Der vorliegende Beitrag analysiert die aktuelle Situation der zeitlichen Differenzierung in Ethereum und vergleicht sie mit alternativen Ansätzen, die bereits in anderen EVM-Kompatiblen Chains umgesetzt wurden. Dabei werden aktuelle EIP-Entwicklungen, empirische Studien zu zeitkritischen Transaktionen und konkrete Implementierungen wie das Dual-Block-Modell von HyperEVM berücksichtigt. Ziel ist es, die bestehenden Ineffizienzen im Ethereum-Protokoll zu verdeutlichen und mögliche Wege zu einer zeitlich differenzierten Transaktionspriorisierung aufzuzeigen.

EIP-7732: Zeitliche Struktur des Ethereum-Slots

Mit dem Vorschlag EIP-7732 wird erstmals eine klare Aufteilung innerhalb eines Ethereum-Slots definiert. Der Slot startet mit einer Commitment-Phase bei 0 Sekunden, gefolgt von einer Payload-Offenlegung zwischen 4 und 6 Sekunden. Diese Struktur zeigt, dass Ethereum bereits supply-side Anpassungen in der zeitlichen Differenzierung vornimmt, jedoch bislang nicht für die demand-side geöffnet ist.

• Commitment-Phase: Slot-Start, 0 s
• Payload-Offenlegung: 4 – 6 s nach Slot-Start
• Keine direkte Möglichkeit für Nutzer, eigene zeitliche Präferenzen zu deklarieren

Dual-Block-Modelle: Das Beispiel HyperEVM

HyperEVM, ein allgemeiner EVM-Chain-Konkurrent, betreibt seit 2025 ein Dual-Block-Modell, das eine klare zeitliche Unterscheidung ermöglicht.

Small Blocks vs. Large Blocks

• Small Blocks: 1 Sekunde Blockzeit, 2-3 Mio. Gas, optimiert für latenzkritische Transaktionen
• Large Blocks: 60 Sekunden Blockzeit, 30 Mio. Gas, geeignet für Smart-Contract-Deployments, Massenoperationen und rechenintensives Workload
• Beide Blocktypen nutzen separate Mempools mit unabhängigen Gaspreisen, teilen jedoch denselben Konsens und State
• Demonstriert, dass Zeitsegmentierung ohne Aufspaltung der Chain möglich ist

Probleme zeitkritischer Transaktionen auf Ethereum

Liquidations-Gas-Rennen bei Aave

Studien zeigen, dass Bots bei Aave-Liquidationen innerhalb von weniger als 14 Sekunden bis zu 80-mal höhere Gas-Gebote reaktiv anheben. Dieses Verhalten verdeutlicht die Notwendigkeit, dass zeitkritische Transaktionen in der Priorisierung berücksichtigt werden müssen, während gleichzeitig kein expliziter Zeitkontext im Protokoll vorhanden ist.

• Reaktionszeit: < 14 s
• Gebotssteigerung: bis zu 80-fach
• Kein Protokoll-Mechanismus, um die Dringlichkeit zu signalisieren

Latenzprobleme bei dYdX

dYdX hat Ethereum zugunsten einer eigenen Chain verlassen, weil die Latenztoleranz von Ethereum L1/L2 nicht ausreichte. Die Plattform nutzt eine In-Memory-Orderbuch-Architektur, die das Ausführen jedes Order-Events on-Chain vermeidet und dadurch deutlich schneller ist als die Ausführung auf Ethereum-L1/L2.

• Migration aus reiner Latenz-Motivation
• In-Memory-Orderbuch reduziert On-Chain-Transaktionen
• Zeigt, dass mehr Blockkapazität allein Latenzprobleme nicht löst

Hardware-abhängige Ausführungskosten

Untersuchungen zur Ethereum-Ausführung belegen, dass identische Gas-Anzahlen je nach Cache-Effizienz und Pointer-Chasing bis zu 20-fach unterschiedliche CPU-Kosten verursachen können. Das bedeutet, dass ein statisches Gas-Metering ohne Berücksichtigung der tatsächlichen Hardware-Ressourcen unzureichend ist und zu Fehlanreizen in der Priorisierung führen kann.

• Unterschiedliche CPU-Kosten bis zum Faktor 20
• Abhängig von Cache-Hits und Pointer-Chasing
• Statisches Gas-Metering erfasst diese Variation nicht

Temporal Liquidity Market (TLM) Forschung

Strukturelle Diskrepanz und fehlende zeitliche Signale

Der TLM-Research-Programmpost beschreibt die grundsätzliche Diskrepanz zwischen dem Bedarf an zeitlicher Differenzierung und dem einheitlichen Ausführungspfad von Ethereum. Derzeit kann eine Transaktion nur für den nächsten Slot bieten; intra-Slot-Position, zukünftige Slots und ein Preis-Beziehungssystem zwischen Slots fehlen.

• Transaktionen können im aktuellen Slot oder später ausgeführt werden, wobei der wirtschaftliche Wert je nach Ausführungszeit variiert
• Beispiel A (Liquidation): hoher Wert jetzt, stark fallend innerhalb eines Slots
• Beispiel B (Treasury Settlement): stabil über hunderte Slots, dann abrupt null
• Beide Transaktionen sind für das Protokoll identisch, weil nur ein Skalar-Fee übermittelt wird

Vorschläge für zeitliche Differenzierung

Mehrere Forschungsansätze adressieren die fehlende zeitliche Struktur:

• Mini-Blocks: mehrere Auktionsrunden pro Slot, um intra-Slot-Position adressierbar zu machen
• Execution Tickets & Execution Auctions: Rechte zur Vorhersage zukünftiger Slots
• EIP-7732 (ePBS): fügt innerhalb des Slots eine Payload-Timeliness-Committee und Dual-Deadlines hinzu
• Term Structure (RN-11): Preisbeziehungen zwischen Slots schaffen, um Forward-Commitments zu ermöglichen
• Weitere Konzepte wie Temporal Execution Profile (TEP) und Temporal Stream Profile (TSP) (RN-01, RN-02) definieren, wie Transaktionen ihre zeitlichen Präferenzen deklarieren könnten

Alle genannten Ansätze konzentrieren sich zunächst auf die Angebotsseite (Supply-Side). Die Nachfrage-Seite müsste jedoch ebenfalls ein Vokabular erhalten, um zeitliche Anforderungen auszudrücken.

Fazit

Ethereum bietet derzeit nur ein homogenes Ausführungs-Lane pro 12-Sekunden-Slot, wobei die einzige zeitliche Information ein skalierter Fee ist. Empirische Daten aus Liquidations-Gas-Rennen, Latenz-Migrationen von dYdX und hardware-abhängigen Ausführungskosten zeigen, dass diese Beschränkung zu ineffizienten Marktmechanismen und zur Abwanderung zeitkritischer Anwendungen führt. Erste Schritte zur zeitlichen Differenzierung sind bereits in EIP-7732 und in alternativen Chains wie HyperEVM sichtbar, die durch Dual-Block-Modelle und separate Mempools unterschiedliche Latenz-Klassen anbieten. Die TLM-Forschung liefert ein konzeptionelles Rahmenwerk, das sowohl Angebots- als auch Nachfrageseite adressiert und konkrete Design-Elemente wie Mini-Blocks, Term-Structures und temporale Profile vorschlägt. Die Integration solcher Mechanismen könnte Ethereum befähigen, zeitkritische Workloads auf der Base-Layer zu halten, die Fragmentierung über sovereign Chains zu reduzieren und die Gesamteffizienz des Ökosystems zu steigern.