Was sind ZK-Rollups (Validity Rollups)?

Im Streben nach skalierbaren Blockchain-Lösungen, die weder Sicherheit noch Dezentralisierung aufs Spiel setzen, haben sich ZK-Rollups – auch bekannt als Validity Rollups – als eine der vielversprechendsten Layer-2-Technologien etabliert. Durch den Einsatz fortschrittlicher Kryptografie ermöglichen sie schnellere, günstigere und datenschutzfreundlichere Transaktionen auf öffentlichen Blockchains wie Ethereum. Aber was genau steckt hinter dieser Technologie – und warum steht sie im Jahr 2025 so sehr im Fokus von Entwicklerteams und Nutzern?

ZK-Rollups: Ein Überblick

ZK-Rollups bündeln hunderte bis tausende Transaktionen außerhalb der Haupt-Blockchain (Off-Chain) und fassen sie zu einem einzigen Datensatz zusammen. Anschließend wird ein kryptografischer Nachweis – ein sogenannter Zero-Knowledge Proof bzw. Validity Proof – an die Hauptkette übermittelt. Dieser Beweis garantiert, dass alle Transaktionen korrekt ausgeführt wurden, ohne dass jede einzelne auf der Blockchain gespeichert werden muss.

Die Zustandsveränderung der Blockchain – also etwa Kontostände oder Smart-Contract-Daten – wird dabei außerhalb der Kette berechnet. Auf der Blockchain selbst landen nur minimale Informationen: der neue Zustand (State Root) und der zugehörige Beweis. Ein Smart Contract auf Ethereum prüft diesen Nachweis und aktualisiert den globalen Zustand, wodurch Transaktionen nahezu in Echtzeit abgeschlossen werden können. Das Ergebnis: deutlich höhere Skalierbarkeit bei gleichbleibend hoher Sicherheit.

Eine technische Einführung findest du im Blog von StarkWare.

Wie funktionieren ZK-Rollups?

Der Prozess eines ZK-Rollups läuft im Wesentlichen in fünf Schritten ab:

1. Off-Chain-Verarbeitung: Transaktionen werden außerhalb der Hauptkette durch sogenannte Operatoren oder Sequencer gesammelt, ausgeführt und validiert.
2. Batching & Proof-Erzeugung: Die validierten Transaktionen werden gebündelt, und aus ihnen wird ein Zero-Knowledge-Beweis generiert, der die Richtigkeit aller Änderungen bestätigt.
3. Einreichung an Layer 1: Der Beweis sowie eine komprimierte Darstellung der Zustandsänderungen werden auf die Haupt-Blockchain übertragen.
4. On-Chain-Verifizierung: Ein Smart Contract prüft die Gültigkeit des Beweises. Ist er korrekt, wird der neue Zustand übernommen.
5. Finalisierung & Aktualisierung: Nutzerkonten und Systemzustände werden entsprechend angepasst – oft innerhalb weniger Minuten.

Dieser Mechanismus sorgt für nahezu sofortige Finalität und schnelle Auszahlungen. Im Gegensatz zu Optimistic Rollups, bei denen es wegen potenzieller Betrugsnachweise zu mehrtägigen Verzögerungen kommen kann, ermöglichen ZK-Rollups einen direkten Zugriff auf Vermögenswerte.

Mehr dazu im Education Hub von Chainlink.

Die Vorteile von ZK-Rollups

1. Skalierbarkeit auf neuem Niveau

Da Rechenoperationen Off-Chain erfolgen und nur kompakte Nachweise on-chain gespeichert werden, schaffen ZK-Rollups ein enormes Transaktionsvolumen bei minimaler Belastung des Netzwerks – was auch die Gasgebühren deutlich senkt.

2. Hohe Sicherheit durch mathematische Beweise

Zero-Knowledge-Proofs garantieren die Korrektheit aller Zustandsänderungen, ohne dass jede einzelne Transaktion überprüft werden muss. Das reduziert Angriffsflächen und sorgt für ein robustes Sicherheitsniveau.

3. Schnelle Finalität & Liquidität

Transaktionen sind in wenigen Minuten abgeschlossen – Nutzer müssen nicht tagelang auf Auszahlungen warten, wie es bei anderen Layer-2-Lösungen üblich sein kann.

4. Perspektiven für Datenschutz

Auch wenn heutige Implementierungen primär auf Skalierung abzielen, bietet die zugrunde liegende Kryptografie das Potenzial für vertrauliche Transaktionen – ein Bereich mit viel Innovationsspielraum. Mehr dazu gibt’s in dieser Podcast-Folge von Zero Knowledge.

Herausforderungen & offene Fragen

Trotz ihres Potenzials sind ZK-Rollups nicht frei von Herausforderungen:

• Aufwendige Proof-Erstellung: Die Berechnung von Zero-Knowledge-Proofs ist technisch anspruchsvoll und rechenintensiv – lange Zeit galt dies als Hürde für den Praxiseinsatz. Fortschritte in Hardware und Algorithmen machen den großflächigen Einsatz ab 2025 jedoch zunehmend realistisch.
• Smart-Contract-Kompatibilität: Während einfache Token-Transfers problemlos funktionieren, ist die Unterstützung komplexer Smart Contracts nach wie vor begrenzt – hier besteht noch Entwicklungsbedarf.
• Verfügbarkeit von Transaktionsdaten: Auch wenn der Beweis on-chain veröffentlicht wird, müssen Nutzer Zugriff auf die zugrundeliegenden Daten haben, um Zustände rekonstruieren oder neue Nodes synchronisieren zu können. Verlässliche Lösungen zur Datenverfügbarkeit sind deshalb essenziell.

Eine vertiefende technische Analyse bietet StarkWares Beitrag zu Validity Rollups.

Der Stand im Jahr 2025

Die Entwicklung rund um ZK-Rollups hat 2025 richtig Fahrt aufgenommen: Immer mehr Blockchains und DeFi-Protokolle setzen auf Validity Rollups oder migrieren aktiv dorthin. Mit dem Dencun-Upgrade von Ethereum Anfang des Jahres wurde insbesondere die Datenverfügbarkeit verbessert – was sowohl Kosten reduziert als auch den Durchsatz steigert.

Projekte wie zkSync, Starknet oder Scroll gehören mittlerweile zu den Treibern dieser Innovationen: Sie liefern leistungsstarke Entwicklerwerkzeuge und verbessern das Nutzungserlebnis spürbar. Wer aktuelle Infos sucht, wird im Rollup Tracker von CoinDesk fündig.

Was Nutzer wissen sollten

ZK-Rollups bieten viele Vorteile – befinden sich aber noch in einer frühen Phase ihrer Entwicklung. Wer mit ihnen interagieren möchte, sollte sich gut über den jeweiligen Projektstatus informieren und verstehen, wie Sicherheitsprüfungen sowie Auszahlungsmechanismen funktionieren.

Ebenso wichtig ist ein sicherer Umgang mit privaten Schlüsseln – gerade bei Layer-2-Lösungen mit direktem Asset-Zugriff.

Mit OneKey Assets sicher verwalten

Mit dem wachsenden Einsatz von Layer-2-Technologien wie ZK-Rollups steigt auch die Bedeutung sicherer Schlüsselverwaltung. Hardware-Wallets wie OneKey bieten hier eine verlässliche Sicherheitslösung – ob beim Interagieren mit Rollup-Netzwerken, der Nutzung dezentraler Anwendungen oder der Verwaltung von Krypto-Vermögen allgemein.

OneKey überzeugt durch eine robuste Sicherheitsarchitektur, Open-Source-Codebasis und Multi-Chain-Unterstützung – damit deine Assets sicher bleiben, egal wie sich das Blockchain-Ökosystem weiterentwickelt.

Für Einsteiger wie Fortgeschrittene ergibt sich so eine zukunftsfähige Kombination aus Effizienz und Sicherheit im Ethereum-Zeitalter.

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Mehr Informationen findest du in der Einführung zu Zero-Knowledge Rollups von Chainlink sowie im ZKP-Leitfaden von Halborn.