Verkle Trees Drive Ethereum – Upgrade zur Unterstützung stateless Client-Programme

• Der geplante Hard Fork Ende 2026 wird dazu führen, dass Ethereum’s Merkle Patricia Tree durch Verkle Trees ersetzt werden.Erlauben von staatenlosen Clients.
• Diese kryptografische Aufrüstung soll die Speicheranforderungen der Validierungsnodes um bis zu 90 Prozent reduzieren. Dadurch werden die Hardware-Hürden für solche Staker verringert.
• Analysten von JPMorgan stellen in Frage, ob solche technischen Verbesserungen tatsächlich zu einer signifikanten Steigerung der Netzwerkaktivität führen werden.Inflationsgefahr bezüglich der Anzahl der Offset-Token.
• Die Benchmarks zeigen an, dass Verkle-Trees eine gute Lösung bieten.Besser erprobte Zeiten und kleinere Mengen.Die Größe der Zeugen im Vergleich zu binären Merkle-Bäumen mit SNARKs.
• Die Aktualisierung soll es ermöglichen, die Verfallszeit der Daten auf dauerhaft zu begrenzen und die Dezentralisierung des Netzwerks zu fördern. Dabei soll auch eine sofortige Synchronisation auf Geräten mit geringer Leistungsfähigkeit ermöglicht werden.

Die Ethereum-Netzwerkarchitektur bereitet sich auf eine bedeutende Änderung vor – mit dem sogenannten Hegotá-Hardfork, der für Ende 2026 geplant ist. Diese Aktualisierung soll dazu dienen, das immer weiter zunehmende Volumen der Daten zu reduzieren, welches seit über einem Jahrzehnt die Blockchain belastet hat. Im Kern besteht diese Änderung darin, die alte Merkle-Patricia-Trie-Datenstruktur durch Verkle-Bäume zu ersetzen. Verkle-Bäume sind eine kryptografische Struktur, die auf polynomialen Kryptografieverfahren basiert – anstatt auf traditionellen Hash-Verfahren. Diese grundlegende Änderung ermöglicht es, kompakte „Witnessen“ zu erstellen, die in die Blöcke eingefügt werden können. Dadurch kann die Validierung der Blöcke erfolgen, ohne dass das gesamte Zustandsdatenbanken gespeichert werden muss.

Aktuelle vollständige Knoten im Ethereum-Netzwerk benötigen zwischen 4 und 8 Terabyte an NVMe-SSD-Speicher, um zu funktionieren. Diese hohen Hardwareanforderungen haben eine finanzielle Hürde geschaffen, die die Verfügbarkeit von Validierungskapazitäten auf die Hände gut finanzierter professioneller Anbieter konzentriert. Dadurch wird es Hobbyisten immer schwieriger, selbst Validatoren zu werden. Sie müssen daher ihr Hardwaregerät aktualisieren oder sich an Liquid-Staking-Protokolle anschließen. Durch die Reduzierung der Datengröße von etwa 150 Kilobyten auf 1 bis 2 Kilobyte ermöglicht Verkle Trees es Clients, Blöcke mit minimalem Datenaufwand zu verifizieren. Dadurch könnte der Speicherbedarf der Validatoren auf weniger als 1 Gigabyte reduziert werden – sodass Knoten auch auf Geräten mit niedriger Leistung wie dem Raspberry Pi betrieben werden können.

Wie verbessern Verkle-Bäume die Netzwerk-Effizienz?

Der wesentliche technische Unterschied zwischen Verkle-Trees und der aktuellen Merkle-Patricia-Trie liegt in der Erzeugung der Beweise. Bei Merkle-Trees müssen die Validatoren alle Knoten entlang einer bestimmten Pfade speichern, um einen Wert zu verifizieren. Dadurch entsteht eine zusätzliche Komplexität im Vergleich zur traditionellen Patricia-Triebe.Große PrüfungsgrößenIm Gegensatz dazu verwenden Verkle-Trees polynomiale Commitment-Schemen, die eine feste Größe des Zeugenbits ermöglichen – unabhängig von der Anzahl der Blätter. Untersuchungen zeigen, dass ein Zeuge für 1.000 Blätter in einem Merkle-Tree etwa 3,5 Megabyte betragen würde. Bei Verkle-Trees hingegen beträgt der Zeuge für dieselben Daten etwa 150 Kilobyte. Mit polynomiellen Commitment-Schemens kann die Größe des Zeugenbits sogar noch weiter reduziert werden – auf zwischen 0,128 und 1 Kilobyte.

Vergleichende Studien haben die Verkle-Bäume mit binären Merkle-Bäumen in Verbindung mit SNARKs verglichen. Dabei wurde untersucht, wie diese Konstruktionen dazu beitragen können, dass clienten ohne feste Zustände funktionieren können. Die Ergebnisse zeigen, dass Verkle-Bäume eine bessere Zeit für das Berechnen und Überprüfen der Beweise bieten. Die Größe der Beweise nimmt dabei logarithmisch mit der Größe des Baumes zu. Für einen Block mit 5.000 Schlüsseln beträgt die geschätzte Größe der Beweise bei Verkle-Bäumen etwa 0,8 Megabyte. Im Gegensatz dazu waren die binären Merkle-Bäume mit SNARKs dafür nicht geeignet, da deren Beweisfähigkeit bei größeren Baumstrukturen zu langwierig war. Die geschätzte Größe der Beweise beim Einsatz von SNARKs betrug etwa 2,6 Megabyte. Daher sind Verkle-Bäume eine praktische Lösung, um den Zustandsaufwand zu reduzieren.

Werden Ethereum-Upgrades das Interesse der Institutionen wecken?

Trotz der technischen Möglichkeiten von Verkle Trees sind Marktanalysten weiterhin skeptisch bezüglich ihrer unmittelbaren Auswirkungen auf die Performance der Vermögenswerte. Analysten von JPMorgan argumentieren, dass Bitcoin weiterhin besser abschneidet als Ether und andere Altcoins – schließlich gibt es eine stärkere institutionelle Akzeptanz sowie mehr ETF-Investitionen in Bitcoin. Die Bank weist darauf hin, dass die Spot-Bitcoin-ETF ihre Verluste aus den letzten Marktschwankungen bereits wieder aufgefangen haben. Bei den Spot-Ether-ETFn hingegen ist nur ein Drittel der Verluste wieder eingeflossen. Ebenso hat sich die Positionierung von Bitcoin-Futures fast wieder auf das Niveau von vorherigen Zeiten gebracht. Ether hingegen bleibt weiterhin unter dem Niveau von vorherigen Zeiten.

JPMorgan stellt in Frage, ob die bevorstehende Verbesserung von Hegotá dazu führen wird, dass der Leistungsunterschied zu Bitcoin verringert wird. Der Bank zufolge haben die jüngsten Verbesserungen bei Ethereum hauptsächlich dazu geführt, dass die Kosten für die Nutzung des Layer-2-Netzwerks gesenkt wurden – und nicht die Aktivitäten auf dem Mainnet. Diese Reduzierung der Gebühren hat das Token-Burn-Mechanismus schwächt, was wiederum zu einer höheren Nettokonzentration von Ether führt und zu einem schwächeren Preisaufbau für Ether. Altcoins stehen außerdem vor weiteren Herausforderungen: schwächere Liquidität, langsames Wachstum in der DeFi-Branche sowie Sicherheitsverletzungen. Allerdings könnten potenzielle regulatorische Entwicklungen wie der Clarity Act dazu führen, dass institutionelle Investitionen in die Kryptowährungsbranche wieder zunehmen und die traditionellen Finanzmärkte mehr Akzeptanz für Kryptowährungen zeigen.

Der Übergang zu den Verkle-Trees ist Teil eines umfassenderen Plans. Dazu gehören auch frühere Upgrades wie Pectra und Fusaka. Testnetzwerke wie Condrieu und Verkle Gen Devnet 6 werden derzeit genutzt, um die Aktualisierung der Clients sowie die Unterstützung dieser Architektur zu beschleunigen. Obwohl diese Upgrade-Maßnahmen die Dezentralisierung und Skalierbarkeit erhöhen sollen, gibt es weiterhin Diskussionen über ihre Fähigkeit, eine signifikante Netzwerkaktivität zu fördern. Die Branche beobachtet sehr genau, ob stateless Clients in den kommenden Jahren zum neuen Standard für die Validierung im Blockchain-System werden könnten.