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“The Merge” – Ethereum auf dem Weg zur stromsparenden Öko-Blockchain

Update (15. September 2022): “The Merge” ist erfolgreich über die Bühne gegangen

(Stand 6. September 2022)

Das Jahr 2022 ist für die Kryptowährungsbranche bislang nicht gut gelaufen. Im November 2021 stand der Bitcoin noch bei einem Umtauschkurs von knapp 69.000 US-Dollar. Zum Herbst-Beginn 2022 hat BTC oft Schwierigkeiten, die Linie von 20.000 US-Dollar zu verteidigen. Nicht viel besser sieht es bei Ether, dem Token der Ethereum-Blockchain aus. Hier ist der Höchststand aus dem November 2021 ebenfalls in weiter Ferne.

Der verheerende Crash hat Kryptowerte in Höhe von fast einer Billion Dollar vernichtet. Krypto-Unternehmen mit einem zweifelhaften Geschäftsmodell wie Celsium Network meldeten Konkurs an. In Berlin musste die Krypto-App Nuri, die mit der Banklizenz von Solaris unterwegs ist, ebenfalls einen Insolvenzverwalter ins Haus lassen, weil Investoren den Stecker gezogen haben.

Trotz der ganzen Horror-Schlagzeilen schauen viele Akteure der Szene hoffenungvoll in die Zukunft. Das liegt vor allem an einem lang erwarteten Software-Upgrade für die beliebteste Kryptowährungsplattform Ethereum, die das technologische Rückgrat für Tausende von Krypto-Projekten bildet. Das Upgrade – bekannt als “The Merge” – hatte zuvor wegen jahrelangen Verzögerungen bei einigen Insidern Zweifel aufkommen lassen, ob es jemals kommen würde. Doch nun scheint es soweit zu sein.

“The Merge” würde die Ethereum-Blockchain vom Makel eines verschwenderischen Verbrauchs kostbarer Energie und den damit verbundenen negativen Folgen für das Klima befreien. Der Umstieg des Validierungsverfahren von “Proof of Work” auf “Proof of Stake” würde den Stromverbrauch um 99,95 Prozent senken, verspricht die Ethereum Foundation.

Wenn alles nach Plan läuft, wird der Merge um den 15. September stattfinden, mehr als acht Jahre nachdem er ursprünglich diskutiert wurde. Die Änderung würde Ethereum aber nicht nur auf eine energieeffizientere Infrastruktur umstellen und damit der weit verbreiteten Kritik begegnen, dass die Auswirkungen der Kryptowährung auf das Klima ihre möglichen Vorteile überwiegen. Und sie würde den Grundstein für künftige Upgrades legen, um die saftigen Gebühren zu senken, die für Transaktionen in Ether, der Signaturwährung der Plattform und dem zweitwertvollsten digitalen Vermögenswert nach Bitcoin, anfallen. 

“Dieser Übergang legt im Wesentlichen einen Fahrplan für eine Zukunft fest, die weitaus skalierbarer, energieeffizienter und für den Normalbürger viel besser nutzbar ist”, sagte Joseph Ayoub, ein Analyst der Citi, der den Zusammenschluss untersucht hat, in einem Gespräch mit der “New York Times”. “Es legt den Grundstein für die Akzeptanz”. 

Doch die Risiken sind groß. Denn selbst für Krypto-Verhältnisse ist das Verfahren äußerst kompliziert. Seit Monaten diskutieren Insider hektisch und mit viel Fachchinesisch über Entwicklungen wie den Goerli Testnet Merge und das Bellatrix-Upgrade der Beacon Chain, entscheidende Softwareänderungen im Vorfeld des Hauptereignisses. Man sieht auch an den Namen, dass Entwickler aus Berlin an dem Prozedere beteiligt sind, denn Das Testnetz Goerli wurde nach dem Görlitzer Bahnhof in Berlin-Kreuzberg und dem angrenzenden Görltzer Park benannt, der bei dem Jugendlichen nur “Görli” heißt.

Sollte die Verschmelzung der Beacon Chain mit der Haupt-Blockchain von Ethereum scheitern, würden Tausende von Kryptoanwendungen in Mitleidenschaft gezogen, die alle auf dem technischen Fundament Ethereum arbeiten und nach Schätzungen der “New York Times” insgesamt mehr als 50 Milliarden Dollar an Nutzergeldern verwalten. 

“Es ist, als würde man einen Jet fliegen und das Triebwerk am Himmel wechseln”, sagte Chandler Guo, ein Veteran der Kryptoindustrie, der eine Gruppe anführt, die sich gegen den Zusammenschluss ausspricht. “Es ist sehr schwierig. Und es ist sehr gefährlich.”

Was ist eigentlich Ethereum?

Ethereum ist eine Blockchain, ein öffentlich einsehbares Hauptbuch, in dem der Austausch von digitalen Münzen aufgezeichnet wird. Transaktionen auf der Kette werden in Ether abgewickelt. 

Die Plattform wurde 2013 von dem jugendlichen Programmierer Vitalik Buterin gegründet, der heute als einer der “Elder Statesmen” der Branche gilt. Buterin wurde schon als Jugendlicher in das Bitcoin-System eingeführt und wollte sich aber nicht mit dem Status zufrieden gegen, lediglich digitalisierte Werte von A nach B zu schieben und darauf zu warten, dass der Umtauschkurs in eine herkömmliche Fiat-Währung steigt. Buterin wollte ein Kryptosystem schaffen, das flexibler als Bitcoin ist und Finanzverträge und andere komplexe Formen des Austauschs sofort ausführen kann. 

Ethereum ist so konzipiert, dass es eine Reihe von Finanztechniken unterstützen kann. Programmierer können mit der Software Anwendungen erstellen, die kompliziertere Aufgaben als einfache Geldtransfers erfüllen. Tausende von Unternehmen und Projekten in der experimentellen Welt des dezentralen Finanzwesens nutzen inzwischen die Plattform, um Kredite, Darlehen und andere anspruchsvolle Anlagemöglichkeiten anzubieten. Viele Non fungible Token (NFT) – die gehypten digitalen Sammlerstücke, basieren auf Ethereum.

Was passiert beim “Merge”? 

Im Kern ist “The Merge” eine Änderung des Verifizierungssystems von Ethereum. Wenn jemand bei einer herkömmlichen Transaktion Geld sendet, dient eine Bank als Mittelsmann, der verifiziert, dass eine Person über ausreichende Mittel verfügt, um eine andere zu bezahlen. Die Bank stellt auch sicher, dass ein bestimmter Euro oder Dollar nicht doppelt überwiesen werden kann.

Kryptowährungen wie Bitcoin und Ether funktionieren ohne diese vertrauensvolle Instanz in der Mitte. In diesem alternativen Finanzsystem werden die Transaktionen von einem dezentralen Computernetz überprüft. Jeder kann eine Maschine in das Netzwerk einbinden, indem er eine Software ausführt, die komplexe Rätsel löst. Das ist ein energieaufwändiger Prozess zur Bestätigung von Transaktionen. Im Wesentlichen treten die Computer gegeneinander an: Wenn das Rätsel gelöst ist, werden die Gewinner mit neuen Münzen in der digitalen Währung belohnt, die sie verifizieren. 

Dieser Verifizierungsprozess ist wird auch als Krypto-Mining bezeichnet, weil bei diesem Verfahren neue Krypto-Münzen “geschürft” werden. Der technische Begriff dafür lautet “Proof of Work”. Einigen Schätzungen zufolge ist die Menge an Energie, die jedes Jahr beim Mining verbraucht wird, vergleichbar mit den jährlichen Emissionen ganzer Länder. 

Jährliches Energiebedarf der Bitcoin-Blockchain. – Quelle: https://digiconomist.net/bitcoin-energy-consumption

Ethereum will sich von diesem stromhungrigen Verfahren abwenden. Durch den Zusammenschluss wird die Blockchain auf ein alternatives System namens “Proof of Stake” umgestellt, das viel weniger Energie benötigt. In einem Proof-of-Stake-System verbrauchen die Computer keine Energie, um Transaktionen zu verifizieren. Stattdessen zahlen Krypto-Investoren eine bestimmte Anzahl digitaler Münzen in einen gemeinsamen Pool ein und nehmen damit an einer Lotterie teil. Jedes Mal, wenn ein Austausch stattfindet, wird ein Teilnehmer aus der Lotterie ausgewählt, um die Transaktion zu verifizieren und die Belohnung zu gewinnen. 

“Der Unterschied bei der Hardware und dem Energieverbrauch ist so signifikant”, sagte Preston Van Loon, ein Entwickler, der an der Merge arbeitet, der “New York Times”. “Als die NFTs aufkamen, sagten die Leute: ‘Ich hätte gerne eine NFT, aber es fühlt sich an, als würde ich einen Wald abbrennen.'”

Die Umstellung auf Proof of Stake könnte auch dazu beitragen, ein weiteres großes Problem von Ethereum zu lösen: die erheblichen Gebühren, die für die Nutzung des Netzwerks anfallen. Ethereum kann jeweils nur eine bestimmte Menge an Aktivitäten bewältigen. Wenn es also eine Nachfrage nach der Plattform gibt, steigt der Preis für ihre Nutzung. Jeder, der Ether verschickt, muss eine “Gasgebühr” bezahlen – eine Transaktionsgebühr, die zeitweise auf bis zu 200 Dollar angestiegen ist. 

Der Merge wird dieses Problem nicht sofort beseitigen, aber die Entwickler sagen, dass er eine wichtige Grundlage für künftige Upgrades zur Minimierung der Gebühren schaffen wird. 

Aber eine Änderung dieses Ausmaßes könnte Ethereum auch anfällig für Hacks oder andere Störungen machen, sagen einige Krypto-Experten. “Jedes Mal, wenn man Änderungen an einem komplexen System vornimmt, muss es zwangsläufig unbeabsichtigte Konsequenzen geben”, sagte Christopher Calicott, ein Krypto-Venture-Investor. 

Ein Großteil der Kritik wird zumindest teilweise durch Eigeninteresse genährt. Viele der lautstarken Gegner von Merge sind Unternehmen, die teure Rechenzentren gebaut haben, um Ether im Proof-of-Work-System zu schürfen. 

Die Ursprünge von The Merge reichen bis in die Zeit der Gründung von Ethereum zurück. Buterin sprach bereits 2014 die Möglichkeit eines Wechsels zum Proof of Stake an, aber zu diesem Zeitpunkt war das System noch nicht getestet. Die erfolgreichste Kryptowährung war Bitcoin, die ein Proof-of-Work-System verwendet. 

Seitdem haben viele neuere Kryptowährungen den Proof of Stake erfolgreich eingesetzt. Ethereum-Programmierer arbeiten seit mindestens vier Jahren ernsthaft an der Umstellung. Die Arbeit ist komplex, und der Fortschritt zeigte sich nur langsam. Die Ingenieure mussten eine neue Blockchain konstruieren und Tests durchführen, um Sicherheitslücken oder andere technische Fehler zu finden, die den Übergang stören könnten. 

Eine gemeinnützige Stiftung namens Ethereum Foundation hilft bei der Überwachung der Plattform. In Wirklichkeit wird Ethereum jedoch von einer losen Gruppe von Ingenieuren auf der ganzen Welt betrieben; keine Behörde von oben hat den Merge orchestriert. In regelmäßigen Abständen treffen sich die Programmierer in öffentlich gestreamten Videoanrufen, um technische Aspekte der Umstellung zu diskutieren. 

Als die Fusion in diesem Jahr anstand, erwarteten Krypto-Enthusiasten einen Starttermin im Juni. Dann wurde die “The Merge” auf August verschoben. Jetzt ist er für den 15. September 2022 angesetzt.

In der Kryptowelt wurden die Verzögerungen einem “running gag”. Schon früh bauten die Ingenieure eine so genannte “Schwierigkeitsbombe” in den Ethereum-Code ein. Sie sollte dafür sorgen, dass sie Wort halten müssen: Nach einer bestimmten Zeit würde die Bombe hochgehen und das traditionelle Mining Ethereum-Netzwerk so radikal zu stören, damit einen Umstieg auf Proof of Stake erzwungen wird.. Aber jedes Mal, wenn die Bombe explodieren sollte, haben die Ingenieure ein neues Stück Code entwickelt, um sie zu entschärfen. 

“Wir machen das nicht leichtfertig”, sagte Danny Ryan, ein Forscher der Ethereum Foundation, der seit 2017 an der Plattform arbeitet. “Es gab unzählige technische und akademische Tests und Überprüfungen. 

Im Dezember 2020 machten die Ethereum-Programmierer einen großen Schritt in Richtung Merge, indem sie eine Kryptoplattform namens Beacon Chain veröffentlichten, ein Proof-of-Stake-System, das die Grundlage für ein verbessertes Ethereum bilden soll. Nach zwei Jahren der Erprobung soll die Beacon Chain Mitte September endlich in Ethereum integriert werden – der Zusammenschluss, der dem Prozess seinen Namen gibt. 

Je näher der Merge rückt, desto besorgter sind Unternehmen und Unternehmer, die ein finanzielles Interesse am Ethereum-Mining haben. Das Krypto-Mining hat sich zu einem Multimilliarden-Dollar-Geschäft entwickelt, das von börsennotierten Unternehmen dominiert wird. 

In einem kürzlich veröffentlichten Unternehmensbericht erklärte Hive Blockchain, ein Krypto-Mining-Unternehmen, das sowohl mit Bitcoin als auch mit Ethereum Einnahmen erzielt, dass ein Wechsel zu Proof of Stake “unser Mining-Geschäft weniger wettbewerbsfähig oder weniger profitabel machen könnte”.

Einige Ethereum-Schürfer schlagen zurück. Chandler Guo, der früher einen Ethereum-Mining-Betrieb in China leitete, hat eine Gruppe von Ingenieuren mobilisiert, die an einer alternativen Währung arbeiten, die mit dem verbesserten Ether konkurrieren soll. 

Trotz des Widerstandes scheint die Zusammenführung kurz vor dem Abschluss zu stehen. Ein letzter Test, die so genannte “Goerli-Fusion”, wurde diesen Monat erfolgreich abgeschlossen. 

Danny Ryan, der Ethereum-Forscher, sagte, er wolle sThe Mergich persönlich mit einigen Kollegen versammeln, um die eigentliche Fusion zu feiern, die den Höhepunkt von fünf Jahren seines Berufslebens darstellt. 

Update (6. September):
Die erste Phase dieses Prozesses wurde soeben auf der ETH PoS Blockchain durch das Bellatrix-Upgrade erfolgreich eingeleitet. Bellatrix verbindet die bestehende Proof-of-Work-Blockchain mit der neuen Proof-of-Stake-Blockchain. Das Upgrade sorgt dafür, dass die Mehrheit der Betreiber von Ethereum-Nodes dazu bewegt werden, ihren Konsensus-Client umzustellen. Auf Bellatrix folgt dann das Paris genannte Update für die noch auf Proof of Work laufende Netzwerkschicht. Hier ist das Erreichen eines festgelegten Schwierigkeitswerts beim Mining ausschlaggebender Trigger, um Proof of Work bei Ethereum dem energiehungrigen Proof of Work ein Ende zu bereiten. Die “Difficulty” gibt an, wie viele Hashwerte ein Miner im Durchschnitt produzieren muss, bis er einen gültigen zur Blockproduktion findet.

Sobald der Wert der “Terminal Total Difficulty” von 58,75 Trilliarden erreicht ist, soll das weitere Schürfen unmöglich sein. Der nächste Block werde dann, so das Update funktioniert, im Proof-of-Stake-Verfahren erzeugt. Wann genau der Block mit der Zielschwierigkeit erzeugt wird, hängt von der Leistung ab, die sich zum Schürfen versammelt. Nach einem Tweet von Ethereum-Erfinder Vitalik Buterin bleibt es beim Zeitraum zwischen dem 13. und dem 15. September, um das Beacon-Netz mit PoS mit dem Main-Netz zu verschmelzen.

Quellen:

Ethereum.org: Die Zusammenführung

The New York Times: David Yaffe-Bellany – The Crypto World Can’t Wait for ‘the Merge’

FAZ: Sarah Huemer: Krypto geht auch klimafreundlich

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