Co je Ethereum 2.0?

Ethereum 2.0, někdy nazývané Eth2 nebo Serenity, je vylepšení blockchainu Ethereum. Jeho cílem je zvýšit rychlost, efektivitu a škálovatelnost sítě Ethereum, aniž by byla ohrožena její bezpečnost nebo decentralizace. V tomto ohledu je to pokus překonat takzvané 'trilema blockchainu' (široce rozšířený názor, že ve vztahu k decentralizaci, bezpečnosti a škálovatelnosti mohou blockchainové sítě optimalizovat pouze pro dvě ze tří funkcí najednou).

Ethereum 2.0 integruje několik zásadních změn ve struktuře a designu Ethereum - jak technických, tak ekonomických. Dvě z klíčových změn jsou přechod na 'proof of stake' a přidání 'shardingu.'

Co je Proof of Stake?

Proof of Stake je typ konsensuálního mechanismu používaného blockchainovými sítěmi k dosažení distribuovaného konsensu. V konsensuálním mechanismu Proof of Stake jsou náhodně vybráni účastníci, kteří vložili kryptoměnová aktiva (staking znamená "uzamčení" aktiv jejich odesláním na specifický chytrý kontrakt), aby se stali validátory, kteří navrhují nové bloky - a za to jsou odměňováni. Validátoři tak přebírají roli, kterou v systému Proof of Work zastávají těžaři. Účastníci, kteří poruší pravidla protokolu, podléhají propadnutí, částečně nebo zcela, svých vložených aktiv. Tento přístup cukru a biče je navržen tak, aby motivoval účastníky k přispění k validaci a uspořádání transakcí v blocích podle pravidel protokolu.

Jaké jsou výhody Proof of Stake?

Mezi nejčastěji uváděné výhody mezi komunitou Etherea pro přechod na Proof of Stake patří:

Zlepšená energetická účinnost. Proof of Stake nevyžaduje, aby účastníci věnovali výpočetní výkon algoritmu pro hashování v systému Proof of Work, což dramaticky snižuje spotřebu energie. Odhaduje se, že Ethereum 2.0 spotřebuje méně než 1 % energie spotřebované Ethereem na bázi Proof of Work.

Zlepšená schopnost škálování díky podpoře 'shard chainů'. Shard chainy (viz níže) zvyšují propustnost transakcí tím, že umožňují síti vytvářet více bloků současně. Zatímco v systému Proof of Work rozdělování snižuje hashovací výkon potřebný k ohrožení každé části sítě (čímž snižuje bezpečnost celé sítě), v systému Proof of Stake tomu tak není. Jinými slovy, přechod na Proof of Stake je nutný k umožnění shardingu, který může být účinnou technologií škálování.

Zvýšená decentralizace. Protože Proof of Stake eliminuje těžbu řízenou hashovacím výkonem, je odstraněna potřeba velkých a kapitálově náročných těžebních farem. Teoreticky by to mělo snížit bariéry vstupu pro validátory, čímž se snižuje riziko centralizace. Dále, kvůli velkému počtu shard chainů, úplný přechod na Ethereum 2.0 vyžaduje velkou sadu validátorů (více než 16 000). Předpokládá se, že tento velký počet validátorů učiní síť méně náchylnou k manipulaci ze strany zvláštních zájmů.

Jaké jsou nevýhody Proof of Stake?

Méně osvědčený. Zatímco Proof of Work byl více než deset let testován v boji u Bitcoinu a od roku 2015 u Etherea, Proof of Stake má méně dlouhou historii. Ačkoli byl Proof of Stake používán v řadě veřejných blockchainů bez incidentů, relativně vysoká složitost jeho implementace v Ethereu znamená, že mohou existovat dosud neznámé vektory útoků nebo zranitelnosti.

Bohatí bohatnou. Častou kritikou Proof of Stake v Ethereu je, že protože těžba nemá v podstatě žádné náklady, a protože čím více ETH vložíte, tím více odměn obdržíte, ti, kteří již mají nejvíce kapitálu, budou i nadále akumulovat více kapitálu. Na rozdíl od toho, zatímco je pravda, že těžba Bitcoinu je vysoce kapitálově náročný podnik, marže zisku je úzká. To znamená, že většina bitcoinů vydělaných těžaři musí být prodána, aby pokryla jejich těžební náklady - a prodejem těžaři distribuují většinu nově vytěžených Bitcoinů (a poplatků) širším účastníkům, čímž se nově vytěžené Bitcoiny široce distribuují.

Co je sharding?

Sharding je technika škálování navržená k významnému zlepšení účinnosti a kapacity blockchainové sítě. Zahrnuje rozdělení celkového stavu sítě na několik menších, spravovatelných částí, známých jako "shardy". Každý shard funguje téměř jako samostatný blockchain se svou vlastní sadou zůstatků na účtech a chytrými kontrakty. Na rozdíl od zcela nezávislých blockchainů však shardy komunikují a koordinují se navzájem prostřednictvím hlavního řetězce nebo vrstvy, která zajišťuje bezpečnost a konzistenci dat napříč celou sítí.

V kontextu Etherea 2.0 sharding usiluje o řešení škálovatelnosti distribucí odpovědnosti za zpracování dat mezi více shardů. Každý shard bude schopen zpracovávat transakce a chytré kontrakty nezávisle, čímž se zvýší celková kapacita sítě. Počáteční implementace shardingu v Ethereu 2.0 se očekává, že se zaměří především na zlepšení dostupnosti dat, což následně zlepší škálovatelnost řešení vrstvy 2 tím, že jim umožní odkazovat na data uložená na shard chainách.

Validátoři budou hrát klíčovou roli v bezpečnosti a provozu shardingové sítě Etherea. Budou náhodně přiřazeni k různým shardům, což zajistí, že žádný jediný shard nebude nadměrně ovlivněn nebo kontrolován specifickou skupinou validátorů. Toto náhodné přiřazení pomáhá zlepšit bezpečnost sítě tím, že ji činí odolnější vůči koordinovaným útokům nebo manipulacím.

Jak Ethereum nadále evoluuje, specifika shardingu a jeho implementace mohou být upravena.

Časový rozvrh Eth 2.0

Přechod k Eth 2.0 je postupný, vícefázový proces, který se odehrává podle následujícího časového rozvrhu:

Beacon Chain. Úspěšně nasazen v prosinci 2020, Beacon Chain zavedl konsensuální mechanismus Proof of Stake (PoS), který funguje paralelně s existující sítí Etherea. Tato fáze zatím nezpracovávala transakce ani chytré kontrakty, ale položila základy pro nový model konsensu PoS. Byl vytvořen "beacon chain" pro ukládání registru validátorů a běžel paralelně k hlavní síti Etherea, ale během fáze Beacon Chain Ethereum nadále spoléhá na konsensuální mechanismus Proof of Work.

The Merge. Dokončeno v září 2022, tato klíčová fáze viděla, jak se původní hlavní síť Etherea, běžící na Proof of Work (PoW), plynule spojila s PoS systémem Beacon Chain. Tento přechod znamenal konec energeticky náročné těžby na Ethereu, plně přijímající PoS pro bezpečnost sítě a konsensus. Výsledkem bylo, že spotřeba energie Etherea výrazně klesla, čímž se otevřela cesta pro efektivnější a škálovatelnější operace blockchainu.

Sharding. Po Merge Ethereum plánuje implementovat sharding, aby drasticky zvýšilo kapacitu sítě a snížilo poplatky za transakce. Sharding rozdělí síť na několik částí (shardů), z nichž každá bude schopna nezávisle zpracovávat transakce a chytré kontrakty. To rozšíří celkovou kapacitu sítě Etherea, umožní jí zpracovat mnohem více transakcí za sekundu a učiní ji přístupnější pro uživatele po celém světě. Počáteční fáze shardingu se zaměří na distribuci dat napříč shardy, přičemž pozdější fáze budou směřovat k tomu, aby shardy mohly nezávisle provádět chytré kontrakty a spravovat účty, což dále zlepší škálovatelnost a efektivitu sítě. Zavedení shardingu se očekává ve fázích.