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.'

Obsah

Co je Proof of Stake?

Proof of Stake je typ konsensuálního mechanismu používaný blockchainovými sítěmi k dosažení distribuovaného konsensu. V konsensuálním mechanismu Proof of Stake jsou účastníci, kteří uzamkli kryptoměnová aktiva (staking znamená "uzamčení" aktiv zasláním na specifický chytrý kontrakt), náhodně vybráni, aby se stali validátory, kteří navrhují nové bloky - a jsou za to odměněni. Validátoři tak přebírají roli, kterou v systému Proof of Work zastávali těžaři. Účastníci, kteří poruší pravidla protokolu, mohou přijít o část nebo celou svou uzamčenou aktiva. Tento přístup "cukru a biče" je navržen tak, aby motivoval účastníky k přispívání na validaci a seřazování transakcí v blocích v souladu s pravidly protokolu.

Jaké jsou výhody Proof of Stake?

Mezi nejčastěji uváděné výhody přechodu na Proof of Stake v rámci komunity Ethereum patří následující:

Zlepšená energetická účinnost. Protože Proof of Stake nevyžaduje, aby účastníci věnovali výpočetní výkon algoritmu hashování Proof of Work, spotřebovává dramaticky méně energie. Odhady naznačují, že Ethereum 2.0 spotřebuje méně než 1 % energie spotřebované Proof of Work Ethereum.

Zlepšená kapacita pro škálování podporou „shard chainů“. Shard chainy (viz níže) zvyšují propustnost transakcí tím, že umožňují síti vytvářet více bloků současně. Zatímco v systému Proof of Work snižuje sharding potřebný výpočetní výkon k narušení každé části sítě (čímž se snižuje bezpečnost celé sítě), v systému Proof of Stake tomu tak není. Jinými slovy, přechod na Proof of Stake je nezbytný k umožnění shardingu, který může být účinnou technologií pro škálování.

Zvýšená decentralizace. Protože Proof of Stake eliminuje těžbu řízenou výpočetním výkonem, mizí potřeba velkých a kapitálově náročných těžebních farem. Teoreticky by to mělo snížit bariéru vstupu pro validátory a snižovat riziko centralizace. Dále, kvůli velkému počtu shard chainů, plný 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 osvědčené. Zatímco Proof of Work byl testován v boji více než deset let v Bitcoinu a od roku 2015 v Ethereu, Proof of Stake má méně historii. I když byl Proof of Stake použit v řadě veřejných blockchainů bez incidentu, relativně vysoká složitost jeho implementace v Ethereu znamená, že mohou existovat dosud neznámé vektory útoku nebo zranitelnosti.

Bohatí bohatnou. Běžná kritika Proof of Stake v Ethereu je, že protože těžba v podstatě nevyžaduje žádné náklady, a protože čím více ETH vsadíte, tím více odměn dostanete, ti, kteří již mají nejvíce kapitálu, budou i nadále hromadit více kapitálu. Naopak, i když je pravda, že těžba Bitcoinu je vysoce kapitálově náročná, zisková marže je úzká. To znamená, že většina bitcoinů vydělaných těžaři musí být prodána k pokrytí jejich těžebních nákladů - a prodejem těžaři distribuují většinu nově ražených bitcoinů (a poplatků) širším účastníkům, čímž se nové bitcoiny široce rozdělují.

Co je sharding?

Sharding je technika škálování navržená k významnému zlepšení efektivity a kapacity blockchainové sítě. Spočívá v rozdělení celkového stavu sítě na několik menších, zvládnutelných částí, známých jako "shardy." Každý shard funguje téměř jako samostatný blockchain s vlastní sadou zůstatků na účtech a chytrými kontrakty. Na rozdíl od zcela nezávislých blockchainů však shardy komunikují a koordinují mezi sebou prostřednictvím hlavního řetězce nebo vrstvy, která zajišťuje bezpečnost a konzistenci dat v celé síti.

V kontextu Ethereum 2.0 si sharding klade za cíl řešit škálovatelnost rozložením odpovědnosti za zpracování dat mezi více shardů. Každý shard bude schopný samostatně zpracovávat transakce a chytré kontrakty, čímž se zvýší celková kapacita sítě. Počáteční implementace shardingu v Ethereum 2.0 se očekává, že se zaměří především na zlepšení dostupnosti dat, což následně zlepší škálovatelnost řešení druhé vrstvy umožněním odkazování na data uložená na shard chainách.

Validátoři budou hrát klíčovou roli v bezpečnosti a provozu shardované sítě Ethereum. Budou náhodně přiřazováni k různým shardům, což zajistí, že žádný jediný shard nebude nadměrně ovlivněn nebo kontrolován specifickou skupinou validátorů. Toto náhodné přiřazení pomáhá zvyšovat bezpečnost sítě, protože činí síť odolnější vůči koordinovaným útokům nebo manipulacím.

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

Plán Eth 2.0

Přechod na Eth 2.0 je postupná, vícefázová transformace, která probíhá podle následujícího časového plánu:

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

The Merge. Dokončeno v září 2022, tato klíčová fáze viděla původní hlavní síť Ethereum, běžící na Proof of Work (PoW), plynule se spojit se systémem PoS Beacon Chain. Tento přechod znamenal konec energeticky náročné těžby na Ethereu, plně přijal PoS pro bezpečnost a konsensus sítě. Výsledkem bylo, že spotřeba energie Etherea významně klesla, což otevřelo cestu pro efektivnější a škálovatelnější blockchainové operace.

Sharding. Po Merge plánuje Ethereum implementovat sharding, aby drasticky zvýšil kapacitu sítě a snížil transakční poplatky. Sharding rozdělí síť na více částí (shardy), z nichž každá bude schopna samostatně zpracovávat transakce a chytré kontrakty. Tím se rozšíří celková kapacita sítě Ethereum, což jí umožní zpracovávat mnohem více transakcí za sekundu a učiní ji dostupnější pro uživatele po celém světě. Počáteční fáze shardingu se zaměří na distribuci dat mezi shardy, zatímco pozdější fáze budou usilovat o to, aby shardy mohly samostatně provádět chytré kontrakty a spravovat účty, což dále zlepší škálovatelnost a efektivitu sítě. Zavedení shardingu se očekává, že začne ve fázích.