Problem: Skalierbarkeit

Öffentliche Blockchains, darunter Ethereum, leiden derzeit an akuten Skalierbarkeitsproblemen. Die vergleichsweise langsame Verarbeitung von Code auf Ethereum disqualifiziert das Framework für viele Anwendungen und stärkt das Interesse an Alternativen. Dennoch hat sich die Anzahl von Transaktionen pro Tag auf Ethereum allein in den letzten zwei Jahren bis Anfang 2019 mehr als verzehnfacht. Die Konsensbildung via Proof of Work erweist sich bei dieser Netzwerkgrösse als entschieden zu teuer und nicht hinreichend zuverlässig. Nicht einmal TrueBit, ein vielversprechendes Protokoll für Off-Chain-Berechnungen in WebAssembly-Byte­code zur Unterstützung der Parallelisierbarkeit von smarten Verträgen, kann das grundlegende Problem des Ethereum-Frameworks auf Dauer lösen.

Abhilfe schaffen soll Ethereum 2.0 mit einem neuen Konsensprotokoll. Drei grundlegende Verbesserungen sollen die Problematik der Skalierbarkeit angehen:

Das vorgeschlagene Blockchain-Sharding soll über die sogenannte zufällige Beacon Chain implementiert werden. Diese Side-Chain soll Validator-Knoten verwalten und die daraus resultierenden Shard-Zustände abgleichen. Derzeit befindet sie sich noch in der Entwicklung. Sharding dürfte die Leistung des Ethereum-Frameworks erheblich verbessern.

Die wichtigste Aufgabe der Beacon Chain besteht darin, die Konsensbildung via Proof of Stake ausserhalb der aktuellen Blockchain (also ohne Hard-Fork) zu ermöglichen; hier sollen die Casper-Validators mit ihren hinterlegten Deposits für die Gültigkeit der von ihnen beglaubigten Blöcke bürgen. Validators müssen hierzu jeweils mindestens 32 Ether (rund 8600 Schweizer Franken) aus der PoW-Chain (dem aktuellen Mainnet) auf die Beacon Chain übertragen und in einem smarten Vertrag aufbewahren. Die Beacon Chain wird dann auf die verschiedenen Shard Chains verzweigen und nach neuen Blöcken lauschen.

Die Shards sollen eine höhere Skalierbarkeit der Ethereum-Blockchain und die Parallelisierbarkeit der Transaktionsabwicklung ermöglichen. Sie verfügen jeweils über eine eigene Rückverlinkung auf die Beacon Chain. Diese muss zur Übertragung der Blöcke in die Beacon Chain durch eine Gruppe zufällig gewählter Validators des jeweiligen Shards zertifiziert werden. Die Ethereum-Gemeinde verspricht sich von Casper eine höhere byzantinische Fehlertoleranz der Blockchain. Casper sanktioniert unehrliche Validator-Knoten und manipulative Teilnehmer, indem das Protokoll die eingelegten Deposits einzieht.