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The Cost of Secure Restaking vs. Proof-of-Stake

Die Arbeit vergleicht die Kapital effizienz von Secure Restaking und Proof-of-Stake-Protokollen und zeigt, dass Restaking durch die Umwandlung in separate PoS-Protokolle erhebliche Einsparungen ermöglicht, die asymptotisch mit der Quadratwurzel der Anzahl der Validatoren wachsen.

Ursprüngliche Autoren: Akaki Mamageishvili, Benny Sudakov

Veröffentlicht 2026-03-16

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CC BY 4.0

Ursprüngliche Autoren: Akaki Mamageishvili, Benny Sudakov

Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Dies ist eine KI-generierte Erklärung des untenstehenden Papers. Sie wurde nicht von den Autoren verfasst oder gebilligt. Für technische Genauigkeit konsultieren Sie das Originalpaper. Vollständigen Haftungsausschluss lesen

🏰 Die große Wächter-Story: Warum man nicht alles auf einmal sichern sollte

Stell dir vor, du hast eine ganze Stadt mit vielen verschiedenen Gebäuden: ein Bankgebäude, ein Museum, ein Kraftwerk und ein Krankenhaus. Jedes dieser Gebäude muss vor Dieben geschützt werden.

In der Welt der Kryptowährungen gibt es zwei Hauptmethoden, diese Gebäude zu schützen:

Der klassische Weg (Proof-of-Stake / PoS): Jedes Gebäude hat seine eigene, separate Wache. Das Museum stellt einen Wächter ein, die Bank einen anderen, das Kraftwerk einen dritten. Jeder Wächter muss sein eigenes Geld (eine Kaution) hinterlegen, um sicherzustellen, dass er ehrlich bleibt. Wenn er stiehlt, verliert er sein Geld.
Der moderne Weg (Restaking): Ein großer, mächtiger Wächter (oder eine Gruppe von Wächtern) übernimmt den Schutz für alle Gebäude gleichzeitig. Er stellt sein Geld für das Museum, das Kraftwerk und die Bank auf eine einzige große Wette. Das klingt super effizient, oder? Man braucht weniger Wächter und weniger Geld insgesamt.

Die Frage des Papers: Ist dieser moderne Weg wirklich günstiger und sicherer? Oder verstecken sich hier Fallstricke, die uns am Ende mehr Geld kosten?

Die Autoren, Akaki Mamageishvili und Benny Sudakov, haben sich genau das gefragt und mathematisch bewiesen, wie es wirklich steht.

🧩 Die zwei Seiten der Medaille

Die Forscher haben zwei Szenarien untersucht, die wie ein Spiegelbild voneinander wirken:

1. Vom „Alles-in-einem" zurück zu „Jeder für sich" (Restaking-Sparpotenzial)

Stell dir vor, du hast einen riesigen Wächter, der alle Gebäude schützt (Restaking). Jetzt fragst du dich: „Was wäre, wenn wir diesen Wächter zwingen würden, seine Arbeit aufzuteilen und für jedes Gebäude einen eigenen, separaten Wächter zu bezahlen?"

Das Ergebnis: Oft muss man viel mehr Geld in die Hand nehmen, um die Gebäude einzeln zu sichern, als wenn sie gemeinsam geschützt wurden.
Die Analogie: Es ist wie bei einem gemeinsamen Urlaub. Wenn eine große Gruppe von Freunden zusammenreist, teilen sie sich ein großes Haus und sparen Geld. Wenn jeder Freund ein eigenes kleines Hotelzimmer buchen müsste, würde die Gesamtreise viel teurer werden.
Die mathematische Überraschung: Die Forscher haben gezeigt, dass die Ersparnis durch das gemeinsame Sichern (Restaking) enorm sein kann. Je mehr Gebäude (Dienste) und Wächter (Validatoren) es gibt, desto größer wird der Vorteil. Die Ersparnis wächst sogar mit der Wurzel aus der Anzahl der Wächter. Das ist ein riesiger Unterschied!

2. Vom „Jeder für sich" hin zu „Alles-in-einem" (Das Risiko der Zusammenlegung)

Jetzt drehen wir den Spieß um. Stell dir vor, du hast für jedes Gebäude einen perfekten, sicheren Wächter. Jetzt willst du sie alle zusammenfassen, damit einer alle Gebäude schützt.

Das Problem: Wenn du sie einfach zusammenlegst, wird das System oft unsicher. Warum? Weil ein einzelner Wächter plötzlich Zugriff auf alle Gebäude hat. Wenn er böse wird, kann er nicht nur das Museum, sondern auch das Kraftwerk und die Bank gleichzeitig plündern.
Die Lösung: Um das System wieder sicher zu machen, musst du den Wächtern massiv mehr Geld (Kaution) auferlegen.
Die Analogie: Stell dir vor, du gibst einem Dieb den Schlüssel zu jedem Haus in der Stadt. Um sicherzustellen, dass er nicht stiehlt, musst du ihm eine Kaution hinterlegen, die so hoch ist wie der Wert der gesamten Stadt. Das ist extrem teuer!
Das Ergebnis: Die Kosten, um getrennte Systeme wieder zu einem sicheren Ganzen zu verschmelzen, können extrem hoch sein – manchmal so hoch wie die Anzahl der Gebäude minus eins.

💡 Was bedeutet das für die Praxis?

Die Autoren sagen im Grunde: Es gibt keinen „einen besten Weg" für alle.

Restaking (Gemeinsames Sichern) ist super effizient, wenn du viele kleine Projekte hast, die von vielen Wächtern gemeinsam gesichert werden. Es spart enorm viel Kapital, besonders in großen Systemen.
Aber Vorsicht: Es gibt eine Grenze. Wenn die Verbindungen zwischen den Wächtern und den Projekten zu komplex werden, kann es unsicher werden.
Ein wichtiger Hinweis: Das Paper erwähnt, dass das bekannte Projekt EigenLayer (das diesen Restaking-Ansatz populär gemacht hat) kürzlich eine Regel eingeführt hat, die besagt: Ein Wächter kann nur von einem Dienst bestraft werden. Das ist wie eine Sicherheitsvorkehrung, die verhindert, dass ein Wächter alles auf einmal verliert. Die Forscher zeigen jedoch, dass diese Regel die Vorteile des Restaking fast auf null reduziert, weil sie die Wächter effektiv wieder zwingt, ihre Kautionen zu trennen.

🚀 Das Fazit in einem Satz

Restaking ist wie ein großer, günstiger Gruppenrabatt, der viel Kapital spart, aber nur funktioniert, wenn die Regeln so gestaltet sind, dass niemand den ganzen Rabatt missbrauchen kann. Wenn man versucht, viele separate Systeme einfach nur zusammenzuwerfen, ohne die Regeln anzupassen, kann das System so teuer werden, dass es den Gruppenrabatt wieder zunichtemacht.

Die Mathematik zeigt uns also: Kluges Design ist wichtiger als bloßes Zusammenpacken. Man muss genau wissen, wie man die Wächter und die Gebäude verbindet, um sicher und günstig zu bleiben.

1. Problemstellung

Das Paper untersucht die kapitaleffizienz von Restaking-Protokollen im Vergleich zu unabhängigen Proof-of-Stake (PoS)-Protokollen.

Hintergrund: Restaking (z. B. EigenLayer) erlaubt Validatoren, ihr eingesetztes Kapital (Stake) über mehrere Dienste oder Projekte hinweg wiederverzuwenden. Dies verspricht Effizienzgewinne, führt aber zu komplexen Interdependenzen und Sicherheitsrisiken.
Kernfrage: Reduziert Restaking tatsächlich den gesamten benötigten Stake im Vergleich zu separaten, sicheren PoS-Protokollen für denselben Satz von Diensten? Wenn ja, wie groß ist dieser Einsparungseffekt?
Ziel: Die Autoren wollen quantifizieren, wie viel zusätzlicher Stake benötigt wird, um ein sicheres Restaking-Graph-Netzwerk in separate, sichere PoS-Protokolle zu transformieren (und umgekehrt). Dabei wird angenommen, dass der ursprüngliche Stake nicht reduziert, sondern nur erhöht werden darf (Over-Collateralization).

2. Methodik und Modell

Die Autoren verwenden ein formales graphentheoretisches Modell:

Restaking-Graph $G = (S, \pi, \alpha, V, \sigma, E)$ :
- $S$ : Menge der Dienste/Services.
- $V$ : Menge der Validatoren.
- $E$ : Kanten, die Validatoren mit den Diensten verbinden, die sie sichern.
- $\pi_s$ : Wert des Dienstes $s$ .
- $\alpha_s$ : Sicherheitsparameter von Dienst $s$ (der Anteil des Stakes, der angegriffen werden muss, um den Dienst zu kompromittieren, typischerweise $1/2, 1/3, 1/4$ ).
- $\sigma_v$ : Stake des Validators $v$ .
Sicherheit: Ein Angriff ist profitabel, wenn der Wert der angegriffenen Dienste größer ist als der verlorene Stake der angreifenden Validator-Menge. Ein Graph ist sicher, wenn kein profitabler Angriff existiert.
Metriken:
- Restaking Savings (RS): Der relative zusätzliche Stake, der benötigt wird, um ein sicheres Restaking-Netzwerk in separate sichere PoS-Protokolle aufzubrechen.
- PoS Savings (PoSS): Der relative zusätzliche Stake, der benötigt wird, um separate sichere PoS-Protokolle zu einem sicheren Restaking-Graphen zu aggregieren.

3. Wichtige Beiträge und Ergebnisse

A. Analyse der hinreichenden Bedingung (EigenLayer)

Die Autoren prüfen die von EigenLayer vorgeschlagene hinreichende Bedingung für die Sicherheit (Gleichung 1 im Paper).

Ergebnis: Wenn diese Bedingung erfüllt ist, kann der Graph immer in separate sichere PoS-Protokolle transformiert werden, ohne zusätzlichen Stake.
Implikation: Graphen, die diese spezifische Bedingung erfüllen, bieten keine Einsparungen (Restaking Savings = 0). Um echte Einsparungen zu erzielen, müssen Graphen betrachtet werden, die diese Bedingung nicht erfüllen, aber dennoch sicher sind.

B. Restaking Savings (RS) – Von Restaking zu PoS

Die Autoren leiten obere und untere Schranken für die benötigten zusätzlichen Stake ab, um ein sicheres Restaking-Netzwerk in PoS-Protokolle zu zerlegen.

Obere Schranken (Upper Bounds):
1. Abhängig vom maximalen Grad der Dienste ( $\max d_G(s)$ ).
2. Abhängig von der minimalen Abdeckung der Validatoren durch Dienst-Nachbarschaften ( $K$ ).
3. Abhängig vom inversen Sicherheitsparameter ( $1/\alpha_2$ ).
4. Asymptotische Schranke: $RS(G) \le 2\sqrt{n} - 1$ , wobei $n$ die Anzahl der Validatoren ist.
Untere Schranke (Lower Bound):
- Die Autoren konstruieren ein Beispiel, bei dem die Restaking Savings asymptotisch $\Omega(\sqrt{n})$ betragen.
- Ergebnis: Die oberen und unteren Schranken stimmen asymptotisch überein: $RS(G) = \Theta(\sqrt{n})$ .
- Dies bedeutet, dass Restaking in großen Systemen signifikante Kapitalersparnisse bieten kann (im Vergleich zu separaten PoS-Systemen), die mit der Quadratwurzel der Validator-Anzahl wachsen.

C. PoS Savings (PoSS) – Von PoS zu Restaking

Hier wird untersucht, wie viel zusätzlicher Stake nötig ist, um separate PoS-Protokolle zu einem sicheren Restaking-Graphen zu aggregieren.

Ergebnis: Die Aggregation kann zu erheblichen Ineffizienzen führen.
Schranken:
- Untere Schranke: $PoSS(G) \ge m - 1$ (wobei $m$ die Anzahl der Dienste ist).
- Obere Schranke: $PoSS(G) \le \max_{s \in S} d_G(s) - 1$ .
Bedeutung: Im Gegensatz zu den Restaking-Savings (die $\sqrt{n}$ sind), können die Kosten für die Aggregation linear mit der Anzahl der Dienste wachsen ( $O(n)$ ). Dies zeigt, dass das Zusammenführen von PoS-Systemen in ein Restaking-Netzwerk ohne zusätzliche Absicherung extrem teuer sein kann.

4. Signifikanz und Interpretation

Kapitaleffizienz: Das Paper beweist mathematisch, dass Restaking nicht per se ineffizienter ist als PoS, aber die Effizienz stark von der Graphenstruktur abhängt.
- Bei der Transformation von Restaking zu PoS (Zerlegung) sind die Kosten moderat ( $\Theta(\sqrt{n})$ ).
- Bei der Aggregation von PoS zu Restaking können die Kosten jedoch exponentiell höher sein (linear in $n$ ), wenn die Struktur nicht optimal gewählt ist.
Praktische Implikationen:
- Die obere Schranke von $2\sqrt{n}$ zeigt, dass Restaking in großen Ökosystemen (wie Ethereum mit tausenden Validatoren) erhebliche Einsparungen bieten kann.
- Die Analyse der EigenLayer-Bedingung zeigt, dass aktuelle Implementierungen, die diese strikte Bedingung erzwingen (z. B. durch "Unique Slashing"), die potenziellen Einsparungen auf Null reduzieren, da sie effektiv eine Aufteilung des Stakes erzwingen.
Offene Frage: Es fehlt noch eine allgemein gültige, in Polynomialzeit überprüfbare hinreichende Bedingung für die Sicherheit von Restaking-Graphen, die tatsächliche Einsparungen (positive RS) zulässt.

Fazit

Das Paper liefert einen rigorosen mathematischen Rahmen für den Vergleich von Restaking und PoS. Es zeigt, dass Restaking das Potenzial hat, den Gesamt-Stake-Bedarf um einen Faktor von $\Theta(\sqrt{n})$ zu senken, wenn die Graphenstruktur geeignet gewählt wird. Gleichzeitig warnt es davor, dass die naive Aggregation von PoS-Systemen zu massiven Sicherheitskosten führen kann. Die Arbeit unterstreicht die Notwendigkeit, die Topologie der Restaking-Graphen sorgfältig zu designen, um die Vorteile der Kapitalwiederverwendung zu realisieren, ohne die Sicherheit zu gefährden.