Validity Rollups könnten bald auf Bitcoin zukommen. Der Krypto-Forscher John Light äußerte sich diesbezüglich in einem langen Report und gibt dort bekannt, dass Rollups die Funktionalität der Bitcoin-Blockchain erheblich verbessern könnten. Dazu gehören schnellere Transaktionen, mehr Privatsphäre und eine Erhöhung des Durchsatzes um den Faktor 100.

"Validity Rollups könnten einen bis zu 100-fach höheren Durchsatz als Layer-1s ermöglichen, ohne dass eine Erhöhung der Blockgröße erforderlich ist und ohne, dass die Kosten für die Full Node-Verifizierung steigen (vielleicht sogar sinken!)", twitterte Light.

Er hat im Rahmen des ZK-Rollup-Forschungsstipendiums der Human Rights Foundation seinen Bericht zu diesem Thema verfasst. Light erhielt Beiträge von Koryphäen der Kryptowährung wie dem Ethereum-Mitbegründer Vitalik Buterin, Alex Gladstein, Eric Wall und anderen.

"Wir ziehen den Schluss, dass Validity Rollups das Potenzial haben, die Skalierbarkeit, den Datenschutz und die Programmierbarkeit von Bitcoin zu verbessern, ohne dabei die Kernwerte oder die Funktionalität als Peer-to-Peer E-Cash-System zu opfern", heißt es in dem Bericht.

"Angesichts der 'vertrauenslosen' Natur von Validity Rollups als kryptographisch gesicherte Erweiterungen ihrer Mutterkette und angesichts des Status von Bitcoin als sicherste Abwicklungsschicht könnte man sogar sagen, dass diese Protokolle perfekt zueinander passen", heißt es weiter.

Bitcoin Validity Rollups: Was ist das?

Zero-knowledge Proofs (mitunter auch als “ZK Proofs” bezeichnet) sind eine Technik, die von Blockchain-Netzwerken oder Unternehmen verwendet wird, um die Gültigkeit einer Transaktion zu beweisen. Sie geben keine anderen Informationen über eine Transaktion preis - außer, dass sie gültig ist.

Mixing-Dienste nutzen diese Technik, um Krypto-Transaktionen zu verschleiern, damit sie schwieriger zurückzuverfolgen sind. ZK-Beweise tauchten erstmals bereits 1985 in einem Papier von Goldwasser et al. mit dem Titel "The Knowledge Complexity Of Interactive Proof Systems" auf.

In seinem Whitepaper dachte sogar der Bitcoin-Gründer Satoshi Nakamoto darüber nach, wie ZK Proofs verwendet werden könnten, um das von ihm erfundene elektronische Protokoll für Bitcoin zu verbessern.

Der Kryptograph Greg Maxwell griff diese Idee später auf und sein Bericht "Zero Knowledge Contingent Payments" aus dem Jahr 2011 wurde zur Grundlage für die zukünftige Entwicklung von ZK-Proofs in Blockchains. Der erste Kryptowert, der diese Technologie nutzte, war Firo (Zerocoin) im Jahr 2016. Bald darauf folgte Zcash, hauptsächlich als Instrument zur Wahrung der Privatsphäre.

Als sogenannte Rollups werden Zero-Knowledge-Proofs als Layer2-Lösung auf ein bestehendes Protokoll, also zum Beispiel Ethereum oder Bitcoin, aufgesetzt, um Skalierbarkeit, Effizienz, Datenschutz und Sicherheit zu verbessern. Zum Beispiel Optimismus und Arbitrum auf Ethereum und dem Lightning Network von Bitcoin.

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Die Idee ist, dass Blockchain-Netzwerke eine große Menge an Transaktionen, Daten und Nutzern bewältigen können müssen, damit sie sich als alternative Zahlungssysteme durchsetzen können. Dies wird gemeinhin als Skalierbarkeit bezeichnet.

Skalierung des Bitcoin-Netzwerks über Rollups

Es gibt eine lange Liste von Problemen, die das Wachstum von Bitcoin (BTC) im Laufe der Jahre behindert haben. Dazu gehört, dass es nicht gelungen ist, genügend Entwickler anzuziehen, die brauchbare Protokolle und Anwendungen auf der Blockchain aufbauen.

Bitcoin hatte laut Krypto-Forscher Light auch damit Probleme, das steigende Transaktionsvolumen zu bewältigen. Im Vergleich dazu sind konkurrierende Blockchains wie Ethereum oder Solana angetreten, um diese Lücke zu füllen. Hier könnten die Validity Rollups weiterhelfen, da diese laut Light den Transaktionsdurchsatz von Bitcoin um das 100-fache verbessern könnten.

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Das bedeutet, dass die Anzahl der im Netzwerk verarbeiteten Transaktionen auf mehr als 700 pro Sekunde steigen könnte. Derzeit verarbeitet Bitcoin im Durchschnitt sieben Transaktionen pro Sekunde (TPS) zu Kosten von etwa 0,68 US-Dollar pro Transaktion.

Im Vergleich dazu sind es bei Ethereum 20 TPS zu Kosten von 0,52 US-Dollar und bei Solana (SOL) 3.000. Solana rühmt sich einiger der niedrigsten Transaktionsgebühren in der Kryptowährung und kostet durchschnittlich 0,00025 US-Dollar. Bei Ethereum gibt es jedoch Layer-2s wie Arbitrum, die zum Zeitpunkt der Veröffentlichung 0,04 US-Dollar pro Transaktion berechnet.

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Verbesserungen der Funktionalität

"Ein L2-Validity Rollup könnte eine Ausführungsumgebung implementieren, die eine flexiblere Smart-Contract-Sprache oder eine fortschrittlichere Privatsphäre unterstützt, ohne dass weitere Änderungen an Bitcoin erforderlich sind", führt Light in seinem Bericht aus.

Bitcoin-Entwickler suchen schon seit vielen Jahren nach Möglichkeiten, die Privatsphäre der weltweit größten Kryptowährung zu verbessern.

"Validity Rollups machen es möglich, diese neuen Datenschutzprotokolle auf Bitcoin zu implementieren und gleichzeitig die volle Sicherheit des Eigentums von BTC auf Layer1-Ebene zu übernehmen", heißt es in dem Bericht. "Dies könnte Bitcoin-Nutzern eine starke Privatsphäre bieten, ohne dass sie die Selbstverwahrung der eigenen BTC aufgeben müssten."

Validity Rollups: Ideal für Bitcoin?

John Light erklärte, dass die von ihm vorgeschlagenen Rollups "starke Synergien mit dem Lightning Network" haben, der Zahlungsschicht von Bitcoin. Sie "ermöglichen mehr Channel Open/Close/Rebalance-Transaktionen, die Blockspace benötigen".

"Die zusätzliche Transaktionskapazität, die durch die Validity Rollups ermöglicht wird, könnte genutzt werden, um mehr Lightning-Transaktionen zu unterstützen und so die potenzielle Anzahl der Nutzer zu erhöhen, die Lightning selbstverwaltet nutzen können."  - John Light

Light schlägt eine Reihe von Vorteilen wie Rollup-Layering vor, von denen er glaubt, dass sie dem Bitcoin-Netzwerk einen Mehrwert verleihen könnten. Dazu könnte eine auf die Verfügbarkeit von Daten und eine andere auf hochsichere Zahlungen und Verträge spezialisiert sein.

"Indem sie eine effizientere, kreativere und privatere Nutzung von Bitcoin ermöglichen, können die Rollups neue Nachfragequellen für Bitcoin-Blockspace schaffen. Dies würde zu höheren Einnahmen für Bitcoin-Miner führen und damit auch die Sicherheit von Bitcoin erhöhen", erklärte er.

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Regulatorische Stolpersteine für Bitcoin Validity Rollups

Ein stärker auf den Schutz der Privatsphäre ausgerichtetes Bitcoin-Netzwerk wird wahrscheinlich mit den Gesetzen zur Bekämpfung der Geldwäsche (AML) kollidieren, die von Regulierungsbehörden in aller Welt zunehmend gefordert werden.

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Die Regierungsbehörde U.S. Financial Crimes Enforcement Network verfolgt Finanztransaktionen und bekämpft Geldwäsche und Terrorismusfinanzierung. Im Dezember 2020 enthüllte die Behörde konkrete Pläne, um gegen Kryptowährungen vorzugehen.

Sie schlug neue Regeln vor, die Finanzintermediäre wie Krypto-Börsen dazu verpflichten, die Identität von Nutzern, die über nicht gehostete Wallets Transaktionen durchführen, zu melden und zu überprüfen. Auch in Europa verschärfen die Regulierungsbehörden die Gesetzgebung zur Bekämpfung der Geldwäsche und zielen dabei speziell auf Krypto-Transaktionen ab.

Wie genau sich das also auf die potentiellen Validity Rollups für Bitcoin auswirken wird, bleibt abzuwarten.