In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf Zero-Knowledge Proofs (ZKPs), einen der wichtigsten, aber am wenigsten verstandenen technologischen Durchbrüche in unserer Branche. Wir werden das Wachstum, die Akzeptanz, den Zustand des Netzwerks und die Wettbewerbsdynamik sowohl auf Anwendungs- als auch auf Infrastrukturebene im Zusammenhang mit ZKPs untersuchen.
Warum ist ZK wichtig?
Damit sich Kryptoanwendungen weltweit durchsetzen können, müssen die Blockchains, auf denen sie basieren, skalierbarer und effizienter werden. Für Ethereum, die größte Layer-1-Blockchain, und ihre Community hat dies zu einer strategischen Umarmung von Layer-2-Skalierungslösungen geführt.
L2s wie Optimism, Arbitrum und Base waren die erste Innovationswelle in diesem Bereich, und sie sind seitdem zu den wichtigsten Plattformen für Krypto-Nutzer und -Anwendungen geworden, die Milliarden von Dollar an Wert einbringen und Millionen von aktiven Adressen anziehen.
Gleichzeitig stellen Zero-Knowledge Proofs (ZKPs) einen weiteren entscheidenden Durchbruch bei der Skalierung von Lösungen dar, da sie theoretisch eine Leistung bieten, die weit über die bestehende Infrastruktur hinausgeht und eine breite Palette neuer Anwendungen ermöglicht. Obwohl sie noch in den Kinderschuhen stecken, verdienen die schnellen Fortschritte in diesem Bereich unsere Aufmerksamkeit.
Obwohl es noch früh ist, stützen die On-Chain-Daten das Argument, dass der Kryptowährungssektor eine signifikante Verlagerung hin zu Zero-Knowledge Proofs (ZKPs) durchläuft, beginnend mit ZKP-Anwendungen und gefolgt von ZKP-unterstützter Infrastruktur wie Rollups.
Ein besonderer Dank geht an die Teams von NEBRA und OurNetwork sowie an die wichtigsten Datenlieferanten Jackie (Dune) und Brandyn (OurNetwork). Ohne ihre Unterstützung wäre diese Analyse nicht möglich gewesen. Werfen wir nun einen Blick auf die Daten, die diesen Wandel veranschaulichen.
ZKP: Industrie Gesundheit
Die Gesamtausgaben für Zero-Knowledge Proofs (ZKPs) von Layer-2-Lösungen haben 60 Millionen Dollar überschritten.
Die gesamten Abwicklungsgebühren (TSF), die von ZKP-Projekten an Ethereum L1 gezahlt wurden, haben 60,4 Mio. $ überschritten, was eine signifikante Annahme im Laufe der Zeit zeigt. Im Dezember 2023 erreichten die TSF einen Spitzenwert von 15 Millionen US-Dollar. In den letzten 30 Tagen betrug die TSF für die ZKP-Verifizierung auf Ethereum L1 nur 150.000 US-Dollar, was den Fortschritt bei der Kostensenkung durch technologische Optimierungen widerspiegelt.
Die Zahl der aktiven Adressen, die die ZKP nutzen, stieg in den Jahren 2023 und 2024 stetig an und erreichte im März dieses Jahres mit 7,6 Millionen ihren Höhepunkt. Trotz eines Rückgangs auf 4,8 Millionen aktive Adressen im Juli 2024, der einen Jahrestiefststand markierte, verdoppelte sich die Zahl der aktiven Adressen im Jahresdurchschnitt gegenüber dem Monatsdurchschnitt 2023 von 3,2 Millionen, trotz einer allgemeinen Marktabschwächung im Sommer.
Im letzten Monat wurden über 1,5 Millionen Proofs generiert, aber die Anzahl der ZK-Proofs, die im Jahr 2024 auf L1-Blöcken abgerechnet wurden, ist zurückgegangen, nachdem sie im Dezember 2023 einen Höchststand von 189.280 erreicht hatte.
Dieser Trend ist in erster Linie auf einen leichten Rückgang der Nachfrage (aktive Nutzer) zurückzuführen, vor allem aber auf den technologischen Fortschritt. zkRollups hat neue Technologien wie die Proof-Aggregation eingeführt, um die Anzahl der Proofs und TSF zu reduzieren.
ZKP: Projekt Trends
Linea hat 23,2 Millionen ZKP-Transaktionen von 5,5 Millionen Nutzern generiert.
Was die Akzeptanz der ZKP-Nutzer betrifft, so ist Linea eine „erfolgreiche“ Kette. In den letzten 30 Tagen führte diese L2 die Rangliste mit 1,77 Millionen eindeutigen aktiven Adressen an, gefolgt von zkSync mit 1,3 Millionen und Scroll mit 950.000.
Im Dezember 2023 stiegen die ZKP-Ausgaben von Linea für L1 auf 12,8 Millionen Dollar und machten damit fast 85 % der ZKP-Ausgaben aller Projekte in diesem Monat aus – ein Rekordhoch, das vor allem auf Lineas Voyage XP-Programm zurückzuführen ist. Seit kurzem, im Jahr 2024, dominiert Scroll die TSF-Zahlungen an L1, wobei die Kosten durch ein geplantes Upgrade am 21. August weiter sinken dürften.
ZKP: Infrastruktur und Anwendungen
Die Zahl der von der Infrastruktur ausgelösten ZKP-Transaktionen übersteigt die der von den Anwendungen ausgelösten um mehr als das 250-fache.
Bislang haben 16,6 Millionen Adressen ZKP-Transaktionen über die Infrastruktur, insbesondere zkRollups, ausgelöst, während nur 62.780 Adressen ZKP-Transaktionen über Anwendungen ausgelöst haben.
Für diesen starken Kontrast gibt es mehrere Hauptgründe.
Erstens haben die OFAC-Sanktionen vom August 2022 gegen Tornado Cash, eine wichtige Anwendung, die ZKPs für den Schutz der Privatsphäre nutzt, dazu geführt, dass es für US-Bürger illegal ist, Tornado Cash zu nutzen, was zu einem Rückgang der ZKP-Nutzung in Anwendungen führte.
Zweitens sind die Kosten für jede ZKP-Transaktion auf der Infrastrukturebene deutlich niedriger als auf der Anwendungsebene – Lineas durchschnittliche 30-Tage-Kosten pro Transaktion liegen bei 0,00034 Dollar.
Selbst die teuerste ZKP-Infrastruktur, Polygon zkEVM, ist mit durchschnittlichen Kosten pro Transaktion von 0,03 US-Dollar immer noch weitaus günstiger als die besten ZKP-Anwendungen.
Nachdem sich der Staub von den OFAC-Sanktionen gelegt hat, hat die Nutzung von ZKP-Anwendungen wieder zugenommen. Tornado Cash bleibt mit einem 30-Tage-Durchschnitt von 1,0 US-Dollar eine relativ günstige ZK-Anwendung, was die Kosten pro Transaktion angeht.
Obwohl der Vergleich aufgrund der höheren L1-Gebühren nicht vollständig vergleichbar ist, sind die Kosten für Tornado-Transaktionen immer noch etwa 33-mal höher als bei Polygon zkEVM und etwa 3.300-mal höher als bei Linea.
ZKP: Makro-Trends
Die fünf größten Optimistic Rollups dominieren immer noch die zkRollups in Bezug auf aktive Adressen mit einem Verhältnis von 4:1; allerdings nähern sich die zkRollups in diesem Jahr in Bezug auf aktive Adressen der Parität mit Ethereum L1.
Bei den fünf führenden Optimistic Rollups ist die Zahl der aktiven Adressen von 3,8 Millionen im Januar 2024 (also weniger als die 4,8 Millionen bei zkRollups) auf über 17,8 Millionen gestiegen.
Obwohl viele zkRollup-Ketten noch nicht gestartet sind, ist es bemerkenswert, dass diese Lösungen in jedem vollen Monat bereits mehr als die Hälfte der Adressen von Ethereum L1 angezogen haben – im Juli machten die aktiven Adressen von zkRollups immer noch 13 % des Marktanteils von Ethereum L1 und der fünf besten Optimistic Rollups aus.
Im vergangenen Monat belegte Linea mit 1,8 Millionen aktiven Adressen den dritten Platz unter den L2s. Base führte alle L2s mit 11,5 Millionen aktiven Adressen an, dicht gefolgt von Arbitrum mit 5,8 Millionen.
Da L2s effizientere ZKP-bezogene Technologien einführen, ist der Anteil der Gasgebühren, der für ZKP-Vertragsaufrufe ausgegeben wird, tatsächlich auf einen rollierenden 30-Tage-Durchschnitt von 0,14 % gesunken. Dies ist etwa 100-mal niedriger als die Rekordspitzen im Dezember 2023, als ZKP-Transaktionen zweimal über 14 % der gesamten Ethereum-Gasgebühren ausmachten.
ZK Proof: Die Proof-Singularität und die von NEBRA ermöglichte Zukunft
Die Schlüsseltechnologie für die Skalierung von Zero-Knowledge Proof (ZKP)-Blöcken ist die Proof-Aggregation, die mehrere Proofs aus verschiedenen Quellen zu einem einzigen rekursiven Proof zusammenfasst, der die Korrektheit dieser Proofs validiert (d.h. ein aggregierter Proof).
Proof-Aggregationsprotokolle wie NEBRA UPA erhöhen die Bandbreite erheblich und reduzieren die Kosten von On-Chain Zero-Knowledge Proofs.
In der aktuellen Version von NEBRA UPA wurden beispielsweise die Kosten für die Überprüfung von Groth16-Beweisen von 300.000 Gas auf 18.000 Gas reduziert – eine Kostenreduzierung um mehr als das 15-fache. Dies ist vergleichbar mit der Art und Weise, wie Datenverfügbarkeitsprotokolle (wie 4844, Celestia, EigenDA und Avail) die Kosten für die Datenverfügbarkeit senken.
Darüber hinaus könnte die Proof-Aggregation das ermöglichen, was Vitalik Buterin die „Proof-Singularität“ genannt hat, bei der jeder Block nur einen einzigen aggregierten Proof enthält. Die Proof-Aggregation wird nicht nur verwendet, um die Kosten der ZKP-Verifizierung auf der Kette zu reduzieren, sondern ermöglicht auch die native Interoperabilität und die gemeinsame Abrechnung zwischen zkRollups.
NEBRAs Einführung von UPA auf dem Ethereum-Mainnet und seinem zukünftigen Rollup-Betriebssystem markiert einen bedeutenden Durchbruch für den gesamten ZK-Bereich. Mit der Ankunft der Proof-Singularität sieht die Zukunft von ZK und Blockchain vielversprechend aus. Stellen Sie sich die Einsparungen vor, wenn Proofs aggregiert werden könnten – Ethereum könnte über 39 Millionen Dollar sparen!
Was ist ein Null-Wissen-Beweis?
Zero-Knowledge Proofs (ZKPs) ermöglichen die Überprüfung beliebiger Berechnungen mit kleinen kryptographischen Beweisen und bieten gleichzeitig Schutz der Privatsphäre. Anwendungen und Infrastrukturen nutzen ZKPs in der Regel auf zwei Arten:
- Schutz der Privatsphäre
- Überprüfbare Berechnungen und Skalierbarkeit
- Nebra
In diesen Fällen werden Zero-Knowledge-Proofs durch die Kombination von benutzerspezifischen Daten mit öffentlichen On-Chain-Daten erzeugt. Diese Beweise werden dann auf der Kette verifiziert, um bestimmte nachfolgende Geschäftslogik auszuführen.
Anwendungen zum Schutz der Privatsphäre:
Was den Datenfluss betrifft, so müssen bei der Verwendung von ZKPs in Anwendungen zum Schutz der Privatsphäre die Beweise auf der Client-Seite generiert werden, um zu verhindern, dass sensible Nutzerinformationen (wie private Schlüssel) preisgegeben werden. Bei diesen Anwendungen übermittelt der vom Benutzer kontrollierte Client (ob ein Browser oder eine auf einem Telefon laufende App) den Beweis direkt an die Blockchain.
Beispiele:
- ZK-basierte Identitätslösungen, wie Worldcoin
- Finanzanwendungen zum Schutz der Privatsphäre, wie Tornado Cash und Railgun
Lösungen skalieren:
Wenn ZKPs für die Skalierung verwendet werden, sind für die Beweiserstellung in der Regel keine sensiblen Nutzerdaten erforderlich. Daher kann die Beweiserstellung an leistungsfähigere Server oder öffentliche Clouds delegiert werden. Einige Skalierungslösungen nutzen GPU-Beschleunigung, um den Durchsatz und die Latenz bei der Prooferzeugung zu verbessern.
Beispiele:
- zkRollups, wie zkSync, Polygon zkEVM, Scroll, Starkware und Linea
- zkCoprozessoren, wie Succinct, RISC Zero, Axiom, Brevis und Lagrange
ZKP-Methodik
Mit diesem Dashboard messen wir drei Schlüsselkennzahlen:
- Total Settlement Fees (TSF): Der Gesamtbetrag an ETH, der von Nutzern oder Skalierungslösungen gezahlt wird, um Zero-Knowledge Proofs auf der Kette zu verifizieren. Diese Gebühren können typischerweise in kryptografisch bedingte Vorkompilierungen aufgeteilt werden, die den EVM aufrufen (siehe unten).
- On-Chain-Transaktionsvolumen: Die Anzahl der Transaktionen, die Zero-Knowledge Proofs verifizieren.
- Anzahl der aktiven Benutzer: Die Anzahl der Nutzer, die ZK-Beweise verwenden.
Wie können wir das messen?
Wir implementierten Abfragen auf den indizierten Daten von Dune für Ethereum, um die Gasausgaben für die ZKP-Verifizierung zu erfassen. Durch die Identifizierung der richtigen Verträge und Transaktionsaufrufmethoden haben wir die relevanten internen Aufrufe ermittelt (siehe die kommentierte Datenmethodik in diesem Abschnitt). Diese Ausgaben stammen hauptsächlich aus dem Aufruf der folgenden Precompiles:
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