Was ist Ethereum?

Ethereum ist ein öffentliches Blockchain-Netzwerk. Es erfasst nicht nur Übertragungen eines nativen Assets, sondern erlaubt Entwickelnden auch, Programme auf die Blockchain zu bringen, lässt die am Netzwerk beteiligten Computer diese Programme nach gemeinsamen Regeln ausführen und bewahrt den danach erreichten Zustand.

Diese Onchain-Programme werden üblicherweise Smart Contracts genannt. Das native Asset von Ethereum heißt Ether (ETH) und wird unmittelbar vom Netzwerkprotokoll erfasst. Mehrere Smart Contracts, eine Weboberfläche und weitere Dienste können zusammen eine Anwendung bilden; Token-Standards wiederum lassen verschiedene Programme bestimmte digitale Einheiten auf gemeinsame Weise behandeln. Ethereum stellt eine gemeinsame Ausführungs- und Buchungsumgebung bereit — es ist nicht der Betreiber einer bestimmten Anwendung oder eines bestimmten Tokens.

Ein gemeinsam gepflegter Netzwerkzustand

Ethereum-Nodes bewahren und prüfen einen fortlaufend aktualisierten Netzwerkzustand. Dieser Zustand lässt sich als die Aufzeichnungen verstehen, die das Netzwerk derzeit anerkennt: wie viel natives Asset ein Konto hält, welchen Code ein Contract bereitgestellt hat und welche Daten ein Contract speichert.

Ethereum-Konten gliedern sich in externe Konten und Contract-Konten. Ein externes Konto löst Vorgänge durch Signatur mit einem privaten Schlüssel aus; ein Contract-Konto führt dagegen seinen Code aus, wenn es eine Transaktion oder den Aufruf eines anderen Contracts erhält. Beide haben Adressen, doch die Art der Kontrolle unterscheidet sich: Eines beruht auf einer gültigen Signatur, das andere auf Programmregeln.

Nodes verändern die Aufzeichnungen nicht jeweils nach Belieben. Sie prüfen Transaktionen und führen Code nach demselben Protokoll aus und bestätigen die Blockreihenfolge nach den Konsensregeln, die darüber entscheiden, welcher Abschnitt der Blockhistorie angenommen wird. Nur regelkonforme Zustandsänderungen werden akzeptiert.

Wie eine Transaktion den Zustand ändert

Eine Transaktion ist eine von einem externen Konto signierte und beim Netzwerk eingereichte Vorgangsanfrage. Sie kann ETH an eine andere Adresse übertragen, einen Contract bereitstellen oder einen bereits vorhandenen Contract aufrufen.

Eine Transaktion enthält üblicherweise die sendende Seite, das Empfangsziel, einen Wert, die an den Contract zu übergebenden Daten, eine Folgenummer, die eine Mehrfachverarbeitung verhindert, sowie die Ausführungsgebühr, die die sendende Seite zu tragen bereit ist. Nach Erhalt einer Transaktion prüfen Nodes zunächst Signatur und Format; anschließend nimmt eine vorschlagende Partei die geeigneten Transaktionen in einen Kandidatenblock auf.

Die Transaktionen eines Blocks werden in einer festgelegten Reihenfolge ausgeführt. Jede setzt am Zustand nach der vorherigen Ausführung an, weshalb die Reihenfolge das Ergebnis beeinflussen kann. Gelingt ein Contract-Aufruf, werden Guthaben oder Contract-Daten gemäß Code aktualisiert; scheitert die Ausführung, werden die beabsichtigten Zustandsänderungen zurückgenommen, doch die bereits verbrauchten Rechenressourcen können dennoch Gebühren verursachen.

Die gemeinsame Ausführung von Smart Contracts

Ein Smart Contract ist auf Ethereum bereitgestellter Code samt zugehörigen Daten. Nach einem Aufruf durch Nutzende oder einen anderen Contract verarbeiten die Ausführungsclients im Netzwerk die Anweisungen nach denselben Regeln, sodass ein Ergebnis entsteht, das andere Nodes nachrechnen und prüfen können.

Die Regelumgebung, die diese Anweisungen ausführt, heißt Ethereum Virtual Machine (EVM), die virtuelle Maschine von Ethereum. Die EVM legt fest, wie Code Daten liest, rechnet und den Zustand aktualisiert. Sie ist kein einzelner physischer Computer, sondern ein Satz gemeinsamer Ausführungsregeln, den jeder Node umsetzt.

Ein Contract kann unmittelbar nur Aufrufdaten, den Onchain-Zustand und vom Protokoll zum Lesen zugelassene Informationen nutzen. Er kann nicht selbst beliebige Webseiten aufrufen; sind Offchain-Daten erforderlich, müssen diese üblicherweise von einer externen Partei oder von einem Dienst bereitgestellt werden, der externe Informationen gezielt auf die Blockchain einreicht — einem Oracle. Selbst wenn alle Nodes dasselbe Ausführungsergebnis erhalten, heißt das nicht, dass die eingespeiste Offchain-Information zwangsläufig wahr war.

Welche Rolle ETH im Netzwerk hat

ETH wird unmittelbar vom Ethereum-Protokoll erfasst. Es ist kein Token, das von einem Smart Contract nach einer Schnittstelle für fungible Token wie ERC-20 ausgegeben wird.

ETH lässt sich zwischen Adressen übertragen und dient außerdem der Zahlung der Gas-Gebühr, die das Netzwerk für die Ausführung von Transaktionen erhebt. Gas misst die Rechenressourcen, die ein Vorgang verbraucht; die endgültige Gebühr hängt zusätzlich vom geltenden Gas-Einzelpreis ab. Beim Senden von Token oder Aufrufen einer Anwendung benötigen Nutzende üblicherweise weiterhin natives ETH, um die Ausführungsgebühren im Ethereum-Mainnet zu zahlen.

ETH dient ebenso dem Proof-of-Stake-Mechanismus von Ethereum. Eine validierende Partei sperrt eine festgelegte Menge ETH, um sich an Blockvorschlag und -bestätigung zu beteiligen, und kann bei korrekter Erfüllung Protokollbelohnungen erhalten oder bei Verstößen und bestimmten Versäumnissen Strafen. ETH zu halten macht ein Konto nicht automatisch zu einer validierenden Partei und ist nicht gleichbedeutend damit, das Ethereum-Netzwerk zu besitzen oder Verwaltungsrechte über eine Anwendung zu haben.

Proof of Stake und eine gemeinsame Historie

Ethereum nutzt Proof of Stake, um zu bestimmen, wer einen Block vorschlägt, wie andere validierende Parteien ihn prüfen und welchen Abschnitt der Historie das Netzwerk annimmt, wenn konkurrierende Zweige auftreten. Validierende Parteien senden Protokollstimmen zu Blöcken und Prüfpunkten; sind die erforderlichen Bedingungen erreicht, kann ein Block eine stärkere Bestätigung erhalten und endgültig werden.

Ausführung und Konsens tragen verschiedene Aufgaben: Ausführungsregeln bestimmen, wie eine Transaktion den Zustand ändert, Konsensregeln bestimmen, in welcher Blockreihenfolge Transaktionen in die gemeinsame Historie eingehen. Ein Node muss einen Ausführungsclient und einen Konsensclient betreiben, die zusammenwirken, um das aktuelle Ethereum-Protokoll vollständig zu prüfen.

Die Finalisierung erhöht Kosten und Schwierigkeit, eine bereits bestätigte Historie umzustoßen, bedeutet aber nicht, dass jedes Anwendungsergebnis risikolos ist. Contract-Schwachstellen, fehlerhafte Freigaben, unzutreffende Eingaben oder Verwaltungsrechte können weiterhin unumkehrbare Folgen haben.

Ethereum, ETH, die EVM und Token

Diese Namen treten häufig gemeinsam auf, bezeichnen aber Verschiedenes:

• Ethereum ist das Blockchain-Netzwerk und sein Protokoll;
• ETH ist das native Asset dieses Netzwerks;
• die EVM ist die Regelumgebung, der Nodes beim Ausführen von Contract-Code folgen;
• ein Token wird üblicherweise von einem konkreten Smart Contract oder einem anderen Onchain-Programm erfasst;
• eine dezentrale Anwendung besteht üblicherweise aus Smart Contracts, einer Benutzeroberfläche und Offchain-Diensten.

Eine Ethereum-Anwendung zu nutzen bedeutet daher nicht, nur mit ETH in Berührung zu kommen; eine Anwendung kann auch Stablecoins, nicht fungible Token (NFT) oder andere Token verarbeiten. Umgekehrt beweist „Ethereum“ im Namen oder ein ähnliches Adressformat allein nicht, dass ein Asset im Ethereum-Mainnet liegt.

Mainnet, Testnetze und kompatible Netzwerke

Das Ethereum-Mainnet ist das Produktionsnetzwerk, das den realen Netzwerkzustand und natives ETH trägt. Testnetze dienen dagegen Entwicklung und Versuchen, mit eigenem Zustand und Test-Assets ohne die Wertbedeutung des Mainnets.

Andere Blockchains können die EVM ebenfalls umsetzen oder ähnliche Werkzeuge übernehmen, damit ursprünglich für Ethereum geschriebene Contracts leichter übertragbar sind. Sie bleiben eigenständige Netzwerke: mit eigener Blockhistorie, eigenem Gebühren-Asset, eigenem Kontext der Contract-Adressen und eigenen Sicherheitsvorkehrungen. Selbst wenn dieselbe Adresse oder derselbe Contract-Code in mehreren Netzwerken erscheint, gleichen sich Guthaben und Ausführungsergebnisse nicht automatisch ab.

Vor dem Auslösen eines Vorgangs muss eine Wallet das gewählte Netzwerk, die dieses Netzwerk darstellende Chain-Kennung — ihre Netzwerknummer — und die Contract-Adresse bestätigen. Assets ins falsche Netzwerk zu senden oder mit dem falschen Contract zu interagieren lässt sich nicht am Aussehen einer Adresse beurteilen.

Wie Layer 2 mit dem Ethereum-Mainnet zusammenwirkt

Layer 2 bezeichnet eine Gruppe von Erweiterungslösungen, die einen Teil der Transaktionen außerhalb des Ethereum-Mainnets verarbeiten und die zugehörigen Daten oder Ergebnisse danach an das Mainnet einreichen. Sie wollen die Verarbeitungsfähigkeit erhöhen oder die Kosten eines einzelnen Vorgangs senken und dabei eine bestimmte Abwicklungs- oder Datenabhängigkeit von Ethereum beibehalten.

Verschiedene Layer-2-Systeme regeln Transaktionsreihenfolge, Datenveröffentlichung, Nachweisverfahren, Wartezeiten bei Auszahlungen und Störungsbehandlung unterschiedlich. Guthaben und Transaktionen auf einem Layer 2 erscheinen zudem nicht automatisch in einem Mainnet-Konto; die Bewegung zwischen Schichten erfordert üblicherweise eine Bridge oder einen vom Protokoll festgelegten Ein- und Auszahlungsablauf.

„Auf Ethereum aufgebaut“ bedeutet daher nicht, dass alle Vorgänge unmittelbar im Ethereum-Mainnet ausgeführt werden. Um Gebühren, Bestätigungszeiten und Risiken einzuschätzen, ist zuerst zu klären, auf welcher Schicht eine Transaktion tatsächlich stattfindet und über welchen Mechanismus Mittel zwischen den Schichten wandern.

Die Grenze zwischen Protokollfähigkeit und Anwendungsrisiko

Die gemeinsame Ausführungsumgebung von Ethereum erlaubt verschiedenen Entwickelnden, Token, Handelsprotokolle, Verleihprogramme, Spiele und andere Anwendungen bereitzustellen, und lässt Smart Contracts einander aufrufen. Offene Bereitstellung bedeutet aber auch, dass beliebige Parteien einen fehlerhaften, mit Verwaltungsrechten versehenen oder irreführenden Contract veröffentlichen können.

Wenn das Netzwerk bestätigt, dass eine Transaktion dem Protokoll entspricht, zeigt das nur, dass Signatur, Ausführung und Blockaufzeichnung die entsprechenden Regelprüfungen bestanden haben. Es beweist nicht, dass:

• ein Contract der tatsächlichen Absicht der Nutzenden entspricht oder frei von Schwachstellen ist;
• Name, emittierende Partei oder Offchain-Reserven eines Tokens echt sind;
• die von einer Anwendungsoberfläche angezeigten Daten vollständig sind;
• die von einem Oracle gelieferten Offchain-Informationen fehlerfrei sind;
• ein Projekt weiterlaufen oder Offchain-Zusagen einhalten wird.

Bei der Nutzung einer konkreten Anwendung sind weiterhin Netzwerk, Contract-Adresse, Inhalt der Freigaben, Verwaltungsrechte und abhängige Dienste zu prüfen. Eine Blockchain kann Vorgänge innerhalb der Protokollregeln überprüfen; sie kann nicht automatisch alle Offchain-Tatsachen überprüfen.

Häufig gestellte Fragen

Sind Ethereum und ETH dasselbe?

Nein. Ethereum ist das Netzwerk und Protokoll, ETH das native Asset des Netzwerks.

Wird Ethereum von einem Unternehmen kontrolliert?

Ethereum wird nicht unmittelbar von einer einzelnen Datenbankbetreiberin oder einem einzelnen Betreiber verbucht. Mehrere Client-Teams, Node-Betreibende, validierende Parteien, Anwendungsentwickelnde und Nutzende beeinflussen die Entwicklung des Ökosystems, jedoch mit unterschiedlichen Befugnissen; eine Protokolländerung erfordert weiterhin Umsetzung, Übernahme und Abstimmung unter den Netzwerkbeteiligten, sodass das gesamte Netzwerk nicht mit einem einzelnen Unternehmen oder einer einzelnen Website gleichgesetzt werden kann.

Führt jede Transaktion einen Smart Contract aus?

Nicht zwangsläufig. Ein externes Konto kann ETH unmittelbar an ein anderes externes Konto senden. Contract-Code wird ausgeführt, wenn ein Contract bereitgestellt oder aufgerufen wird.

Bedeutet eine als erfolgreich angezeigte Transaktion, dass der Vorgang sicher war?

Nein. Erfolg heißt nur, dass die Transaktion nach den damals geltenden Netzwerk- und Contract-Regeln abgeschlossen wurde. Eine fehlerhafte Freigabe, ein bösartiger Contract oder ein Ergebnis, das nicht den Erwartungen der Nutzenden entspricht, können dennoch erfolgreich onchain geschrieben werden.

Ist ein EVM-kompatibles Netzwerk Ethereum?

Nein. Solche Netzwerke nutzen möglicherweise ähnliche Regeln zur Contract-Ausführung und ähnliche Entwicklungswerkzeuge, doch Netzwerkzustand, validierende Parteien, Gebühren-Asset und Sicherheitsvorkehrungen können völlig unabhängig sein.

Verwandte Begriffe

Lies weiter über Smart Contract, Proof of Stake, Blockchain, Gas-Gebühr und Krypto-Token, oder kehre zum Krypto-Glossar zurück.

Quellen

• Ethereum.org: Was ist Ethereum — grundlegender Umfang von Netzwerk, ETH, Smart Contracts und Anwendungsökosystem.
• Ethereum.org: Konten — externe Konten, Contract-Konten und ihre Kontrollweise.
• Ethereum.org: Transaktionen — Transaktionsfelder, Signatur, Ausführung und Zustandsänderungen.
• Ethereum.org: Ethereum Virtual Machine — Zustandsübergänge der EVM und gemeinsame Ausführungsumgebung.
• Ethereum.org: Proof of Stake — validierende Parteien, Blockvorschlag, Abstimmung und Finalisierung.