Pectra: Ethereum bekommt Account Abstraction, beseitigt Redundanz und legt Basis für Verkle Trees

Noch im Frühjahr soll das große Ethereum-Upgrade Pectra live gehen. Es ist eines der größten Upgrades in der Geschichte von Ethereum. Was exakt drin ist, wird aber nicht einfach zu erklären sein. Es wird technisch werden.

Ethereum-Upgrades folgen einer typischen Choreografie: Erst gehen sie im ersten Testnet live, dann im zweiten, und schließlich, wenn alles glatt läuft, kommen sie im Mainnet an, dem echten Ethereum. Bei Pectra beginnt diese Prozedur Ende Februar; schon im April soll das Upgrade abgeschlossen sein.

Pectra ist eine Art Doppelupgrade. Eigentlich waren zwei Upgrades geplant, Prague und Electra, welche die Entwickler aus organisatorischen Gründen verschmolzen haben.  Dementsprechend fließen zahlreiche Elemente ein. Pectra setzt 11 Ethereum Improvement Proposals (EIPs) um, von denen aber eines, als „Meta EIP“, weitere zehn EIPs enthält.

Das Upgrade soll „Ethereum-Accounts erweitern, die Praxis der Validatoren verbessern, die L2-Skalierung unterstützen, und mehr“, kündigt die Ethereum Foundation an.  Neben sofort spürbaren Verbesserungen legt Pectra auch die Basis für künftige Upgrades, etwa für Verkle Trees, eine Art Heiliger Gral für die Skalierbarkeit.

Wir beschreiben hier die wichtigsten Veränderungen und geben einen kleinen Ausblick, wohin es mit Ethereum nach Pectra gehen wird.

Account Abstraction

Account Abstraction ist eines der heißen Themen für Ethereum seit einigen Jahren. Accounts sollen nicht mehr nur „dumme“ Adressen sein, sondern Smart Contracts, also ebenso programmierbar wie diese. Das eröffnet mehr Möglichkeiten, als man hier aufzählen kann. Man kann Gebühren mit Token anstatt Ether bezahlen, anderen Smart Contracts eine Einzugsermächtigung zu geben, ganz neue Backup-Strategien zu fahren und vieles, sehr vieles mehr.

Im Grunde löst erst Account Abstraction das große Versprechen von Krypto ein, die Wallet „intelligent“ zu machen. Mit am praktischsten ist bisher die „nicht-treuhänderische Kreditkarte„.

An sich wurde Account Abstraction schon vor eineinhalb Jahren mit ERC-4337 freigeschaltet. Es war allerdings die komplizierteste Version, die zur Debatte stand. EIP-4337 bricht Transaktionen in einzelne Operationen auf, leitet sie an einen speziellen Mempool, wo sie von Stakern schließlich wieder zusammengesetzt werden. ERC-4337 war gut, um Account Abstraction weitgehend disruptionslos zu aktivieren, da es keine Hardfork benötigte, aber nur wenige hielten es für das letzte Wort.

EIP-7702 wird nun Account Abstraction auf eine nativere Weise aktivieren. Anstatt wie ERC-4337 neue Wallets zu erfordern, erweitert es bestehende Adressen mit neuen Funktionalitäten. Man nimmt den Account, den man schon hat, und delegiert mithilfe eines neu eingeführten Transaktionsformats gewisse Rechte an eine andere Adresse. Diese Adresse hält den Code bereit, den die eigene Wallet, nun ein Smart Account, ausführt.

Die Ethereum-Entwickler versprechen sich davon, dass es zu einer rascheren Verbreitung von Account Abstraction kommt. In jedem Fall wird es einfacher werden, Wallets zu Smart Accounts aufzurüsten als bisher.

Für Validatoren

Für User dürfte dieser Abschnitt weniger relevant sein. Für Validatoren aber umso mehr. Denn Pectra plant gleich mit drei EIPs (7251, 7002, 6110), den Betrieb von Validatoren zu ändern.

EIP-7251 erhöht die maximale Balance eines Validators von 32 auf 2048 ETH. Bisher musste ein Validator exakt 32 ETH halten. Dementsprechend war die Anzahl der Validatoren stark gestiegen, auf rund 830.000. Dies mag dezentral klingen, sorgt aber für eine große Anzahl von redundanten Validatoren, die von einzelnen Parteien kontrolliert werden, aber Blöcke mit unterschiedlichen Schlüsseln signieren. Wenn überhaupt, dann es ist es eine Dezentralisierung für die Statistik.

Anfangs war die Beschränkung auf 32 ETH aus Sicherheitsgründen nötig, um zu verhindern, dass ein einzelner Validator zu viel Einfluss gewinnt. Heute ist das nicht mehr notwendig. Indem Pectra die Grenze aufhebt, wird es weniger Redundanz im Netzwerk geben, womit etwa der Traffic sinkt. Darüber hinaus wird es auch möglich werden, die Einkünfte des Stakings im selben Validatoren zu thesaurieren.

EIP-7002 erlaubt es Validatoren, unter bestimmten Umständen Auszahlungen einfacher zu erzwingen. Dadurch soll weniger Vertrauen bei der Delegierung notwendig werden, da der Besitzer einen Exit autonom initiieren kann.

EIP-6110 schließlich entfernt eine Verzögerung der Validatoren-Einzahlungen von 2048 Blöcken. Diese war eigentlich im Code, um potenziellen Reorganisationen der Blockchains durchs Mining vorzubeugen. Seit Proof of Stake ist die Verzögerung eine Art Codeleiche, die nun entfernt wird. Damit dauern Einzahlungen nicht mehr neun Stunden, sondern nur noch 13 Minuten.

Weitere Änderungen

Die weiteren EIPs in Pectra werden noch technischer. So erhöht etwa EIP-7691 – laut Ethereum Foundation „die letzte große Änderung“ durch das Upgrade – die „Blob-Kapazität“ um 50 Prozent. Was das bedeutet? Blogs sind ein flüchtiger Datenspeicher auf der Ethereum-Blockchain, in dem Rollups (L2) komprimierte Transaktionsdaten und Beweise ablegen können. Sie werden nach 4096 Epochen – etwa 18 Tagen – gelöscht.

Man kann sich Blobs wie eine Extra-Fahrspur für Busse vorstellen. Indem sie nicht mehr mit anderen Usern um Platz in den Blöcken konkurrieren, sparen die Betreiber der Rollups erhebliche Kosten für Gebühren – wodurch die Gebühren auf den Rollups selbst sinken. Bisher erlaubt Ethereum im Durchschnitt drei und maximal sechs Blobs je Block. EIP-7691 erhöht dies auf durchschnittlich sechs und maximal neun. Dies wird es noch mehr Rollups erlauben, günstig an Ethereum anzudocken und womöglich auch den Platz schaffen, Rollups durch mehr Beweise sicherer zu machen.

Mit EIP-2935 schließlich aktiviert Pectra eine Basis für die Verkle Trees. Das dürfte das sein, was technisch Interessierte am meisten begeistert. Verkle Trees sind eine neue Form des Hashbaums, die es erlaubt, sehr viel kleinere Beweise für die Gültigkeit eines Blocks oder einer Transaktion zu verwenden. Die Details sind komplex und für Nicht-Kryptografen eher ermüdend. Worauf es ankommt, ist, dass Verkle Trees es ermöglichen, Blöcke und Transaktionen zu verifizieren, ohne den gesamten State im Speicher zu halten. Damit werden erstmals wahrhaft „leichte“ Knoten möglich: Clients, die vollkommen autonom Transaktionen verifizieren, aber nur minimal Daten speichern müssen. Dies wäre eine Art Heiliger Gral für eine dezentrale Skalierbarkeit.

EIP-2935 erlaubt nun einem Smart Contract, historische Block-Hashes zu speichern und diese in seine Logik zu integrieren. Bisher geht die Ethereum Virtual Machine (EVM) schlicht davon aus, dass der Client die letzten Block-Hashes hat. Dies ist offensichtlich inkompatibel mit einem Client, der ohne Kenntnis des States direkt mit einem Smart Contract interagiert.

Neben EIP-2935 gibt es noch mindestens drei weitere EIPs für Verkle Trees, die es aber nicht ins Pectra-Upgrade geschafft haben: 4762, 6800 und 7545. Diese sind aber teilweise noch in der Phase des Entwurfs.

Zwar lautete die bisherige Deadline für Verkle Trees „irgendwann 2025“. Aber das dürfte nur schwer einzulösen sein. Wahrscheinlicher ist es, dass Verkle Trees im nächsten oder übernächsten Jahr aktiviert werden. Was die Sache etwas langatmiger, aber nicht weniger aufregend macht.