosten senken.

Für Transaktions-intensive Anwendungen, wie NFTs, Zahlungen oder DeFi-Funktionen, ist dies eine bahnbrechende Innovation. zkSync setzt dies durch die Implementierung verschiedener Lösungsansätze um und erhöht somit die Skalierbarkeit von Ethereum, ohne dabei Sicherheit einzubüßen.

Was ist zkSync?

zkSync – Ein Bild von BeInCrypto.com

zkSync ist ein vertrauenswürdiges L2-Protokoll, das skalierbare, kostengünstige Zahlungen auf Ethereum bietet und auf der zkRollup-Technologie basiert. Das Projekt implementiert Zero Knowledge Tech (zK), um für die Gelder der Nutzer volle Sicherheit zu gewährleisten und gleichzeitig Skalierbarkeit, Transparenz und andere Funktionen der Haupt-Chain zu optimieren.

Das Team Matter Labs hat es sich zur Aufgabe gemacht, Ethereums SKalierungsschwierigkeiten mithilfe von Rollups zu lösen. Während generell viel Aufmerksamkeit auf die Verbesserung der Entwickler- und Nutzererfahrungen gerichtet wird, experimentiert zkSync mit den besten Konzepten, um ein faszinierendes Projekt auf Ethereum für beide Parteien zu werden.

Einer der Vorteile von zkSync besteht in den geringen Gasgebühren. Wie auf der offiziellen Twitter-Seite angegeben, nutzt das Protokoll eine Mischung aus zkRollups und zkPorter-Konten, um die Skalierbarkeit auf über 20.000 TPS zu erhöhen und gleichzeitig die Sicherheitsstandards aufrechtzuerhalten.

Die Plattform hat nicht nur mehrere Updates herausgebracht, sondern ist auch Partnerschaften mit Krypto-Giganten, wie 1inch Network, Yearn.Finance und Moralis eingegangen. Mit zkSync 2.0 und dem kommenden Sharding kann das L2-Protokoll mehr als 100.000 Transaktionen pro Sekunde (TPS) verarbeiten. Darüber hinaus wird zkSync 2.0 durch die zkEVM (die Virtual Machine für das L2-Protokoll) mit Solidity kompatibel sein und über die interne Rollup-Programmiersprache, Zinc, auch beliebige Smart-Contract-Funktionen bieten.

Eine kurze Geschichte von zkSync

Das Matter Labs-Projekt zkSync konzentriert sich darauf, Nutzern reale Anwendungsfälle zu ermöglichen. Dem Team zufolge geht es beim Transaktionsdurchsatz nicht nur um Skalierbarkeit an sich, sondern auch um die generelle Bereitschaft von Blockchain-Netzwerken, sich um verschiedene Nutzer zu kümmern.

Die erste Version von zkSync wurde im Juni 2020 im Ethereum-Mainnet gelauncht und verwendet derzeit PLONK als Zero Knowledge-Mechanismus, um Transaktionen zu validieren. Laut eigener Aussage plant das Team den Launch der Version 2.0 in einigen Monaten im Ethereum-Mainnet. Außerdem brachte das Projekt mehrere Updates heraus, um die Gesamtleistung des Netzwerks weiter zu steigern.

Wie funktioniert zkSync?

zkSync – Ein Bild von BeInCrypto.com

zkSync nutzt sowohl ZK Rollups als auch Zero Knowledge Proofs und On-Chain-Datenverfügbarkeit (also Daten, die auf der Ethereum-L1 gespeichert sind), um eine nahtlose Übertragung von Assets zwischen L1 und L2 zu gewährleisten. Für ein besseres Verständnis sehen wir uns zunächst einmal die Rollups genauer an.

Rollups

Rollups führen Transaktionen Off-Chain aus und übermitteln anschließend lediglich die Ergebnisse an die L1, wo diese validiert werden. Durch diese Verbesserungen sinken die Gaskosten bei gleichzeitiger Erhöhung des Transaktionsdurchsatzes.

Damit Ethereum die Transaktion validieren kann, nutzt jeder Rollup eine Reihe von Smart Contracts auf der L1, welche Ein- und Auszahlungen verarbeiten sowie Gültigkeitsnachweise verifizieren. Zurzeit werden zwei verschiedene Rollups auf Ethereum verwendet: ZK-Rollups und Optimistic Rollups.

zkSync verwendet ZK-Rollups – eine Skalierungslösung, bei der Gelder auf der Haupt-Chain gehalten werden, während die Verarbeitung und Speicherung von Transaktionen Off-Chain erfolgt. In die Rollups werden Gültigkeitsnachweise implementiert, welche On-Chain berechnet werden und die im Rollup enthaltenen Transaktionen zu verifizieren.

ZK-Rollups

Zero-Knowledge-Rollups (ZK-Rollups) wickeln viele Transaktionen Off-Chain ab und erstellen SNARKs, kryptografische Beweise, die es ermöglichen, den Besitz bestimmter Daten nachzuweisen, ohne deren Details zu enthüllen. Diese Beweise werden an das Ethereum-Mainnet gesendet und dort verifiziert.

Der Smart Contract für ZK-Rollups speichert die Informationen aller Transaktionen auf der Layer 2, eine Änderung dieser Daten ist nur mit dem entsprechenden Beweis möglich. Daher werden bei dieser Variante der Rollups die üblichen sperrigen Datein nicht mehr benötigt.

Die Transaktionsvalidierung eines SNARK ist wesentlich effizienter als die Validierung jeder einzelnen Transaktion. Im Allgemeinen ist es auch erheblich günstiger, den Status Off-Chain zu speichern, als direkt auf der EVM. Dadurch wird die Skalierbarkeit auf mehr als das 150-fache der Mainnet-Kapazität erhöht.

Aufgabe von zkSync ist es also, Gelder mithilfe eines Smart Contracts auf der Main Chain zu speichern, während die Speicherung der zugehörigen Informationen Off-Chain erfolgt. Anstatt die Transaktionen einzeln zu validieren, werden sie zu einem einzigen Block (dem Rollup-Block) “zusammengerollt”, welcher anschließend validiert und genehmigt wird.

zkSync vs. Optimistic Rollups

zkSync – Ein Bild von BeInCrypto.com

Es gibt zwei Hauptvarianten von Rollups: Optimistic und Zero-knowledge Rollups. Im Folgenden werden wir diese anhand der ausgewählten Merkmale vergleichen und untersuchen.

Sicherheit

Einige Features der ZK-Rollups mache diese Variante für die Nutzer wesentlich attraktiver und interessanter als die Optimistic Rollups. Dazu gehört auch die proaktive kryptografische Sicherheit. Im Gegensatz zu Optimistic Rollups nutzt die ZK-Variante kryptografische Beweise (Mathematische Modelle), welche nicht von den Benutzern abhängig sind.

Bei Optimistic Rollups findet keine Berechnung statt, stattdessen schlagen sie der Main Chain den neuen Status nach der Transaktion einfach vor oder “beglaubigen” diesen.

Allerdings können Transaktionen “bestritten” werden. Wird eine betrügerische Transaktion auf der L1 bemerkt, so berechnet der Rollup mithilfe der verfügbaren Zustandsdaten einen Betrugsnachweis. Durch die Möglichkeit Transaktionen anzufechten können jedoch längere Wartezeiten für die Transaktionsbetätigung entstehen.

Skalierbarkeit

Optimistic Rollups sind hinsichtlich der Transaktionsbestätigungen aufgrund eben genannter Funktionsweise wesentlich zeitaufwändiger. ZK-Rollups sind also deutlich besser skalierbar.

Gasgebühren

Da Transaktionen an die L1 über ZK-Rollups keine Signatur benötigen, sind sie auch erheblich günstiger. Dadurch eröffnen sie den Nutzern mehr Möglichkeiten, verschiedene Krypto-Anwendungsfälle zu erforschen.

Geschwindigkeit

Aufgrund der langsameren Transaktionsbestätigungen sind Geldtransfers mit Optimistic Rollups wesentlich zeitintensiver als mit ZK Rollups. Dies ist auf die grundlegende Funktionsweise von Optimistic Proofs zurückzuführen und kann daher nicht ohne erhebliche Sicherheitseinbußen geändert werden. Allerdings können Liquiditätsanbieter dieses Problem oft mit ihren riesigen Mengen ungenutzter Mittel lösen. Für die Überbrückung der Wartezeit wird ihnen dann eine Belohnung ausgeschüttet.

Die Plattformen

zkSync und der größte Krypto-Stablecoin, Tether, nutzen ZK-Rollups unter anderem, um Datenstaus auf der Main Chain zu vermeiden. Währenddessen verwenden Arbitrum und Optimism die Optimistic Rollups, um ein günstiges Layer-2-Skalierungssystem auf Ethereum zu etablieren.

Alles in allem sind ZK-Rollups auch in Bezug auf die Transaktionsrate effizienter als Optimistic Rollups. Obwohl Zero Knowledge Proofs mehr Computerressourcen benötigen, ermöglichen diese Datenpakete zehnmal so viele Transaktionen wie Optimistic Rollups.

Teile nach diesem Vergleich gerne mit uns und anderen Mitgliedern unserer Telegram-Community, welches Rollup du bevorzugst.

Wie man zkSync benutzt

zkSync – Ein Bild von BeInCrypto.com

1. Verbinde deine Wallet mit der zkSync Wallet.

Dafür kannst du deine MetaMask nutzen

Um dich mit dem zkSync 1.0 Mainnet zu verbinden:

  • Tippe auf das Ethereum-Zeichen unten rechts
  • Klicke auf Mainnet

2. Lade Geld auf deine Wallet

  • Du kannst über Fiat Onramps, Börsen oder Bridges Geld in deine Wallet einzahlen.

3. Jetzt kannst du Geld auf eine zkSync-Wallet überweisen

Wenn du ein zkSync-Wallet hast, kannst du Gelder vom Protokoll an die gleiche Adresse auf Ethereum überweisen. Die Plattform ermöglicht es den Nutzern, Transaktionsgebühren in den bekanntesten Token zu bezahlen, da sie “gasless” bzw. “meta transactions” unterstützt. D. h. eine andere Partei übernimmt die Gaskosten, während der Nutzer die akzeptierten Zahlungsmittel verwenden kann.

zkSync unterstützt Ethereum-Adressen, Börsen und Smart Contracts. Benutzer können alle möglichen Ethereum Wallets nutzen und sie von der zkSync-Web-Wallet aus verwalten. Um Adressen programmgesteuert zu verwalten, musst du entweder mit einer nativen Ethereum-Signatur oder einer EIP-1271 für Smart Contracts signieren.

zkSync ermöglicht auch einfache Transaktionen von Ether und ERC-20-Token. Dabei können Benutzer sogar neue Token notieren, wenn diese den Anforderungen gerecht werden.

Möglicher Airdrop

Laut eigener Angaben plant zkSync zu gegebener Zeit einen Airdrop. Jedoch wird das Token zunächst keinen aktiven Nutzen haben, da das Matter Labs-Team die Off-Chain-Governance zurzeit selbst verwaltet. Sobald das Protokoll allerdings vollständig dezentralisiert ist, würde der native Token für Staking verwendet und dadurch ein Validator im Netzwerk werden, erklärte die Plattform.

Solltest du in zkSync investieren?

zkSync befasst sich mit Skalierungsproblemen, hohen Transaktionsgebühren und anderen Herausforderungen, die mit Ethereum in Verbindung stehen. Sicherheit und Privatsphäre sollen dabei erhalten bleiben. 

Neben vielen anderen Innovationen strebt die Plattform eine breite Adoption an, mit der Vision Tausende von Transaktionen pro Sekunde verarbeiten zu können. Daher lohnt es sich definitiv über eine Investition nachzudenken, dennoch solltest du dich, wie bei jeder Investition, im Vorfeld noch einmal selbst informieren.

FAQ

Was ist zkSync?

Was ist ein zkSync-Token?

Unterstützt Coinbase zkSync?

Was ist Loopring Krypto?

Ist zkSync sicher?

Ist zkSync eine Wallet?

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Ayotomiwa Oladotun
Ayotomiwa to autor tekstów technologicznych, który koncentruje się na tematach blockchain, krypto, defi, metaverse i NFT. Wierzy, że właśnie wokół tego wszystkiego kręci się rewolucyjna fala nowej technologii.
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