Was ist Ethereum 2.0?

Ethereum 2.0, manchmal auch Eth2 oder Serenity genannt, ist ein Upgrade der Ethereum-Blockchain. Ziel ist es, die Geschwindigkeit, Effizienz und Skalierbarkeit des Ethereum-Netzwerks zu erhöhen, ohne die Sicherheit oder Dezentralisierung zu beeinträchtigen. In dieser Hinsicht ist es ein Versuch, das sogenannte 'Blockchain-Trilemma' zu überwinden (der weit verbreitete Glaube, dass Blockchain-Netzwerke in Bezug auf Dezentralisierung, Sicherheit und Skalierbarkeit nur zwei der drei Merkmale gleichzeitig optimieren können).

Ethereum 2.0 integriert mehrere grundlegende Änderungen in die Struktur und das Design von Ethereum - sowohl technisch als auch wirtschaftlich. Zwei der wichtigsten Änderungen sind der Wechsel zu 'Proof of Stake' und die Einführung von 'Sharding'.

Inhaltsverzeichnis

Was ist Proof of Stake?

Proof of Stake ist eine Art Konsensmechanismus, der von Blockchain-Netzwerken verwendet wird, um einen verteilten Konsens zu erreichen. In einem Proof-of-Stake-Konsensmechanismus werden Teilnehmer, die Krypto-Assets gestaked haben (Staking bedeutet, sie durch Senden an einen bestimmten Smart Contract zu "sperren"), zufällig ausgewählt, um Validatoren zu werden, die neue Blöcke vorschlagen – und dafür belohnt werden. Validatoren übernehmen somit die Rolle der Miner in einem Proof-of-Work-System. Teilnehmer, die gegen die Protokollregeln verstoßen, müssen mit dem teilweisen oder vollständigen Verlust ihrer gestakten Assets rechnen. Dieser Anreiz- und Bestrafungsansatz soll die Teilnehmer dazu motivieren, zur Validierung und Anordnung von Transaktionen in Blöcken gemäß den Protokollregeln beizutragen.

Was sind die Vorteile von Proof of Stake?

Die am häufigsten genannten Vorteile in der Ethereum-Community für den Übergang zu Proof of Stake sind die folgenden:

Verbesserte Energieeffizienz. Da Proof of Stake nicht erfordert, dass Teilnehmer Rechenleistung einem Proof-of-Work-Hashing-Algorithmus zur Verfügung stellen, verbraucht es deutlich weniger Energie. Schätzungen zufolge wird Ethereum 2.0 weniger als 1 % der Energie verbrauchen, die von Proof of Work Ethereum verbraucht wird.

Verbesserte Skalierbarkeit durch Unterstützung von 'Shard Chains.' Shard Chains (siehe unten) erhöhen den Transaktionsdurchsatz, indem sie einem Netzwerk ermöglichen, mehrere Blöcke gleichzeitig zu erstellen. Während in einem Proof-of-Work-System Sharding die Hashing-Power verringert, die benötigt wird, um jeden Abschnitt des Netzwerks zu kompromittieren (wodurch die Sicherheit des gesamten Netzwerks reduziert wird), ist dies in einem Proof-of-Stake-System nicht der Fall. Mit anderen Worten, der Übergang zu Proof of Stake ist erforderlich, um Sharding zu ermöglichen, das wiederum eine effektive Skalierungstechnologie sein kann.

Erhöhte Dezentralisierung. Da Proof of Stake den hash-power-getriebenen Mining abschafft, entfällt die Notwendigkeit großer und kapitalintensiver Mining-Farmen. Theoretisch sollte dies die Eintrittsbarriere für Validatoren senken und das Risiko der Zentralisierung verringern. Darüber hinaus erfordert der vollständige Übergang zu Ethereum 2.0 aufgrund der großen Anzahl von Shard Chains eine große Anzahl von Validatoren (über 16.000). Die Erwartung ist, dass diese große Anzahl von Validatoren das Netzwerk weniger anfällig für Manipulationen durch Sonderinteressen macht.

Was sind die Nachteile von Proof of Stake?

Weniger erprobt. Während Proof of Work seit über einem Jahrzehnt in Bitcoin und seit 2015 in Ethereum erprobt wurde, hat Proof of Stake weniger Erfahrung. Obwohl Proof of Stake in einer Reihe von öffentlichen Blockchains ohne Vorfälle verwendet wurde, bedeutet die relativ hohe Komplexität seiner Implementierung in Ethereum, dass es möglicherweise noch unbekannte Angriffspunkte oder Schwachstellen gibt.

Die Reichen werden reicher. Eine häufige Kritik an Proof of Stake in Ethereum ist, dass es im Wesentlichen keine Kosten für das Mining gibt und weil man umso mehr Belohnungen erhält, je mehr ETH man staked, werden diejenigen, die bereits das meiste Kapital haben, weiterhin mehr Kapital akkumulieren. Im Gegensatz dazu, auch wenn es stimmt, dass Bitcoin-Mining ein hochkapitalintensives Unterfangen ist, ist die Gewinnspanne gering. Das bedeutet, dass der Großteil der von Minern verdienten Bitcoin verkauft werden muss, um ihre Mining-Kosten zu decken - und durch den Verkauf verteilen die Miner die meisten der neu geprägten Bitcoin (und Gebühren) an breitere Teilnehmer, wodurch neue Bitcoin breit gestreut werden.

Was ist Sharding?

Sharding ist eine Skalierungstechnik, die entwickelt wurde, um die Effizienz und Kapazität eines Blockchain-Netzwerks erheblich zu verbessern. Es beinhaltet die Aufteilung des gesamten Netzwerkkontextes in mehrere kleinere, handhabbare Teile, die als "Shards" bekannt sind. Jeder Shard funktioniert fast wie eine separate Blockchain mit einem eigenen Satz von Kontoständen und Smart Contracts. Im Gegensatz zu völlig unabhängigen Blockchains kommunizieren und koordinieren Shards jedoch miteinander über die Hauptkette oder eine Ebene, die die Sicherheit und Datenkonsistenz im gesamten Netzwerk gewährleistet.

Im Kontext von Ethereum 2.0 zielt Sharding darauf ab, die Skalierbarkeit zu verbessern, indem die Datenverarbeitungsverantwortung auf mehrere Shards verteilt wird. Jeder Shard wird in der Lage sein, Transaktionen und Smart Contracts unabhängig zu verarbeiten, wodurch die Gesamtkapazität des Netzwerks erhöht wird. Die anfängliche Implementierung des Shardings in Ethereum 2.0 wird sich voraussichtlich hauptsächlich auf die Verbesserung der Datenverfügbarkeit konzentrieren, was wiederum die Skalierbarkeit von Layer-2-Lösungen verbessern wird, indem sie es ihnen ermöglicht, sich auf Daten zu beziehen, die auf Shard Chains gespeichert sind.

Validatoren werden eine entscheidende Rolle in der Sicherheit und dem Betrieb des geshardeten Ethereum-Netzwerks spielen. Sie werden zufällig verschiedenen Shards zugewiesen, um sicherzustellen, dass kein einzelner Shard übermäßig von einer bestimmten Gruppe von Validatoren beeinflusst oder kontrolliert wird. Diese zufällige Zuweisung hilft, die Sicherheit des Netzwerks zu erhöhen, indem es widerstandsfähiger gegen koordinierte Angriffe oder Manipulationen wird.

Da sich Ethereum weiterentwickelt, könnten die Spezifika des Shardings und dessen Implementierung weiter verfeinert werden.

Eth 2.0 Zeitplan

Der Übergang zu Eth 2.0 ist ein schrittweiser, mehrphasiger Prozess, der sich entlang des folgenden Zeitplans vollzieht:

Beacon Chain. Erfolgreich im Dezember 2020 eingeführt, führte die Beacon Chain einen Proof-of-Stake (PoS) Konsensmechanismus ein, der parallel zum bestehenden Ethereum-Netzwerk operiert. Diese Phase verarbeitete noch keine Transaktionen oder Smart Contracts, legte jedoch den Grundstein für ein neues PoS-Konsensmodell. Eine "Beacon Chain" wurde eingerichtet, um das Register der Validatoren zu speichern und parallel zum Ethereum-Mainnet zu laufen, während der Beacon Chain-Phase beruhte Ethereum jedoch weiterhin auf den Proof-of-Work-Konsensmechanismus.

The Merge. Abgeschlossen im September 2022, sah diese entscheidende Phase das ursprüngliche Ethereum-Mainnet, das auf Proof-of-Work (PoW) lief, nahtlos mit dem PoS-System der Beacon Chain verschmelzen. Dieser Übergang markierte das Ende des energieintensiven Minings auf Ethereum und die vollständige Übernahme von PoS für Netzwerksicherheit und Konsens. Infolgedessen sank der Energieverbrauch von Ethereum erheblich, was den Weg für effizientere und skalierbarere Blockchain-Operationen ebnete.

Sharding. Nach dem Merge plant Ethereum, Sharding zu implementieren, um die Netzwerkkapazität drastisch zu erhöhen und die Transaktionsgebühren zu senken. Sharding wird das Netzwerk in mehrere Abschnitte (Shards) aufteilen, die jeweils in der Lage sind, Transaktionen und Smart Contracts unabhängig zu verarbeiten. Dies wird die Gesamtkapazität des Ethereum-Netzwerks erweitern und es ihm ermöglichen, viele mehr Transaktionen pro Sekunde zu verarbeiten und es weltweit für Benutzer zugänglicher zu machen. Die anfänglichen Phasen des Shardings werden sich darauf konzentrieren, Daten über Shards zu verteilen, wobei spätere Phasen darauf abzielen, es den Shards zu ermöglichen, Smart Contracts unabhängig auszuführen und Konten zu verwalten, was die Skalierbarkeit und Effizienz des Netzwerks weiter verbessern wird. Die Einführung des Shardings wird voraussichtlich in Phasen beginnen.