Kapitel 12: Technische Architektur
12.1 Architekturübersicht
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│ Anwendungsschicht (DApp, Fay-Schnittstelle, │
│ Governance-UI) │
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│ Layer 2: ZK Rollup (Hochfrequente │
│ Transaktionsverarbeitung) │
│ - Beitragsaufzeichnungen, Vertrautheits- │
│ aktualisierungen, tägliche Interaktionen │
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│ Layer 1: Substrate-Dedizierte Chain │
│ (Settlement & Konsens) │
│ - State-Root-Verankerung, Identitäts- │
│ verwaltung, Governance-Abstimmungen │
├─────────────────────────────────────────────┤
│ Identitätsschicht: DID + PKI + ZKP │
└─────────────────────────────────────────────┘
12.2 Technologieauswahl-Vergleich
Während der Diskussion wurden mehrere Ansätze evaluiert:
| Ansatz | Vorteile | Nachteile | Schlussfolgerung |
|---|---|---|---|
| Ethereum Mainnet | Ausgereiftes Ökosystem, hohe Sicherheit | Hohe Gas-Gebühren, niedriger TPS (15–30) | Nicht geeignet für hochfrequente Aufzeichnung im Bevölkerungsmaßstab |
| Ethereum L2 | Reduzierte Gebühren | Weiterhin durch Ethereum-Ökosystem eingeschränkt | Alternative |
| DAG (IOTA/Nano) | Hoher Durchsatz, keine Gebühren | Schwache Konsenssicherheit | Unzureichende Sicherheit |
| Substrate Custom Chain | Vollständig anpassbar, keine Gas-Gebühren | Erfordert Aufbau eines eigenen Ökosystems | Empfohlen |
Das Gas-Gebühren-Problem
Gas-Gebühren sind die Rechenkosten pro Transaktion auf öffentlichen Chains wie Ethereum. Wenn die gesamte Bevölkerung täglich große Mengen an Mikro-Beitragsaufzeichnungen generiert, wäre die Aufzeichnung jeder einzelnen on-chain unerschwinglich teuer. GMC erfordert eine kostenlose oder extrem kostengünstige Aufzeichnungsmethode.
Das Durchsatz-Problem
Das Ethereum-Mainnet verarbeitet ungefähr 15–30 TPS. Für Beitragsaufzeichnungen von Milliarden Nutzern weltweit ist dieser Durchsatz bei weitem nicht ausreichend.
12.3 Substrate-Dedizierte Chain
Warum Substrate
- Vollständig anpassbarer Konsens: Entwurf eines Konsensalgorithmus, der speziell für Beitragsaufzeichnung geeignet ist
- Keine Gas-Gebühren: Kann für gebührenfreie Transaktionen konzipiert werden
- Anpassbare Governance-Module: Natürlich geeignet für Gemeinschaftskonsens
- Polkadot-Interoperabilität: Kann über Relay-Chains mit anderen Chains interoperieren
- Modular: Runtime-Module nach Bedarf zusammenstellen
Begründung
Die einzigartigen Anforderungen von GMC machen allgemeine öffentliche Chains ungeeignet:
- Bevölkerungsweite Teilnahme = extrem hohes Transaktionsvolumen
- Mikro-Beitragsaufzeichnungen = hochfrequente, niedrigwertige Transaktionen
- Keine Gebühren erheben = Beitragsaufzeichnung darf keine finanzielle Belastung werden
- Erfordert benutzerdefinierte Verfallsberechnungen und Vertrautheitsalgorithmen
12.4 ZK Rollup
Kernkonzept
Off-Chain-Ausführung, On-Chain-Verifizierung:
- Tägliche Beitragsaufzeichnungen werden mit hoher Geschwindigkeit auf L2 verarbeitet, ohne Gebühren und mit hohem Durchsatz
- Zero-Knowledge-Beweise von Batch-Aufzeichnungen werden periodisch an L1 übermittelt
- L1 speichert nur komprimierte State-Roots
ZK Rollup vs. Optimistic Rollup
| Eigenschaft | ZK Rollup | Optimistic Rollup |
|---|---|---|
| Verifizierungsmethode | Zero-Knowledge-Beweise (mathematische Garantie) | Fraud-Proofs (Challenge-Periode) |
| Bestätigungszeit | Schnell | Langsam (typischerweise 7 Tage) |
| Sicherheit | Mathematische Garantie | Abhängig von ehrlichen Validatoren |
| Rechenkosten | Hoch | Niedrig |
Wahl: ZK Rollup — ein Reputationssystem erfordert schnelle Bestätigung und mathematisch garantierte Sicherheit.
Aufgabenteilung
- L2-Verarbeitung: Erstellung von Beitragsaufzeichnungen, Echtzeit-MeriToken-Berechnung, Vertrautheitsaktualisierungen
- L1-Verankerung: State-Roots, Identitätsregistrierung/-änderungen, Governance-Abstimmungsergebnisse, Strafaufzeichnungen
12.5 Datenspeicherung
On-chain (L1): Identitätsregister, State-Roots, Governance-Aufzeichnungen, Strafaufzeichnungen
Rollup (L2): MeriToken-Salden und -Chargen, Vertrautheit, Beitragsaufzeichnungen
Off-chain (IPFS usw.): Interaktionsdetails, Beitragsnachweise, große Dateien
12.6 Konsensmechanismus
- Validator-Zulassung: Erfordert eine bestimmte Menge an MeriToken (Reputationssicherheit)
- Validierungsanreize: Validierungsarbeit selbst ist ein Beitrag und kann Merit verdienen
- L1-Konsens: GRANDPA/BABE (Substrate-Standards)
- L2-Konsens: Leichtgewichtiges BFT
12.7 Leistungsschätzungen
Angenommen 1 Milliarde Nutzer, jeder generiert 5 Aufzeichnungen pro Tag:
- Tägliches Transaktionsvolumen: 5 Milliarden Aufzeichnungen
- TPS-Anforderung: ~58.000
- Erfordert: Mehrere parallele Rollup-Instanzen (Sharding), effiziente Beweisgenerierung, verteilte L2-Knoten
12.8 Diskussionsnotizen
Kernentscheidungen in der technischen Architektur:
- Dedizierte Chain statt allgemeiner öffentlicher Chain: Die Anforderungen von GMC sind zu spezialisiert
- ZK Rollup statt Optimistic: Erfordert schnelle Bestätigung und mathematische Garantien
- Geschichtete Speicherung: Eine Balance zwischen Sicherheit und Skalierbarkeit
- Leistung ist die größte Herausforderung: Der Maßstab bevölkerungsweiter Teilnahme ist beispiellos
Dies ist ein Architekturkonzept im Stadium des Diskussionsentwurfs; die tatsächliche Implementierung muss basierend auf technologischen Entwicklungen angepasst werden.