Ethereum 2.0, mida mõnikord nimetatakse ka Eth2 või Serenity, on Ethereumi plokiahela uuendus. Selle eesmärk on suurendada Ethereumi võrgu kiirust, tõhusust ja skaleeritavust, ohustamata seejuures selle turvalisust ega detsentraliseeritust. Selles mõttes on tegemist katsega ületada nn plokiahela trilemma (laialt levinud arvamus, et seoses detraliseerimine, turvalisusja skaleeritavus(kuid plokiahela võrgustikud suudavad korraga optimeerida vaid kahte neist kolmest omadusest).
Ethereum 2.0 toob kaasa mitmeid olulisi muudatusi Ethereumi struktuuris ja ülesehituses – nii tehnilisi kui ka majanduslikke. Kaks peamist muudatust on üleminek „panuse tõendamisele“ ja „sharding’u“ kasutuselevõtt.
Mis on panuse tõendamine?
Proof of Stake on konsensusmehhanism, mida plokiahela võrgustikud kasutavad hajutatud konsensuse saavutamiseks. Proof of Stake konsensusmehhanismis on osalejad, kes on panustanud krüptovara (panustamine tähendab nende „lukustamist“, saates need kindlasse nutikas leping) valitakse juhuslikult validaatoriteks, kes esitavad uusi plokke – ja saavad selle eest tasu. Validaatorid võtavad seega üle rolli, mida töö tõendamise (Proof-of-Work) süsteemis täitsid kaevurid. Osalejad, kes rikuvad protokolli reegleid, kaotavad osaliselt või täielikult oma panustatud varad. See piitsa ja prääniku lähenemine on mõeldud selleks, et motiveerida osalejaid panustama tehingute valideerimisse ja plokkidesse järjestamisse vastavalt protokolli reeglitele.
Millised on Proof of Stake'i eelised?
Ethereumi kogukonnas nimetatakse üleminekule panustamisel põhinevale konsensusele kõige sagedamini järgmisi eeliseid:
Parem energiatõhusus. Kuna Proof of Stake ei nõua osalejatelt töötlemisvõimsuse pühendamist Proof of Worki hash-algoritmile, kulutab see märkimisväärselt vähem energiat. Hinnangute kohaselt kulutab Ethereum 2.0 vähem kui 1% sellest energiast, mida tarbib Proof of Worki põhimõttel töötav Ethereum.
Parem skaleeritavus tänu „shard-ahelate“ toetamisele. Shard-ahelad (vt allpool) suurendavad tehingute läbilaskevõimet, võimaldades võrgustikul luua mitu plokki korraga. Töötõendussüsteemis (Proof-of-Work) vähendab sharding aga võrgustiku iga osa ohustamiseks vajalikku hash-võimsust (vähendades seeläbi kogu võrgustik), kuid panusetõenduse süsteemis see nii ei ole. Teisisõnu, üleminek panusetõenduse süsteemile on nõutav et võimaldada shardimist, mis omakorda võib olla tõhus skaleerimistehnoloogia.
Suurem detsentraliseeritus. Kuna Proof of Stake kaotab hash-võimsusel põhineva kaevandamise, kaob vajadus suurte ja kapitalimahukate kaevandusparkide järele. Teoreetiliselt peaks see vähendama validaatorite turule sisenemise künnist, vähendades seeläbi tsentraliseerumise ohtu. Lisaks nõuab täielik üleminek Ethereum 2.0-le shard-ahelate suure arvu tõttu suurt validaatorite hulka (üle 16 000). Väidetakse, et selline suur validaatorite arv muudab võrgu vähem vastuvõtlikuks erihuvide poolt manipuleerimisele.
Millised on Proof of Stake'i puudused?
Vähem tõestatud. Kuigi töö tõendamise (Proof of Work) meetod on läbinud üle kümne aasta kestnud praktilise katsetuse Bitcoini ja alates 2015. aastast Ethereumi puhul, on osaluse tõendamise (Proof of Stake) meetodil vähem kogemusi. Kuigi Proof of Stake'i on kasutatud mitmes avalikus plokiahelas ilma vahejuhtumiteta, tähendab selle rakendamise suhteliselt suur keerukus Ethereumis, et võib esineda seni teadmata rünnakuvektoreid või haavatavusi.
Rikkad muutuvad veelgi rikkamaks. Ethereumi panustamisel põhineva tõendamise (Proof of Stake) suhtes esitatakse sageli kriitikat, et kuna kaevandamisega ei kaasne sisuliselt mingeid kulusid ja mida rohkem ETH-d panustad, seda rohkem tasu saad, siis koguvad need, kellel on juba kõige rohkem kapitali, endale veelgi rohkem kapitali. Seevastu, kuigi on tõsi, et Bitcoini kaevandamine on väga kapitalimahukas ettevõtmine, on kasumimarginaal väike. See tähendab, et enamik kaevandajate teenitud bitcoine tuleb müüa, et katta kaevandamiskulud – ja müümisega jaotavad kaevandajad enamiku äsja loodud Bitcoinidest (ja tasudest) laiemale osalejate ringile, levitades seeläbi uusi Bitcoine laialdaselt.
Mis on sharding?
Sharding on mastaapsuslahendus, mille eesmärk on oluliselt parandada plokiahela võrgu tõhusust ja võimsust. See hõlmab võrgu kogu seisundi jagamist mitmeks väiksemaks, hallatavaks osaks, mida nimetatakse „shardideks“. Iga shard toimib peaaegu nagu eraldi plokiahel, millel on oma kontosaldod ja nutilepingud. Erinevalt täiesti iseseisvatest plokiahelatest suhtlevad ja koordineerivad shardid omavahel peaahela või kihi kaudu, mis tagab turvalisuse ja andmete järjepidevuse kogu võrgustikus.
Ethereum 2.0 kontekstis on shardingu eesmärk lahendada skaleeritavuse probleem, jagades andmetöötluse vastutuse mitme shardi vahel. Iga shard suudab iseseisvalt töödelda tehinguid ja nutikaid lepinguid, suurendades seeläbi võrgu üldist võimsust. Eeldatakse, et sharding'u esialgne rakendamine Ethereum 2.0-s keskendub peamiselt andmete kättesaadavuse parandamisele, mis omakorda suurendab 2. kihi lahenduste skaleeritavust, võimaldades neil viidata shard-ahelates salvestatud andmetele.
Validaatoritel on jagatud Ethereumi võrgu turvalisuses ja toimimises otsustav roll. Nad jaotatakse juhuslikult erinevatesse jagudesse, tagades sellega, et ükski jagudest ei oleks ühegi konkreetse validaatorite rühma liigse mõju või kontrolli all. Selline juhuslik jaotus aitab suurendada võrgu turvalisust, muutes selle vastupidavamaks koordineeritud rünnakutele või manipuleerimisele.
Ethereumi arengu jätkudes võivad sharding'u põhimõtted ja selle rakendamine täpsustuda.
Eth 2.0 ajakava
Üleminek Eth 2.0-le on järkjärguline, mitmefaasiline protsess, mis toimub järgmise ajakava kohaselt:
Beacon-ahel. 2020. aasta detsembris edukalt kasutusele võetud Beacon Chain võttis kasutusele Proof-of-Stake (PoS) konsensusmehhanismi, mis töötab paralleelselt olemasoleva Ethereumi võrgustikuga. Selles faasis veel tehinguid ega nutilepinguid ei töödeldud, kuid loodi alus uuele PoS-konsensusmudelile. „Beacon Chain” loodi validaatorite registri säilitamiseks ja töötab paralleelselt Ethereumi põhivõrguga, kuid Beacon Chaini faasi jooksul tugines Ethereum endiselt Proof-of-Work konsensusmehhanismile.
Ühinemine. 2022. aasta septembris lõpule viidud selles otsustavas etapis ühines algne, tööjõupõhisel (Proof-of-Work, PoW) põhimõttel töötav Ethereumi põhivõrk sujuvalt Beacon Chaini PoS-süsteemiga. See üleminek tähistas energiamahuka kaevandamise lõppu Ethereumis ning võrgu turvalisuse ja konsensuse tagamiseks võeti täielikult kasutusele PoS-süsteem. Selle tulemusena langes Ethereumi energiatarbimine märkimisväärselt, sillutades teed tõhusamate ja skaleeritavamate plokiahela operatsioonide jaoks.
Sharding. Pärast ühendamist kavatseb Ethereum rakendada shardingut, et võrgu läbilaskevõimet oluliselt suurendada ja tehingutasusid vähendada. Sharding jagab võrgu mitmeks osaks (shardideks), millest igaüks suudab iseseisvalt töödelda tehinguid ja nutikaid lepinguid. See laiendab Ethereumi võrgu üldist võimsust, võimaldades töödelda palju rohkem tehinguid sekundis ja muutes selle kättesaadavamaks kasutajatele üle kogu maailma. Shardingi algfaasides keskendutakse andmete jaotamisele shardide vahel, hilisemates faasides on eesmärgiks võimaldada shardidel iseseisvalt täita nutikaid lepinguid ja hallata kontosid, parandades veelgi võrgu skaleeritavust ja tõhusust. Shardingi kasutuselevõtt algab eeldatavasti järk-järgult.
