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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 ein Konsensmechanismus, der von Blockchain-Netzwerken verwendet wird, um einen verteilten Konsens zu erreichen. In einem Proof-of-Stake-Konsensmechanismus werden Teilnehmer, die Krypto-Vermögenswerte gestaked haben (staken bedeutet, sie durch Senden an einen spezifischen Smart Contract zu "sperren"), zufällig ausgewählt, um Validatoren zu werden, die neue Blöcke vorschlagen und dafür belohnt werden. Validatoren übernehmen somit die Rolle, die in einem Proof-of-Work-System von Minern gehalten wird. Teilnehmer, die gegen die Protokollregeln verstoßen, verlieren teilweise oder vollständig ihre gestaketen Vermögenswerte. Dieser Ansatz mit Zuckerbrot und Peitsche ist darauf ausgelegt, Teilnehmer zu 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 innerhalb der Ethereum-Community für den Wechsel zu Proof of Stake sind die folgenden:

Verbesserte Energieeffizienz. Da Proof of Stake nicht erfordert, dass Teilnehmer Rechenleistung einem Proof-of-Work-Hashing-Algorithmus widmen, verbraucht es erheblich weniger Energie. Schätzungen zufolge wird Ethereum 2.0 weniger als 1 % der von Proof of Work Ethereum verbrauchten Energie benötigen.

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 im Proof-of-Work-System Sharding die benötigte Hashing-Leistung zur Kompromittierung jeder Netzwerkteilung verringert (und damit die Sicherheit des gesamten Netzwerks reduziert), ist dies im Proof-of-Stake-System nicht der Fall. Mit anderen Worten, der Wechsel zu Proof of Stake ist erforderlich, um Sharding zu ermöglichen, was wiederum eine effektive Skalierungstechnologie sein kann.

Erhöhte Dezentralisierung. Da Proof of Stake auf hash-power getriebenes Mining verzichtet, 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 (mehr als 16.000). Die Annahme ist, dass diese große Anzahl von Validatoren das Netzwerk weniger anfällig für Manipulationen durch Interessengruppen 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 Zwischenfälle verwendet wurde, bedeutet die relativ hohe Komplexität seiner Implementierung in Ethereum, dass es möglicherweise noch unbekannte Angriffsvektoren 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 je mehr ETH man staked, desto mehr Belohnungen erhält man, wodurch diejenigen, die bereits am meisten Kapital haben, weiterhin mehr Kapital anhäufen. Im Gegensatz dazu ist es zwar wahr, dass Bitcoin-Mining ein hochkapitalintensives Unterfangen ist, aber die Gewinnmarge ist gering. Das bedeutet, dass die meisten von Minern verdienten Bitcoins verkauft werden müssen, um ihre Mining-Kosten zu decken - und durch den Verkauf verteilen Miner die meisten der neu geschaffenen Bitcoins (und Gebühren) an breitere Teilnehmer, wodurch neue Bitcoins weit verbreitet werden.

Was ist Sharding?

Sharding ist eine Skalierungstechnik, die darauf abzielt, die Effizienz und Kapazität eines Blockchain-Netzwerks erheblich zu verbessern. Es beinhaltet die Aufteilung des gesamten Netzwerkzustands in mehrere kleinere, handhabbare Stücke, 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 jedoch Shards miteinander über die Hauptkette oder eine Schicht, die die Sicherheit und Datenkonsistenz im gesamten Netzwerk sicherstellt.

Im Kontext von Ethereum 2.0 zielt Sharding darauf ab, die Skalierbarkeit durch Verteilung der Datenverarbeitungsverantwortung auf mehrere Shards zu verbessern. Jeder Shard wird in der Lage sein, Transaktionen und Smart Contracts unabhängig zu verarbeiten, wodurch die Gesamtkapazität des Netzwerks erhöht wird. Die anfängliche Implementierung von Sharding in Ethereum 2.0 wird voraussichtlich in erster Linie auf die Verbesserung der Datenverfügbarkeit abzielen, was wiederum die Skalierbarkeit von Layer-2-Lösungen verbessern wird, indem sie es ihnen ermöglicht, auf Shard-Chains gespeicherte Daten zu referenzieren.

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

Während sich Ethereum weiterentwickelt, könnten die Details von Sharding und seiner Implementierung verfeinert werden.

Eth 2.0 Zeitplan

Der Übergang zu Eth 2.0 ist ein schrittweiser, mehrphasiger Übergang, 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 betrieben wird. Diese Phase verarbeitete noch keine Transaktionen oder Smart Contracts, sondern legte 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, aber während der Beacon-Chain-Phase verließ sich Ethereum weiterhin auf den Proof-of-Work-Konsensmechanismus.

The Merge. Im September 2022 abgeschlossen, sah diese entscheidende Phase, dass das ursprüngliche Ethereum-Mainnet, das auf Proof-of-Work (PoW) lief, nahtlos mit dem PoS-System der Beacon Chain verschmolz. Dieser Übergang markierte das Ende des energieintensiven Minings auf Ethereum und nahm PoS vollständig für Netzwerksicherheit und Konsens an. Infolgedessen sank der Energieverbrauch von Ethereum erheblich und ebnete den Weg für effizientere und skalierbarere Blockchain-Operationen.

Sharding. Nach dem Merge plant Ethereum, Sharding zu implementieren, um die Netzwerkkapazität drastisch zu erhöhen und Transaktionsgebühren zu senken. Sharding wird das Netzwerk in mehrere Teile (Shards) aufteilen, von denen jeder in der Lage ist, Transaktionen und Smart Contracts unabhängig zu verarbeiten. Dies wird die Gesamtkapazität des Ethereum-Netzwerks erweitern und es ermöglichen, viel mehr Transaktionen pro Sekunde zu verarbeiten, was es weltweit zugänglicher für Benutzer macht. Die anfänglichen Phasen des Shardings werden sich auf die Verteilung von Daten über Shards konzentrieren, während spätere Phasen darauf abzielen, Shards zu ermöglichen, Smart Contracts unabhängig auszuführen und Konten zu verwalten, was die Skalierbarkeit und Effizienz des Netzwerks weiter verbessert. Die Einführung von Sharding wird voraussichtlich in Phasen beginnen.

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