Ethereum 2.0, som undertiden kaldes Eth2 eller Serenity, er en opgradering af Ethereum-blockchain. Målet er at øge hastigheden, effektiviteten og skalerbarheden i Ethereum-netværket uden at gå på kompromis med sikkerheden eller decentraliseringen. I denne henseende er det et forsøg på at overvinde det såkaldte 'blockchain-trilemma' (den udbredte opfattelse, at med hensyn til decentralisering, sikkerhed, og skalérbarhed(... blockchain-netværk kan kun optimere to af de tre egenskaber ad gangen).
Ethereum 2.0 indebærer en række grundlæggende ændringer i Ethereums struktur og opbygning – både af teknisk og økonomisk karakter. To af de vigtigste ændringer er overgangen til »proof of stake« og indførelsen af »sharding«.
Hvad er Proof of Stake?
Proof of Stake er en type konsensusmekanisme, der anvendes af blockchain-netværk til at opnå distribueret konsensus. I en Proof-of-Stake-konsensusmekanisme er deltagere, der har sat kryptoaktiver i staking (staking betyder at »låse« dem fast ved at sende dem til en bestemt smartkontrakt) udvælges tilfældigt til at blive validatorer, der foreslår nye blokke – og belønnes for dette. Validatorerne overtager dermed den rolle, som minerne har i et Proof-of-Work-system. Deltagere, der overtræder protokollens regler, risikerer at miste en del af eller hele deres indsatte aktiver. Denne tilgang med gulerod og stok er designet til at tilskynde deltagerne til at bidrage til validering og rækkefølge af transaktioner i blokke i overensstemmelse med protokollens regler.
Hvad er fordelene ved Proof of Stake?
De fordele, der oftest nævnes i Ethereum-fællesskabet i forbindelse med overgangen til Proof of Stake, er følgende:
Forbedret energieffektivitet. Da Proof of Stake ikke kræver, at deltagerne bruger regnekraft på en Proof-of-Work-hashalgoritme, bruger det markant mindre energi. Det anslås, at Ethereum 2.0 vil forbruge mindre end 1 % af den energi, som Proof-of-Work-versionen af Ethereum bruger.
Forbedret skalerbarhed gennem understøttelse af »shard-kæder«.' Shard-kæder (se nedenfor) øger transaktionskapaciteten ved at give et netværk mulighed for at oprette flere blokke samtidigt. I et Proof-of-Work-system mindsker sharding den hashkraft, der kræves for at kompromittere hver enkelt del af netværket (hvilket dermed mindsker sikkerheden i hele (netværk), men i et Proof-of-Stake-system er dette ikke tilfældet. Med andre ord er overgangen til Proof-of-Stake påkrævet for at aktivere sharding, hvilket igen kan være en effektiv skaleringsteknologi.
Øget decentralisering. Da Proof of Stake gør op med minedrift baseret på hashkraft, bortfalder behovet for store og kapitalkrævende minedriftanlæg. I teorien bør dette sænke adgangsbarrieren for validatorer og dermed mindske risikoen for centralisering. Desuden kræver den fulde overgang til Ethereum 2.0 på grund af det store antal shard-kæder et stort antal validatorer (mere end 16.000). Argumentet er, at dette store antal validatorer vil gøre netværket mindre udsat for manipulation af særinteresser.
Hvad er ulemperne ved Proof of Stake?
Mindre dokumenteret. Mens Proof of Work har været afprøvet i praksis i over et årti i Bitcoin og siden 2015 i Ethereum, har Proof of Stake endnu ikke så lang en historik. Selvom Proof of Stake er blevet brugt i en række offentlige blockchains uden problemer, betyder den relativt høje kompleksitet ved implementeringen i Ethereum, at der kan være endnu ukendte angrebsvektorer eller sårbarheder.
De rige bliver rigere. En almindelig kritik af Proof of Stake i Ethereum er, at da der i praksis ikke er nogen omkostninger forbundet med minedrift, og da man får flere belønninger, jo mere ETH man sætter ind, vil de, der allerede har mest kapital, fortsat opbygge endnu mere kapital. I modsætning hertil er det sandt, at Bitcoin-mining er en meget kapitalintensiv virksomhed, men fortjenstmargenen er lille. Det betyder, at det meste af den bitcoin, som minerne tjener, skal sælges for at dække deres miningsomkostninger – og ved at sælge fordeler minerne det meste af den nyudstedte Bitcoin (og gebyrer) til en bredere kreds af deltagere og dermed distribuerer ny Bitcoin bredt.
Hvad er sharding?
Sharding er en skaleringsteknik, der har til formål at forbedre effektiviteten og kapaciteten i et blockchain-netværk betydeligt. Det indebærer, at netværkets samlede tilstand opdeles i flere mindre, håndterbare enheder, der kaldes »shards«. Hver shard fungerer næsten som en separat blockchain med sit eget sæt kontosaldoer og smarte kontrakter. I modsætning til helt uafhængige blockchains kommunikerer og koordinerer shards imidlertid med hinanden via hovedkæden eller et lag, der sikrer sikkerhed og datakonsistens på tværs af hele netværket.
I forbindelse med Ethereum 2.0 har sharding til formål at løse skalerbarhedsproblemer ved at fordele ansvaret for databehandlingen på flere shards. Hver shard vil være i stand til at behandle transaktioner og smart contracts uafhængigt, hvilket øger netværkets samlede kapacitet. Den indledende implementering af sharding i Ethereum 2.0 forventes primært at fokusere på at forbedre datatilgængeligheden, hvilket igen vil forbedre skalerbarheden af layer-2-løsninger ved at give dem mulighed for at henvise til data, der er gemt på shard-kæder.
Validatorer vil spille en afgørende rolle for sikkerheden og driften af det opdelte Ethereum-netværk. De vil blive tildelt tilfældigt til forskellige shards, hvilket sikrer, at ingen enkelt shard bliver for stærkt påvirket eller kontrolleret af en bestemt gruppe af validatorer. Denne tilfældige fordeling bidrager til at øge netværkets sikkerhed ved at gøre det mere modstandsdygtigt over for koordinerede angreb eller manipulation.
I takt med at Ethereum fortsætter med at udvikle sig, vil detaljerne omkring sharding og implementeringen heraf muligvis blive finjusteret.
Eth 2.0-tidsplan
Overgangen til Eth 2.0 er en gradvis overgang i flere faser, der finder sted i henhold til følgende tidsplan:
Beacon Chain. Beacon Chain blev med succes lanceret i december 2020 og indførte en Proof-of-Stake (PoS)-konsensusmekanisme, der fungerer parallelt med det eksisterende Ethereum-netværk. I denne fase blev der endnu ikke behandlet transaktioner eller smart contracts, men der blev lagt grundstenen til en ny PoS-konsensusmodel. En "beacon chain" blev etableret for at gemme registret over validatorer og køre parallelt med Ethereums mainnet, men i Beacon Chain-fasen fortsatte Ethereum med at stole på Proof-of-Work-konsensusmekanismen.
Sammenlægningen. Denne afgørende fase, der blev afsluttet i september 2022, indebar, at det oprindelige Ethereum-mainnet, der kørte på Proof-of-Work (PoW), blev sammenføjet med Beacon Chain's PoS-system uden problemer. Denne overgang markerede afslutningen på den energikrævende minedrift på Ethereum, idet man fuldt ud gik over til PoS til sikring af netværkssikkerheden og konsensus. Som følge heraf faldt Ethereums energiforbrug markant, hvilket banede vejen for mere effektive og skalerbare blockchain-operationer.
Sharding. Efter sammenlægningen planlægger Ethereum at indføre sharding for at øge netværkskapaciteten markant og sænke transaktionsgebyrerne. Sharding vil opdele netværket i flere dele (shards), som hver især kan behandle transaktioner og smart contracts uafhængigt af hinanden. Dette vil udvide den samlede kapacitet på Ethereum-netværket, så det kan behandle langt flere transaktioner pr. sekund og gøre det mere tilgængeligt for brugere over hele verden. De indledende faser af sharding vil fokusere på at distribuere data på tværs af shards, mens senere faser har til formål at gøre det muligt for shards at udføre smarte kontrakter og administrere konti uafhængigt, hvilket yderligere forbedrer netværkets skalerbarhed og effektivitet. Indførelsen af sharding forventes at begynde i faser.
