Von Beam Chain zu Lean Ethereum: Eine eingehende Analyse der Auswirkungen der Lean-Roadmap auf das Ethereum-Ökosystem

Autor: Zhixiong Pan

Originaltitel: Das nächste Jahrzehnt von Ethereum: Von Beam Chain bis zur umfassenden Aufrüstung von Lean Ethereum

Ethereum Foundation hat zum zehnjährigen Jubiläum (also Ende Juli 2025) offiziell einen neuen technischen Fahrplan namens „Lean Ethereum“ vorgestellt. Das Hauptziel dieses Fahrplans ist es, eine schlankere, sicherere und effizientere Basisschicht für Ethereum zu schaffen, um eine solide technische Grundlage für die Entwicklung von Ethereum in den nächsten zehn Jahren und darüber hinaus zu bieten.

Was ist Lean Ethereum?

Lean Ethereum wurde von dem leitenden Forscher der Ethereum Foundation, Justin Drake, vorgeschlagen. Das Hauptkonzept besteht darin, das Protokolldesign stark zu vereinfachen und quantenresistente kryptografische Technologien einzuführen, um eine extreme Leistungssteigerung des Ethereum-Netzwerks (Millionen Transaktionen pro Sekunde) sowie quantensichere Sicherheit zu erreichen.

Der Kern des Lean Ethereum-Fahrplans zeigt sich hauptsächlich in den folgenden zwei Schlüsselprojektgruppen.

1. Lean Consensus (ehemals Beam Chain)

Lean Consensus ist das Herzstück und die Grundlage von Lean Ethereum. Ursprünglich „Beam Chain“ genannt und während der Devcon 2024 öffentlich vorgestellt (sogar als Eth 3.0 bezeichnet), wurde es später offiziell in „Lean Consensus“ umbenannt. Diese Projektgruppe konzentriert sich auf das neue Design der Konsensschicht (Beacon Chain) von Ethereum.

Die Hauptziele von Lean Consensus umfassen:

• Blitzschnelle Bestätigung: Die Blockzeit wird auf etwa 4 Sekunden verkürzt, mit einer endgültigen Bestätigung in etwa 12 Sekunden.

• Erhöhte Dezentralisierung: Die Mindestmenge für Validatoren wird von 32 ETH auf 1 ETH gesenkt, wodurch die Einstiegshürde für die Teilnahme am Konsens erheblich reduziert wird.

• Post-Quantum-Sicherheit: Einführung von hashbasierten Signaturtechnologien, um die Konsensschicht gegen zukünftige Bedrohungen durch Quantencomputer zu schützen.

• On-Chain-Leichtgewichtsverifizierung: Verwendung von SNARK-Technologie zur effizienten Überprüfung des Chain-Status, sodass jeder Node die Integrität der Blockchain einfach verifizieren kann.

• Netzwerkoptimierung: Optimierung der Netzwerkeffizienz durch neue P2P-Protokolle wie Gossipsub v2.0.

• Aggregierte Beweistechnologie: Verwendung von Hash-Aggregatsignaturen zur Reduzierung des Netzwerkverkehrs und zur Steigerung der Verifizierungseffizienz.

Lean Consensus ist derzeit das Flaggschiffprojekt von Lean Ethereum und verfügt über regelmäßige öffentliche Meetings (Lean Calls), die alle paar Wochen stattfinden und tiefgehende technische Updates und Diskussionen bieten. Zu den Kernmitgliedern des Teams gehören Justin Drake, Dmitry Khovratovich, Will Corcoran und andere.

2. PQ (Post-Quantum Cryptography) Projektgruppe

Die PQ-Projektgruppe konzentriert sich auf die Weiterentwicklung der Kryptografie, mit dem Ziel, die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Ethereum auch im Zeitalter der Quantencomputer zu gewährleisten. Die Hauptforschungsrichtungen der PQ-Projektgruppe sind:

• Hash-Signaturalgorithmen: Ersetzen der aktuellen elliptischen Kurvensignatur durch quantenresistente Hash-Signaturverfahren.

• Optimierung von Datencommitments: Übergang von den aktuellen KZG-Polynomial-Commitments zu Hash-Commitments, um die Datensicherheit der Chain zu erhöhen.

• Zero-Knowledge-Proofs (ZKP): Entwicklung effizienter SNARK/STARK-Schaltungen für Hash-Algorithmen zur Statusverifizierung.

• Formale Verifizierung: Strenge formale Verifizierung der neuen kryptografischen Verfahren, um die Korrektheit von Implementierung und Protokolldesign sicherzustellen.

Zu den Kernmitgliedern der PQ-Projektgruppe gehören Will Corcoran, Antonio Sanso, George Kadianakis und andere. Die Gruppe wird gemeinsam von internen Forschern der Ethereum Foundation und externen akademischen Experten vorangetrieben.

3. Lean Data und Lean Execution

Neben den oben genannten beiden Kernprojektgruppen gibt es bei Lean Ethereum noch zwei wichtige, aber nicht eigenständig operierende Projektgruppen: Lean Data und Lean Execution.

Lean Data

Lean Data konzentriert sich auf die Verbesserung der Leistungsfähigkeit der Datenverfügbarkeitsschicht, zum Beispiel durch folgende Maßnahmen zur erheblichen Steigerung der Daten-Durchsatzkapazität auf der Ethereum-Chain:

• PeerDAS v1 und v2: Implementierung von verteiltem Data Availability Sampling zur erheblichen Steigerung des Datendurchsatzes.

• BPO (Blob Parameter Only) Mechanismus: Automatische Anpassung der Datenspeicherparameter zur schrittweisen Erhöhung der On-Chain-Datenkapazität.

• FullDAS und Mempool-Sharding: Weitere Optimierung der Datenübertragung und Speichereffizienz.

Das endgültige Ziel von Lean Data ist die Realisierung von Teragas-Datenübertragungen, um den zukünftigen Bedarf zahlreicher Layer2-Anwendungen zu unterstützen.

Lean Execution (auch bekannt als EVM 2.0)

Lean Execution widmet sich der vollständigen Neugestaltung der Ethereum Virtual Machine (EVM) mit dem Ziel, eine schlanke, effiziente und Zero-Knowledge-Proof-freundliche neue Ausführungsumgebung zu schaffen. Die Hauptforschungsrichtungen umfassen:

• zkVM auf Basis der RISC-V-Architektur: Schlanker Befehlssatz, geringerer Beweisaufwand.

• Echtzeit-Zero-Knowledge-Proofs: Erhöhung der Geschwindigkeit der Beweiserstellung, um Echtzeitverifizierung zu ermöglichen.

• Kompatibilität und Migrationspfad: Schrittweise Einführung der neuen zkVM, paralleler Betrieb mit der bestehenden EVM, schließlich vollständiger Übergang.

• Hardwarebeschleunigung: Erforschung von Zero-Knowledge-Proof-Beschleunigungslösungen auf Basis spezialisierter ASICs oder FPGAs.

Die Fortschritte von Lean Data und Lean Execution werden derzeit hauptsächlich über den offiziellen Blog der Ethereum Foundation, Protokoll-Updates und die Ethereum-Entwickler-Community (Ethereum Magicians) kommuniziert.

Die langfristige Bedeutung von Lean Ethereum

Der Lean Ethereum-Plan ist eine bedeutende strategische Ausrichtung der Ethereum Foundation für die Entwicklungsroute der nächsten zehn Jahre. Lean Consensus als zentrale Säule sorgt durch effizienteres Protokolldesign für die Sicherheit und Skalierbarkeit der Chain; das PQ-Projekt bildet die Verteidigungslinie gegen Bedrohungen durch Quantencomputer; Lean Data und Lean Execution gewährleisten jeweils die Steigerung des On-Chain-Datendurchsatzes und der Ausführungsleistung von Smart Contracts.

Diese schlanke, effiziente und sichere neue Architektur soll das Ethereum-Mainnnet zu einer globalen Vertrauensinfrastruktur machen, die Jahrzehnte oder sogar Jahrhunderte Bestand hat und das zukünftige riesige Ökosystem dezentraler Anwendungen trägt.

Wie kann man teilnehmen?

Die Ethereum Foundation lädt über die offizielle Lean Ethereum-Website, das GitHub-Repository, öffentliche Lean Calls und die Ethereum Magicians Community Mitglieder der Community, Forscher und Entwickler zur gemeinsamen Teilnahme ein.