Was sind ZK-Rollups?

ZK-Rollups sind Layer-2-Netzwerke, die Transaktionen außerhalb der Hauptchain ausführen und zu jedem Batch einen zero-knowledge-Gültigkeitsnachweis an Ethereum übermitteln. Der Nachweis ist ein kleines kryptografisches Datenpaket, das belegt, dass jede Transaktion im Batch den Regeln entsprach, sodass Ethereum das Ergebnis prüfen kann, ohne etwas erneut auszuführen.

Da die Korrektheit bewiesen wird, bevor ein Batch abgewickelt wird, erreichen ZK-Rollups auf Ethereum schnell endgültige Finalität. Auszahlungen werden freigegeben, sobald der Beweis verifiziert ist, in der Regel innerhalb von Minuten bis wenigen Stunden, sodass Nutzer nie ein Streitfenster abwarten müssen.

Der historische Kompromiss waren Kosten und Komplexität, denn die Abdeckung jeder Operation der Ethereum Virtual Machine erforderte jahrelange spezialisierte Entwicklungsarbeit. Diese Hürde ist weitgehend gefallen, und universelle Beweissysteme wie SP1 von Succinct, RISC Zero und OpenVM können heute gewöhnliche Ethereum-Ausführung in Standardcode beweisen, sodass die meisten heute startenden neuen Chains von Anfang an Validity Proofs wählen.

Was sind Optimistic Rollups?

Optimistic Rollups veröffentlichen Transaktionsergebnisse auf Ethereum und gehen davon aus, dass diese korrekt sind. Jeder, der einen Verifier betreibt, kann einen Batch während eines Anfechtungszeitraums, in der Regel sieben Tage, durch Einreichen eines Fraud Proofs anfechten. Dieser zwingt Ethereum, die strittige Berechnung erneut zu prüfen und sie rückgängig zu machen, falls sie fehlschlägt.

Das Design ist einfacher zu bauen und günstig im Betrieb, da im Normalbetrieb kein Beweis erzeugt wird. Dieser Vorsprung erklärt, warum die drei größten universellen Layer-2-Netzwerke, Base, Arbitrum One und OP Mainnet, alle optimistische Architekturen nutzen und den Großteil des Werts des Ökosystems halten.

Der Preis ist die Wartezeit. Eine Auszahlung über die native Bridge benötigt die gesamte Anfechtungsfrist bis zur Finalisierung, sodass Nutzer entweder eine Woche warten oder eine Drittanbieter-Bridge bezahlen, die ihnen Liquidität vorstreckt. Das Modell setzt zudem voraus, dass mindestens eine ehrliche Partei die Chain beobachtet und bereit ist, Betrug rechtzeitig anzufechten – eine Annahme, die kryptografische Beweise überflüssig machen.

ZK-Rollups vs. Optimistic Rollups: die wichtigsten Unterschiede

Beide Designs übernehmen die Sicherheit von Ethereum, indem sie ihre Daten auf dem Mainnet veröffentlichen, und beide wurden deutlich günstiger, nachdem EIP-4844 den Blob-Speicher eingeführt hat. Die wesentlichen Unterschiede liegen darin, wie jedes die Validierung des Zustands vornimmt.

• Zustandsvalidierung: ZK-Rollups beweisen, dass jeder Batch korrekt ist, bevor er abgewickelt wird. Optimistische Rollups wickeln zuerst ab und stützen sich auf Betrugsnachweise, um ungültige Batches nachträglich zu erkennen.
• Endgültigkeit von Auszahlungen: ZK-Auszahlungen werden abgeschlossen, sobald der Gültigkeitsnachweis auf Ethereum verifiziert ist, in der Regel innerhalb weniger Stunden. Optimistic-Auszahlungen über die kanonische Bridge müssen das siebentägige Anfechtungsfenster abwarten.
• Sicherheitsannahmen: Die ZK-Sicherheit beruht auf der Solidität des Beweissystems und der Korrektheit des Verifier-Contracts. Optimistische Sicherheit erfordert zusätzlich einen ehrlichen Beobachter, der Betrug erkennt und anficht, bevor das Zeitfenster endet.
• Kostenstruktur: Optimistische Chains sparen sich im Normalbetrieb die Kosten für Beweise. ZK-Chains zahlen für jeden Beweis, doch die Kosten der Prover sind um etwa das 45-Fache gesunken, als Hardware und Beweissysteme ausgereift sind.
• EVM-Kompatibilität: Optimistic Rollups verwenden Ethereum-Clients nahezu unverändert weiter. Moderne zkEVMs haben den Abstand größtenteils geschlossen, sodass die Kompatibilität die Wahl nicht mehr entscheidet.
• Ökosystemtiefe: Optimistic Chains bieten die tiefste Liquidität und die breiteste Anwendungsabdeckung. zk-Designs führen bei appchains, die schnelle Abwicklung benötigen, etwa der perpetual-Börse Lighter.

Welcher Rollup-Typ ist sicherer?

Auf dem Papier bieten Gültigkeitsbeweise die stärkere Garantie. Ein ZK-Rollup kann keinen ungültigen Zustand finalisieren, solange die Mathematik und der Verifier-Vertrag korrekt sind, während ein optimistisches Rollup darauf angewiesen ist, dass jemand Betrug innerhalb der Frist bemerkt. In der Praxis prüfen wir zuerst, wie viel Kontrolle der Betreiber noch hat.

L2Beat bewertet jeden Rollup anhand eines Stufensystems. Stufe 1 bedeutet, dass das Beweissystem erlaubnisfrei läuft, Nutzer ohne Mitwirkung des Betreibers zu Ethereum aussteigen können und Upgrades eine Verzögerung haben, die Nutzern Zeit zum Ausstieg gibt. Stufe 0 bedeutet, dass eine vom Team gehaltene Multisig das System weiterhin außer Kraft setzen kann.

Stand Anfang August befinden sich Base, Arbitrum One, OP Mainnet, Ink, Unichain und Starknet auf Stufe 1, während Linea, ZKsync Era und Scroll trotz ihrer stärkeren Beweisarchitektur auf Stufe 0 bleiben.

Junge Beweissysteme bergen eigene Risiken. Mehrere STARK-basierte Prover stützen sich auf mathematische Vermutungen, die Forscher zuletzt unter Druck gesetzt haben. Deshalb verlangen die Entwickler von Ethereum inzwischen 128-Bit beweisbare Sicherheit, bevor zkEVMs den Konsens berühren. Solange eine ZK-Chain ausgereifte Beweise nicht mit Stage-1-Dezentralisierung verbindet, sagt der architektonische Vorteil allein sehr wenig aus.

Die Grenze zwischen beiden verschwimmt

Um zu sehen, wohin die Skalierung geht, lohnt der Blick auf das optimistische Lager. Proving ist zu einer Commodity-Dienstleistung geworden, und Tools wie OP Succinct ermöglichen es jeder OP-Stack-Chain, Fraud Proofs ohne Neuaufbau der Infrastruktur per Swap durch Validity Proofs zu ersetzen.

Base, das nach Wert größte Layer 2, befindet sich mitten in diesem Wechsel. Das Azul-Upgrade fügt SP1-Zero-Knowledge-Beweise neben vertrauenswürdigen Hardware-Attestierungen in einem Multi-Proof-Design hinzu und verkürzt die Finalität von Auszahlungen von sieben Tagen auf einen Tag, wenn beide Beweise übereinstimmen. Das Team beschreibt es als Zwischenstation auf dem Weg zu vollständigem ZK-Proving.

Mantle und Taiko sind noch weiter gegangen und rechnen inzwischen mit Validity Proofs ab, obwohl sie als optimistische Chains gestartet sind. Das auf Bitcoin ausgerichtete Rollup BOB nutzt ein Hybridsystem, das Betrugsstreitigkeiten mit einem einzigen ZK-Beweis statt mit einem langwierigen Challenge-Spiel löst.

Wir haben kein Beispiel für eine Chain mit Validity Proofs gefunden, die wieder zu Fraud Proofs zurückgewechselt ist. Die alten Bezeichnungen beschreiben daher zunehmend, wo eine Chain begonnen hat, und nicht, wohin sie sich entwickelt.

Führende Beispiele für beide

Die folgenden Projekte stehen heute für jedes Lager. Eine ausführlichere Darstellung der ZK-Seite finden Sie in unserem Ranking der besten ZK-Rollup-Projekte.

ZK-Rollups

• Starknet: Nutzt eine eigene Sprache namens Cairo und den Stwo-Prover und ist die erste nennenswerte ZK-Chain, die Stufe 1 der Dezentralisierung erreicht.
• Linea: Entwickelt von Consensys, dem Unternehmen hinter MetaMask, mit einem Design, das eng an die eigene Ökonomie von Ethereum angelehnt ist.
• ZKsync Era: Das Flaggschiff des ZKsync-Stacks, dessen Boojum-Prover auch Chains wie Abstract antreibt.
• Scroll: Zielt auf Ethereum-Kompatibilität auf Bytecode-Ebene ab und belegt die Ausführung mit dem OpenVM-System.
• Lighter: Ein anwendungsspezifisches ZK-Rollup für den Handel mit Perpetuals und das nach Nutzeroperationen aktivste Rollup jeder Art.

Optimistic Rollups

• Base: Die Chain von Coinbase und das nach gesichertem Wert größte Rollup, das nun mit dem Azul-Upgrade ZK-Beweise ergänzt.
• Arbitrum One: Das langjährige DeFi-Schwergewicht, gesichert durch das erlaubnisfreie BoLD-Challenge-Protokoll.
• OP Mainnet: Die ursprüngliche OP-Stack-Chain, deren Codebasis auch Base, Ink, Unichain und die weitere Superchain trägt.
• Ink: das auf DeFi ausgerichtete Netzwerk von Kraken, das innerhalb eines Jahres nach dem Start bereits mit Stage 1 bewertet wurde.
• Unichain: Die auf den Handel ausgerichtete Chain von Uniswap, gebaut, um die Swap-Liquidität auf dem eigenen Blockspace zu bündeln.

Rollup-Statistiken und Verbreitung

L2-Beat-Daten von Anfang August zeigen, wie sich die beiden Lager in ihrer Größe vergleichen.

• Gesamter gesicherter Wert: Ethereum-Skalierungsnetzwerke halten insgesamt 33,4 Milliarden Dollar, davon liegen 26,8 Milliarden Dollar auf Rollups, die ihre Daten auf Ethereum veröffentlichen.
• Ein Markt aus zwei Chains: Base (11,6 Milliarden Dollar) und Arbitrum One (10 Milliarden Dollar) halten zusammen rund 80 % des gesamten Rollup-Werts, beide mit optimistischen Designs.
• Die größten Chains mit Validity Proofs: Mantle führt mit 1,2 Milliarden Dollar nach dem Wechsel von Fraud Proofs, gefolgt von Lighter mit 849 Millionen Dollar und Starknet mit 370 Millionen Dollar.
• Die Aktivität zeichnet ein anderes Bild: Lighter verarbeitete am vergangenen Tag rund 875 Nutzeroperationen pro Sekunde, etwa neunmal so viele wie Base mit 94. Das zeigt, wo schnelle Finalität im Vorteil ist.
• Der lange Schwanz: L2Beat verfolgt 23 vollwertige Rollups, und nur eine Handvoll kleiner Chains wie Facet und das Datenschutznetzwerk Aztec hat Stufe 2 erreicht, die letzte Dezentralisierungsstufe.

Ethereum selbst wird zu ZK

Das stärkste Signal in der gesamten Debatte ist, was Ethereum mit seiner eigenen Basisschicht macht. Mitte des vergangenen Jahres setzte die Ethereum Foundation das Ziel, 99 % der Mainnet-Blöcke in unter 10 Sekunden zu beweisen, schnell genug, damit Validatoren einen zero-knowledge-Beweis prüfen können, statt jede Transaktion erneut auszuführen.

Bis Dezember wurde das Ziel erreicht. Die Latenz beim Beweisen sank von 16 Minuten auf 16 Sekunden, die Kosten fielen um das 45-Fache, und die Roadmap konzentriert sich inzwischen darauf, die Sicherheit zu härten, bevor ZK-Clients das Mainnet erreichen.

Die begleitenden Upgrades kommen planmäßig voran. Fusaka ging im vergangenen Dezember live und führte PeerDAS ein, mit dem Nodes die Datenverfügbarkeit per Stichprobe prüfen, statt alles herunterzuladen. Die nachfolgenden Blob-Forks haben die Datenkapazität, auf die Rollups angewiesen sind, mehr als verdoppelt.

Der nächste Hard Fork, Glamsterdam, strukturiert die Blockproduktion so um, dass Prover mehrere Sekunden statt einer oder zwei zur Erzeugung eines Beweises haben.

Sobald Ethereum Gültigkeitsbeweise nativ prüft, wirken Fraud-Proof-Systeme wie eine Übergangstechnologie, und jeder große Optimistic-Stack hat ZK-Beweise bereits irgendwo auf seiner Roadmap.

Rollups jenseits von Ethereum

Das Rollup-Modell hat auch Bitcoin erreicht, wo es lange unmöglich schien, weil das Scripting von Bitcoin komplexe Beweise nicht direkt verifizieren kann. BitVM hat das geändert, indem es ermöglicht, Betrugsstreitigkeiten auf Bitcoin ohne Protokolländerung beizulegen, und bildet nun die Grundlage der ersten Generation vertrauensminimierter Bitcoin-Bridges.

Citrea setzte die Idee Ende Januar als erstes aktives ZK-Rollup auf Bitcoin in der Praxis um. Es führt EVM-Transaktionen aus, beweist sie mit einem auf RISC Zero basierenden zkEVM und schreibt den komprimierten Beweis in die Bitcoin-Blockchain, die sowohl als Abwicklungs- als auch als Datenschicht dient.

Die Clementine-Bridge benötigt nur einen ehrlichen Teilnehmer, um Auszahlungen sicher zu halten – ein weitaus stärkeres Modell als die föderierten Verwahrer, auf die frühere Bitcoin-Sidechains angewiesen waren. Das Ökosystem ist neben den Layer-2-Netzwerken von Ethereum noch winzig, aber die dort beantworteten Designfragen sind dieselben, die Ethereum Jahre zuvor durchgearbeitet hat.

Fazit

ZK- und optimistische Rollups haben dasselbe Überlastungsproblem von entgegengesetzten Enden aus gelöst, und nach Jahren des Wettbewerbs hat der Markt ein geteiltes Urteil gefällt. Optimistische Chains gewannen das Rennen um die Akzeptanz und halten die überwältigende Mehrheit von Wert und Anwendungen, während zero-knowledge-Beweise die Debatte darüber gewannen, wohin sich die Technologie entwickeln sollte.

Für Nutzer hängt die Wahl heute weniger von der Beweisarchitektur ab als davon, was die jeweilige Chain drumherum bietet. Seit der Einführung von blobs sind die Gebühren nahezu identisch. Daher wären Ökosystemtiefe, Auszahlung-Dauer und die L2Beat-Stufe einer Chain die Kriterien, die wir zuerst abwägen würden. Wir erwarten, dass die Bezeichnungen selbst in den nächsten Jahren verschwinden, da Fraud-Proof-Chains weiterhin Validity Proofs nachrüsten und Ethereum seine eigene Basisschicht zum größten zk-verifizierten System im Kryptobereich ausbaut.