Native Rollups, ein neues Skalierungsdesign für Ethereum, versprechen vertrauenslose Skalierung durch die direkte Nutzung der Ethereum L1-Validatoren für Transaktionsverarbeitung und -validierung. Dadurch entfallen komplexe Proof-Systeme und Governance-Strukturen bisheriger Rollup-Varianten, was die Sicherheit erhöht und die Effizienz steigert. Die Integration einer "execute"-Precompile in die EVM ermöglicht zudem synchrone Komponierbarkeit zwischen verschiedenen Rollup-Ketten.
Die Ethereum Foundation arbeitet stetig an der Verbesserung des Netzwerks, insbesondere an dessen Skalierbarkeit. Ein vielversprechender Ansatz dafür sind sogenannte "Native Rollups", die das Vertrauen in die Skalierbarkeit von Ethereum stärken sollen. Ein kürzlich von Ethereum-Forscher Justin Drake in den ethresearch-Foren veröffentlichter Artikel (blockworks.co) beleuchtet dieses neue Rollup-Design.
Im Gegensatz zu Optimistic Rollups (z.B. Optimism, Arbitrum) oder zk-Rollups (z.B. Starknet, ZKsync), die die Rechenlast auf eine zweite Schicht (L2) auslagern und anschließend Betrugs- oder zk-Proof-Systeme für die Validierung auf der Mainnet-Ebene (L1) nutzen, setzen Native Rollups direkt auf die Ethereum L1-Validatoren für die Ausführung und Validierung der Transaktionen (Proving).
Die komplexen Proof-Systeme der bisherigen Rollup-Varianten sind codeintensiv und somit anfällig für Fehler und Sicherheitslücken. Dies führte in der Vergangenheit zu einer Zentralisierung der Rollup-Sequenzer, welche die Transaktionen auf L2 anordnen. Kritik an dieser Zentralisierung führte zur Entwicklung von "basierten" Rollup-Designs wie Taiko, die ebenfalls die Ethereum L1-Validatoren für die Sequenzierung verwenden.
Drakes Vorschlag für Native Rollups sieht die Implementierung einer "execute"-Precompile vor – einer fest codierten Funktion in der Ethereum Virtual Machine (EVM) – die Zustandsübergänge von Benutzertransaktionen direkt verifiziert. Dadurch ergeben sich entscheidende Vorteile: Native Rollups benötigen keine teuren, auf spezieller GPU-Hardware basierenden Prover-Netzwerke mehr, da das Proving von den L1-Validatoren übernommen wird. Zudem entfallen komplexe Governance-Strukturen mit vertrauenswürdigen Sicherheitsräten zur Genehmigung von Vertragsaktualisierungen, die für die EVM-Äquivalenz bisher notwendig waren.
Diese beiden Punkte machen Native Rollups effektiv "vertrauenslos", da sie die Sicherheit der Ethereum L1 erben. Ähnlich wie basierte Rollups würden auch Native Rollups von "synchroner Komponierbarkeit" profitieren, d.h. On-Chain-Transaktionen können über verschiedene Rollup-Ketten hinweg nahtlos interagieren. Dies löst das UX-Problem des ständigen Bridgings zwischen verschiedenen Ketten und ermöglicht eine reibungslose Fungibilität von Vermögenswerten über L1 und L2 hinweg.
Im Gegensatz zu basierten Rollups ist die Ausführung von Native Rollups nicht durch die 12-Sekunden-Blockzeit limitiert. Dank der "execute"-Precompile müssen L1-Validatoren lediglich zk-Proofs verifizieren, ohne selbst Berechnungen durchzuführen.
Die Implementierung von Native Rollups könnte auch Auswirkungen auf den Wert von ETH haben. Validatoren würden die Ausführung mit der neuen Precompile erzwingen, wodurch ETH für die Transaktionsabwicklung essentiell wird. Zudem könnte die Eliminierung der L2-Governance (und deren Token) den Wert zurück zu ETH als primäre Wertsenke lenken.
Die "Surge"-Phase des Ethereum 2.0-Upgrades zielt laut KuCoin Learn darauf ab, die Skalierbarkeit des Netzwerks durch Layer-2-Lösungen wie Rollups und Verbesserungen der Datenverfügbarkeit zu erhöhen, mit dem Ziel, über 100.000 Transaktionen pro Sekunde (TPS) über Layer 1 und Layer 2 zu erreichen, ohne dabei Kompromisse bei Dezentralisierung oder Sicherheit einzugehen.
Fuel Labs arbeitet, wie auf mirror.xyz dokumentiert, an einer Optimistic-Rollup-Sidechain namens "Fuel" für Ethereum, die sich auf skalierbare, kostengünstige und zuverlässige Stablecoin-Zahlungen konzentriert und ein parallelisierbares UTXO-Datenmodell verwendet.
2077 Research bietet auf hackernoon.com einen umfassenden Überblick über Ethereum-Rollups, inklusive Funktionsweise, Unterschiede und Möglichkeiten zur Verbesserung der Sicherheit. Der Artikel unterstreicht die Bedeutung von Rollups für die Skalierbarkeitsziele von Ethereum.
Espresso Systems entwickelt, wie auf hackmd.io beschrieben, den Espresso Sequencer, um Rollups bei der Dezentralisierung zu unterstützen, ohne die Skalierbarkeit zu beeinträchtigen. Der Espresso Sequencer soll glaubwürdige Neutralität, verbesserte Interoperabilität, Minderung negativer MEV-Auswirkungen und langfristige wirtschaftliche Anreizausrichtung mit L1-Validatoren für Rollups gewährleisten.
Zusammenfassend bieten Native Rollups einen vielversprechenden Ansatz für die vertrauenslose Skalierung von Ethereum und haben das Potenzial, die Effizienz und Sicherheit des Netzwerks deutlich zu steigern.
Quellen:
