ZK-Coprozessoren: Die Infrastruktur, die Blockchains Berechnungsbarriere durchbricht
Wenn Ethereum Transaktionen verarbeitet, findet jede Berechnung on-chain statt – verifizierbar, sicher und schmerzhaft teuer. Diese fundamentale Einschränkung hat jahrelang begrenzt, was Entwickler bauen können. Doch eine neue Klasse von Infrastruktur schreibt die Regeln neu: ZK-Coprozessoren bringen unbegrenzte Rechenleistung zu ressourcenbeschränkten Blockchains, ohne die Vertrauenslosigkeit zu opfern.
Bis Oktober 2025 hatte der ZK-Coprozessor von Brevis Network bereits 125 Millionen Zero-Knowledge-Beweise generiert, über 2,8 Milliarden Dollar an Total Value Locked unterstützt und über 1 Milliarde Dollar an Transaktionsvolumen verifiziert. Dies ist keine experimentelle Technologie mehr – es ist Produktionsinfrastruktur, die Anwendungen ermöglicht, die zuvor on-chain unmöglich waren.
Der Berechnungsengpass, der die Blockchain definierte
Blockchains stehen vor einem inhärenten Trilemma: sie können dezentralisiert, sicher oder skalierbar sein – aber alle drei gleichzeitig zu erreichen hat sich als schwer fassbar erwiesen. Smart Contracts auf Ethereum zahlen Gas für jeden Berechnungsschritt, was komplexe Operationen unerschwinglich teuer macht. Möchten Sie die gesamte Transaktionshistorie eines Nutzers analysieren, um seine Treuekategorie zu bestimmen? Personalisierte Gaming-Belohnungen basierend auf Hunderten von On-Chain-Aktionen berechnen? Machine-Learning-Inferenz für DeFi-Risikomodelle ausführen?
Traditionelle Smart Contracts können dies nicht wirtschaftlich leisten. Das Lesen historischer Blockchain-Daten, das Verarbeiten komplexer Algorithmen und der Zugriff auf Cross-Chain-Informationen erfordern allesamt Berechnungen, die die meisten Anwendungen in den Ruin treiben würden, wenn sie auf Layer 1 ausgeführt würden. Deshalb verwenden DeFi-Protokolle vereinfachte Logik, Spiele verlassen sich auf Off-Chain-Server, und KI-Integration bleibt weitgehend konzeptionell.
Der Workaround war immer derselbe: Berechnungen off-chain verlagern und einer zentralisierten Partei vertrauen, sie korrekt auszuführen. Aber das macht den gesamten Zweck der vertrauenslosen Blockchain-Architektur zunichte.
ZK-Coprozessoren im Einsatz: Off-Chain-Ausführung, On-Chain-Verifikation
Zero-Knowledge-Coprozessoren lösen dieses Problem durch die Einführung eines neuen Berechnungsparadigmas: „Off-Chain-Berechnung + On-Chain-Verifikation." Sie ermöglichen Smart Contracts, schwere Verarbeitungen an spezialisierte Off-Chain-Infrastruktur zu delegieren und die Ergebnisse dann on-chain mit Zero-Knowledge-Beweisen zu verifizieren – ohne einem Vermittler zu vertrauen.
So funktioniert es in der Praxis:
- Datenzugriff: Der Coprozessor liest historische Blockchain-Daten, Cross-Chain-Zustände oder externe Informationen, die on-chain gas-prohibitiv teuer wären
- Off-Chain-Berechnung: Komplexe Algorithmen laufen in spezialisierten Umgebungen, die für Performance optimiert sind und nicht durch Gas-Limits eingeschränkt werden
- Beweisgenerierung: Ein Zero-Knowledge-Beweis wird erzeugt, der demonstriert, dass die Berechnung korrekt auf bestimmten Eingaben ausgeführt wurde
- On-Chain-Verifikation: Der Smart Contract verifiziert den Beweis in Millisekunden, ohne die Berechnung erneut auszuführen oder die Rohdaten zu sehen
Diese Architektur ist wirtschaftlich tragfähig, weil die Generierung von Beweisen off-chain und ihre Verifikation on-chain weit weniger kostet als die direkte Ausführung der Berechnung auf Layer 1. Das Ergebnis: Smart Contracts erhalten Zugang zu unbegrenzter Rechenleistung bei gleichzeitiger Wahrung der Sicherheitsgarantien der Blockchain.
Die Evolution: Von zkRollups zu zkCoprozessoren
Die Technologie entstand nicht über Nacht. Zero-Knowledge-Beweissysteme haben sich in verschiedenen Phasen entwickelt:
L2-zkRollups waren Pioniere des Modells „Off-Chain berechnen, on-chain verifizieren" zur Skalierung des Transaktionsdurchsatzes. Projekte wie zkSync und StarkNet bündeln Tausende von Transaktionen, führen sie off-chain aus und übermitteln einen einzigen Gültigkeitsbeweis an Ethereum – was die Kapazität dramatisch erhöht, während Ethereums Sicherheit geerbt wird.
zkVMs (Zero-Knowledge Virtual Machines) generalisierten dieses Konzept und ermöglichten den Nachweis der Korrektheit beliebiger Berechnungen. Anstatt auf Transaktionsverarbeitung beschränkt zu sein, konnten Entwickler jedes Programm schreiben und verifizierbare Beweise seiner Ausführung generieren. Brevis' Pico/Prism zkVM erreicht eine durchschnittliche Beweiszeit von 6,9 Sekunden auf 64x RTX 5090 GPU-Clustern und macht Echtzeit-Verifikation praktikabel.
zkCoprozessoren stellen die nächste Evolution dar: spezialisierte Infrastruktur, die zkVMs mit Daten-Coprozessoren kombiniert, um den Zugriff auf historische und Cross-Chain-Daten zu ermöglichen. Sie sind speziell für die einzigartigen Anforderungen von Blockchain-Anwendungen gebaut – das Lesen der On-Chain-Historie, das Überbrücken mehrerer Chains und die Bereitstellung von Fähigkeiten für Smart Contracts, die zuvor hinter zentralisierten APIs verschlossen waren.
Lagrange startete 2025 den ersten SQL-basierten ZK-Coprozessor, der es Entwicklern ermöglicht, benutzerdefinierte SQL-Abfragen über große Mengen an On-Chain-Daten direkt aus Smart Contracts heraus zu beweisen. Brevis folgte mit einer Multi-Chain-Architektur, die verifizierbare Berechnungen über Ethereum, Arbitrum, Optimism, Base und andere Netzwerke unterstützt. Axiom konzentrierte sich auf verifizierbare historische Abfragen mit Circuit-Callbacks für programmierbare Verifikationslogik.
Wie ZK-Coprozessoren im Vergleich zu Alternativen abschneiden
Um zu verstehen, wo ZK-Coprozessoren hingehören, muss man sie mit verwandten Technologien vergleichen:
ZK-Coprozessoren vs. zkML
Zero-Knowledge-Machine-Learning (zkML) verwendet ähnliche Beweissysteme, zielt aber auf ein anderes Problem ab: den Nachweis, dass ein KI-Modell eine bestimmte Ausgabe erzeugt hat, ohne die Modellgewichte oder Eingabedaten preiszugeben. zkML konzentriert sich hauptsächlich auf die Inferenz-Verifikation – die Bestätigung, dass ein neuronales Netzwerk ehrlich ausgewertet wurde.
Der wesentliche Unterschied liegt im Workflow. Bei ZK-Coprozessoren schreiben Entwickler explizite Implementierungslogik, stellen die Korrektheit der Schaltkreise sicher und generieren Beweise für deterministische Berechnungen. Bei zkML beginnt der Prozess mit Datenexploration und Modelltraining, bevor Schaltkreise zur Verifikation der Inferenz erstellt werden. ZK-Coprozessoren verarbeiten Allzwecklogik; zkML spezialisiert sich darauf, KI on-chain verifizierbar zu machen.
Beide Technologien teilen dasselbe Verifikationsparadigma: Die Berechnung läuft off-chain und erzeugt neben den Ergebnissen einen Zero-Knowledge-Beweis. Die Chain verifiziert den Beweis in Millisekunden, ohne die Roheingaben zu sehen oder die Berechnung erneut auszuführen. Aber zkML-Schaltkreise sind für Tensor-Operationen und neuronale Netzwerkarchitekturen optimiert, während Coprozessor-Schaltkreise Datenbankabfragen, Zustandsübergänge und Cross-Chain-Datenaggregation verarbeiten.
ZK-Coprozessoren vs. Optimistic Rollups
Optimistic Rollups und ZK-Rollups skalieren beide Blockchains, indem sie die Ausführung off-chain verlagern, aber ihre Vertrauensmodelle unterscheiden sich grundlegend.
Optimistic Rollups gehen davon aus, dass Transaktionen standardmäßig gültig sind. Validatoren übermitteln Transaktionsbündel ohne Beweise, und jeder kann ungültige Bündel während einer Anfechtungsfrist (typischerweise 7 Tage) anfechten. Diese verzögerte Finalität bedeutet, dass das Abheben von Geldern von Optimism oder Arbitrum eine Woche Wartezeit erfordert – akzeptabel für die Skalierung, problematisch für viele Anwendungen.
ZK-Coprozessoren beweisen die Korrektheit sofort. Jedes Bündel enthält einen Gültigkeitsbeweis, der on-chain verifiziert wird, bevor es akzeptiert wird. Es gibt keine Anfechtungsfrist, keine Betrugsannahmen, keine einwöchigen Auszahlungsverzögerungen. Transaktionen erreichen sofortige Finalität.
Der historische Kompromiss war Komplexität und Kosten. Die Generierung von Zero-Knowledge-Beweisen erfordert spezialisierte Hardware und anspruchsvolle Kryptografie, was ZK-Infrastruktur teurer im Betrieb macht. Aber Hardware-Beschleunigung verändert die Wirtschaftlichkeit. Brevis' Pico Prism erreicht eine Echtzeit-Beweisabdeckung von 96,8 %, was bedeutet, dass Beweise schnell genug generiert werden, um mit dem Transaktionsfluss Schritt zu halten – und die Leistungslücke eliminiert, die optimistische Ansätze begünstigt hat.
Im aktuellen Markt dominieren Optimistic Rollups wie Arbitrum und Optimism immer noch den Total Value Locked. Ihre EVM-Kompatibilität und einfachere Architektur machten sie leichter skalierbar einsetzbar. Aber da die ZK-Technologie reift, verschieben die sofortige Finalität und stärkeren Sicherheitsgarantien von Gültigkeitsbeweisen das Momentum. Layer-2-Skalierung stellt einen Anwendungsfall dar; ZK-Coprozessoren erschließen eine breitere Kategorie – verifizierbare Berechnung für jede On-Chain-Anwendung.
Praxisanwendungen: Von DeFi bis Gaming
Die Infrastruktur ermöglicht Anwendungsfälle, die zuvor unmöglich waren oder zentralisiertes Vertrauen erforderten:
DeFi: Dynamische Gebührenstrukturen und Treueprogramme
Dezentralisierte Börsen haben Schwierigkeiten, anspruchsvolle Treueprogramme umzusetzen, da die Berechnung des historischen Handelsvolumens eines Nutzers on-chain unerschwinglich teuer ist. Mit ZK-Coprozessoren können DEXs das Lebenszeit-Volumen über mehrere Chains hinweg verfolgen, VIP-Stufen berechnen und Handelsgebühren dynamisch anpassen – alles on-chain verifizierbar.
Incentra, aufgebaut auf dem Brevis-zkCoprozessor, verteilt Belohnungen basierend auf verifizierter On-Chain-Aktivität, ohne sensible Nutzerdaten preiszugeben. Protokolle können jetzt Kreditlinien basierend auf vergangenem Rückzahlungsverhalten, aktives Liquiditätspositionsmanagement mit vordefinierten Algorithmen und dynamische Liquidationspräferenzen implementieren – alles durch kryptografische Beweise statt vertrauenswürdiger Vermittler gesichert.
Gaming: Personalisierte Erlebnisse ohne zentralisierte Server
Blockchain-Spiele stehen vor einem UX-Dilemma: Jede Spieleraktion on-chain aufzuzeichnen ist teuer, aber Spiellogik off-chain zu verlagern erfordert Vertrauen in zentralisierte Server. ZK-Coprozessoren ermöglichen einen dritten Weg.
Smart Contracts können jetzt komplexe Abfragen beantworten wie „Welche Wallets haben dieses Spiel in der letzten Woche gewonnen, ein NFT aus meiner Sammlung geprägt und mindestens zwei Stunden Spielzeit absolviert?" Dies ermöglicht personalisierte LiveOps – dynamisches Anbieten von In-Game-Käufen, Gegnerzuordnung, Auslösen von Bonus-Events – basierend auf verifizierter On-Chain-Historie statt zentralisierter Analytik.
Spieler erhalten personalisierte Erlebnisse. Entwickler behalten die vertrauenslose Infrastruktur. Der Spielzustand bleibt verifizierbar.
Cross-Chain-Anwendungen: Einheitlicher Zustand ohne Bridges
Das Lesen von Daten einer anderen Blockchain erfordert traditionell Bridges – vertrauenswürdige Vermittler, die Assets auf einer Chain sperren und Repräsentationen auf einer anderen prägen. ZK-Coprozessoren verifizieren Cross-Chain-Zustände direkt mit kryptografischen Beweisen.
Ein Smart Contract auf Ethereum kann die NFT-Bestände eines Nutzers auf Polygon, seine DeFi-Positionen auf Arbitrum und seine Governance-Abstimmungen auf Optimism abfragen – alles ohne Bridge-Betreibern zu vertrauen. Dies ermöglicht Cross-Chain-Kreditbewertung, einheitliche Identitätssysteme und Multi-Chain-Reputationsprotokolle.
Die Wettbewerbslandschaft: Wer baut was
Der ZK-Coprozessor-Bereich hat sich um mehrere Schlüsselakteure konsolidiert, die jeweils unterschiedliche architektonische Ansätze verfolgen:
Brevis Network führt in der Fusion „ZK-Daten-Coprozessor + Allzweck-zkVM". Ihr zkCoprozessor verarbeitet das Lesen historischer Daten und Cross-Chain-Abfragen, während die Pico/Prism zkVM programmierbare Berechnung für beliebige Logik bereitstellt. Brevis sammelte 7,5 Millionen Dollar in einer Seed-Token-Runde und hat auf Ethereum, Arbitrum, Base, Optimism, BSC und anderen Netzwerken deployed. Ihr BREV-Token gewinnt Anfang 2026 an Börsen-Momentum.
Lagrange war Pionier bei SQL-basierten Abfragen mit ZK Coprocessor 1.0 und machte On-Chain-Daten über vertraute Datenbankschnittstellen zugänglich. Entwickler können benutzerdefinierte SQL-Abfragen direkt aus Smart Contracts heraus beweisen, was die technische Hürde für den Aufbau datenintensiver Anwendungen dramatisch senkt. Azuki, Gearbox und andere Protokolle nutzen Lagrange für verifizierbare historische Analysen.
Axiom konzentriert sich auf verifizierbare Abfragen mit Circuit-Callbacks, die es Smart Contracts ermöglichen, bestimmte historische Datenpunkte anzufordern und kryptografische Beweise der Korrektheit zu erhalten. Ihre Architektur optimiert für Anwendungsfälle, in denen Anwendungen präzise Ausschnitte der Blockchain-Historie benötigen, statt allgemeiner Berechnung.
Space and Time kombiniert eine verifizierbare Datenbank mit SQL-Abfragen und zielt auf Enterprise-Anwendungsfälle ab, die sowohl On-Chain-Verifikation als auch traditionelle Datenbankfunktionalität erfordern. Ihr Ansatz spricht Institutionen an, die bestehende Systeme auf Blockchain-Infrastruktur migrieren.
Der Markt entwickelt sich rasant, wobei 2026 weithin als das „Jahr der ZK-Infrastruktur" gilt. Da die Beweisgenerierung schneller wird, die Hardware-Beschleunigung sich verbessert und das Entwickler-Tooling reift, wandeln sich ZK-Coprozessoren von experimenteller Technologie zu kritischer Produktionsinfrastruktur.
Technische Herausforderungen: Warum das schwierig ist
Trotz der Fortschritte bleiben erhebliche Hindernisse.
Geschwindigkeit der Beweisgenerierung stellt für viele Anwendungen einen Engpass dar. Selbst mit GPU-Clustern kann das Beweisen komplexer Berechnungen Sekunden oder Minuten dauern – akzeptabel für einige Anwendungsfälle, problematisch für Hochfrequenzhandel oder Echtzeit-Gaming. Brevis' Durchschnitt von 6,9 Sekunden repräsentiert Spitzenleistung, aber Sub-Sekunden-Beweisführung für alle Workloads erfordert weitere Hardware-Innovation.
Komplexität der Schaltkreisentwicklung erzeugt Entwicklerreibung. Das Schreiben von Zero-Knowledge-Schaltkreisen erfordert spezialisiertes kryptografisches Wissen, das die meisten Blockchain-Entwickler nicht haben. Während zkVMs etwas Komplexität abstrahieren, indem sie Entwicklern das Schreiben in vertrauten Sprachen ermöglichen, erfordert die Optimierung von Schaltkreisen für Performance immer noch Expertise. Verbesserungen der Tools schließen diese Lücke, aber sie bleibt ein Hindernis für die breite Übernahme.
Datenverfügbarkeit stellt Koordinationsherausforderungen dar. Coprozessoren müssen synchronisierte Ansichten des Blockchain-Zustands über mehrere Chains hinweg aufrechterhalten und dabei Reorgs, Finalität und Konsensunterschiede handhaben. Sicherzustellen, dass Beweise sich auf den kanonischen Chain-Zustand beziehen, erfordert anspruchsvolle Infrastruktur – besonders für Cross-Chain-Anwendungen, bei denen verschiedene Netzwerke unterschiedliche Finalitätsgarantien haben.
Wirtschaftliche Nachhaltigkeit bleibt ungewiss. Der Betrieb von Beweisgenerierungsinfrastruktur ist kapitalintensiv und erfordert spezialisierte GPUs und laufende Betriebskosten. Coprozessor-Netzwerke müssen Beweiskosten, Nutzergebühren und Token-Anreize ausbalancieren, um nachhaltige Geschäftsmodelle zu schaffen. Frühe Projekte subventionieren Kosten, um die Übernahme zu bootstrappen, aber die langfristige Tragfähigkeit hängt vom Beweis der Stückkosten im Maßstab ab.
Die Infrastruktur-These: Berechnung als verifizierbare Service-Schicht
ZK-Coprozessoren entwickeln sich zu „verifizierbaren Service-Schichten" – Blockchain-nativen APIs, die Funktionalität bereitstellen, ohne Vertrauen zu erfordern. Dies spiegelt die Entwicklung des Cloud Computing wider: Entwickler bauen keine eigenen Server; sie nutzen AWS-APIs. Ebenso sollten Smart-Contract-Entwickler keine historischen Datenabfragen oder Cross-Chain-Zustandsverifikation neu implementieren müssen – sie sollten bewährte Infrastruktur aufrufen.
Der Paradigmenwechsel ist subtil, aber tiefgreifend. Statt „Was kann diese Blockchain?" wird die Frage zu „Auf welche verifizierbaren Services kann dieser Smart Contract zugreifen?" Die Blockchain stellt Settlement und Verifikation bereit; Coprozessoren stellen unbegrenzte Berechnung bereit. Zusammen ermöglichen sie Anwendungen, die sowohl Vertrauenslosigkeit als auch Komplexität erfordern.
Dies geht über DeFi und Gaming hinaus. Die Tokenisierung von Real-World-Assets benötigt verifizierte Off-Chain-Daten über Immobilieneigentum, Rohstoffpreise und regulatorische Konformität. Dezentrale Identität erfordert die Aggregation von Anmeldeinformationen über mehrere Blockchains und die Verifikation des Widerrufsstatus. KI-Agenten müssen ihre Entscheidungsprozesse beweisen, ohne proprietäre Modelle offenzulegen. All dies erfordert verifizierbare Berechnung – genau die Fähigkeit, die ZK-Coprozessoren bereitstellen.
Die Infrastruktur verändert auch die Art und Weise, wie Entwickler über Blockchain-Beschränkungen denken. Jahrelang lautete das Mantra „Für Gas-Effizienz optimieren." Mit Coprozessoren können Entwickler Logik schreiben, als ob Gas-Limits nicht existieren würden, und dann teure Operationen an verifizierbare Infrastruktur auslagern. Dieser mentale Wandel – von eingeschränkten Smart Contracts zu Smart Contracts mit unendlicher Rechenleistung – wird umgestalten, was on-chain gebaut wird.
Was 2026 bringt: Von der Forschung zur Produktion
Mehrere Trends konvergieren, um 2026 zum Wendepunkt für die Übernahme von ZK-Coprozessoren zu machen.
Hardware-Beschleunigung verbessert die Beweisgenerierungsleistung dramatisch. Unternehmen wie Cysic bauen spezialisierte ASICs für Zero-Knowledge-Beweise, ähnlich wie sich Bitcoin-Mining von CPUs über GPUs zu ASICs entwickelte. Wenn die Beweisgenerierung 10-100x schneller und billiger wird, fallen wirtschaftliche Barrieren.
Entwickler-Tooling abstrahiert Komplexität. Frühe zkVM-Entwicklung erforderte Schaltkreis-Design-Expertise; moderne Frameworks lassen Entwickler in Rust oder Solidity schreiben und automatisch zu beweisbaren Schaltkreisen kompilieren. Wenn diese Tools reifen, nähert sich die Entwicklererfahrung dem Schreiben standardmäßiger Smart Contracts – verifizierbare Berechnung wird zum Standard, nicht zur Ausnahme.
Institutionelle Übernahme treibt die Nachfrage nach verifizierbarer Infrastruktur. Da BlackRock Assets tokenisiert und traditionelle Banken Stablecoin-Abwicklungssysteme starten, benötigen sie verifizierbare Off-Chain-Berechnung für Compliance, Prüfung und regulatorische Berichterstattung. ZK-Coprozessoren stellen die Infrastruktur bereit, um dies vertrauenslos zu machen.
Cross-Chain-Fragmentierung schafft Dringlichkeit für einheitliche Zustandsverifikation. Mit Hunderten von Layer 2s, die Liquidität und Nutzererfahrung fragmentieren, brauchen Anwendungen Wege, Zustände über Chains hinweg zu aggregieren, ohne sich auf Bridge-Vermittler zu verlassen. Coprozessoren bieten die einzige vertrauenslose Lösung.
Die Projekte, die überleben, werden sich wahrscheinlich um bestimmte Branchen konsolidieren: Brevis für Allzweck-Multi-Chain-Infrastruktur, Lagrange für datenintensive Anwendungen, Axiom für die Optimierung historischer Abfragen. Wie bei Cloud-Anbietern werden die meisten Entwickler keine eigene Beweisinfrastruktur betreiben – sie werden Coprozessor-APIs nutzen und für Verifikation als Service bezahlen.
Das große Ganze: Unendliche Rechenleistung trifft auf Blockchain-Sicherheit
ZK-Coprozessoren lösen eine der fundamentalsten Einschränkungen der Blockchain: Man kann vertrauenslose Sicherheit ODER komplexe Berechnung haben, aber nicht beides. Durch die Entkopplung von Ausführung und Verifikation machen sie den Kompromiss obsolet.
Dies erschließt die nächste Welle von Blockchain-Anwendungen – solche, die unter den alten Beschränkungen nicht existieren konnten. DeFi-Protokolle mit Risikomanagement auf dem Niveau traditioneller Finanzen. Spiele mit AAA-Produktionswerten auf verifizierbarer Infrastruktur. KI-Agenten, die autonom mit kryptografischem Beweis ihrer Entscheidungsfindung operieren. Cross-Chain-Anwendungen, die sich wie einheitliche Plattformen anfühlen.
Die Infrastruktur ist da. Die Beweise sind schnell genug. Die Entwickler-Tools reifen. Was bleibt, ist der Aufbau der Anwendungen, die vorher unmöglich waren – und zuzusehen, wie eine Branche erkennt, dass die Berechnungsbeschränkungen der Blockchain nie permanent waren, sondern nur auf die richtige Infrastruktur warteten, um durchzubrechen.
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