Ethereum 2.0, jota kutsutaan toisinaan nimellä Eth2 tai Serenity, on Ethereumin lohkoketjun päivitys. Sen tavoitteena on parantaa Ethereum-verkon nopeutta, tehokkuutta ja skaalautuvuutta vaarantamatta sen turvallisuutta tai hajautettua luonnetta. Tässä mielessä se on yritys ratkaista niin sanottu "lohkoketjun trilemma" (yleisesti vallitseva käsitys siitä, että hajauttaminen, turvallisuusja skaalautuvuus(lohkoketjuverkostot voivat optimoida vain kahta näistä kolmesta ominaisuudesta kerrallaan).
Ethereum 2.0 tuo mukanaan useita perustavanlaatuisia muutoksia Ethereumin rakenteeseen ja suunnitteluun – sekä teknisellä että taloudellisella tasolla. Kaksi keskeisintä muutosta ovat siirtyminen ”proof of stake” -mallin käyttöön ja ”sharding”-tekniikan käyttöönotto.
Mikä on Proof of Stake?
Proof of Stake on eräs konsensusmekanismi, jota lohkoketjuverkostot käyttävät hajautetun konsensuksen saavuttamiseksi. Proof of Stake -konsensusmekanismissa osallistujat, jotka ovat asettaneet kryptovaroja panokseksi (panostaminen tarkoittaa varojen ”lukitsemista” lähettämällä ne tiettyyn älykäs sopimus) valitaan satunnaisesti validoijiksi, jotka ehdottavat uusia lohkoja – ja saavat siitä palkkion. Validoijat ottavat näin ollen hoitaakseen roolin, joka työvoimapohjaisessa (Proof-of-Work) järjestelmässä kuuluu louhijoille. Osallistujat, jotka rikkovat protokollan sääntöjä, menettävät osan tai kokonaan panostamansa varat. Tämä keppi ja porkkana -lähestymistapa on suunniteltu kannustamaan osallistujia osallistumaan transaktioiden validointiin ja järjestämiseen lohkoihin protokollan sääntöjen mukaisesti.
Mitkä ovat Proof of Stake -menetelmän edut?
Ethereum-yhteisössä yleisimmin mainitut edut siirtymiselle Proof of Stake -mallin käyttöön ovat seuraavat:
Parannettu energiatehokkuus. Koska Proof of Stake -menetelmä ei vaadi osallistujilta laskentatehon käyttämistä Proof of Work -hajautusalgoritmiin, se kuluttaa huomattavasti vähemmän energiaa. Arvioiden mukaan Ethereum 2.0 kuluttaa alle 1 % siitä energiasta, jonka Proof of Work -pohjainen Ethereum kuluttaa.
Parannettu skaalautuvuus shard-ketjujen tuen avulla.' Shard-ketjut (ks. alla) lisäävät transaktioiden läpimenokapasiteettia antamalla verkon luoda useita lohkoja samanaikaisesti. Toisin kuin Proof-of-Work-järjestelmässä, sharding vähentää verkon kunkin osan vaarantamiseen tarvittavaa laskentatehoa (mikä puolestaan heikentää koko verkostossa), Proof-of-Stake-järjestelmässä tilanne on toinen. Toisin sanoen siirtyminen Proof-of-Stake-järjestelmään on pakollinen jotta sharding voidaan ottaa käyttöön, mikä puolestaan voi olla tehokas skaalaustekniikka.
Hajauttamisen lisääminen. Koska Proof of Stake -mekanismi poistaa laskentatehoon perustuvan louhinnan, ei enää tarvita suuria ja pääomaintensiivisiä louhintalaitoksia. Teoriassa tämän pitäisi madaltaa validoijien markkinoille pääsyn kynnystä ja vähentää keskittymisriskiä. Lisäksi shard-ketjujen suuren määrän vuoksi täysi siirtyminen Ethereum 2.0:aan vaatii suuren joukon validoijia (yli 16 000). Väitetään, että tämä suuri validoijien määrä tekee verkosta vähemmän alttiin erityisintressien manipuloinnille.
Mitkä ovat Proof of Stake -menetelmän haitat?
Vähemmän todistettu. Vaikka Proof of Work -menetelmä on osoittanut toimivuutensa jo yli vuosikymmenen ajan Bitcoinissa ja vuodesta 2015 lähtien Ethereumissa, Proof of Stake -menetelmällä on vähemmän näyttöä toimivuudesta. Vaikka Proof of Stake -menetelmää on käytetty useissa julkisissa lohkoketjuissa ilman ongelmia, sen suhteellisen monimutkainen toteutus Ethereumissa tarkoittaa, että siinä voi olla vielä tuntemattomia hyökkäysvektoreita tai haavoittuvuuksia.
Rikkaat rikastuvat. Ethereumin Proof of Stake -mallia kohtaan esitetään usein kritiikkiä siitä, että koska louhinnasta ei käytännössä aiheudu kustannuksia ja koska mitä enemmän ETH:ta panostaa, sitä enemmän palkkioita saa, ne, joilla on jo eniten pääomaa, keräävät edelleen lisää pääomaa. Sitä vastoin, vaikka on totta, että bitcoinin louhinta on erittäin pääomaintensiivistä toimintaa, voittomarginaali on kapea. Tämä tarkoittaa, että suurin osa louhijoiden ansaitsemista bitcoineista on myytävä louhintakustannusten kattamiseksi – ja myymällä louhijat jakavat suurimman osan vastaluotuista bitcoineista (ja maksuista) laajemmalle osallistujajoukolle, jolloin uudet bitcoinit leviävät laajalle.
Mitä sharding tarkoittaa?
Sharding on skaalaustekniikka, jonka tarkoituksena on parantaa merkittävästi lohkoketjuverkon tehokkuutta ja kapasiteettia. Siinä verkon koko tila jaetaan useisiin pienempiin, hallittaviin osiin, joita kutsutaan ”shardeiksi”. Kukin shard toimii lähes kuin erillinen lohkoketju, jolla on omat tilisaldonsa ja älykkäät sopimuksensa. Toisin kuin täysin itsenäiset lohkoketjut, shardit kuitenkin kommunikoivat ja koordinoivat toimintaansa keskenään pääketjun tai kerroksen kautta, joka varmistaa turvallisuuden ja tietojen yhdenmukaisuuden koko verkostossa.
Ethereum 2.0:n yhteydessä shardingin tavoitteena on ratkaista skaalautuvuusongelma jakamalla tietojenkäsittelyvastuu useiden shardien kesken. Jokainen shard pystyy käsittelemään transaktioita ja älykkäitä sopimuksia itsenäisesti, mikä lisää verkon kokonaiskapasiteettia. Shardingin alkuperäisen toteutuksen Ethereum 2.0:ssa odotetaan keskittyvän ensisijaisesti datan saatavuuden parantamiseen, mikä puolestaan parantaa layer-2-ratkaisujen skaalautuvuutta antamalla niiden viitata shard-ketjuihin tallennettuun dataan.
Validaattorit tulevat olemaan keskeisessä roolissa jaetun Ethereum-verkon turvallisuuden ja toiminnan kannalta. Heidät jaetaan satunnaisesti eri shardeihin, mikä varmistaa, ettei yksikään shard ole liian alttiina tietyn validaattoriryhmän vaikutukselle tai hallinnalle. Tämä satunnainen jakautuminen parantaa verkon turvallisuutta tekemällä siitä vastustuskykyisemmän koordinoituja hyökkäyksiä tai manipulointia vastaan.
Ethereumin kehittyessä edelleen shardingin yksityiskohdat ja sen toteutus saattavat tarkentua.
Eth 2.0:n aikataulu
Siirtyminen Eth 2.0:aan on asteittainen, monivaiheinen siirtymä, joka etenee seuraavan aikataulun mukaisesti:
Beacon-ketju. Joulukuussa 2020 onnistuneesti käyttöönotettu Beacon Chain toi mukanaan Proof-of-Stake (PoS) -konsensusmekanismin, joka toimii rinnakkain olemassa olevan Ethereum-verkon kanssa. Tässä vaiheessa ei vielä käsitelty transaktioita tai älykkäitä sopimuksia, mutta se loi perustan uudelle PoS-konsensusmallille. "Beacon Chain" perustettiin validoijien rekisterin tallentamiseksi ja se toimii rinnakkain Ethereumin pääverkon kanssa, mutta Beacon Chain -vaiheen aikana Ethereum jatkoi Proof-of-Work-konsensusmekanismin käyttöä.
Yhdistyminen. Syyskuussa 2022 päätökseen saatu tämä ratkaiseva vaihe merkitsi sitä, että alkuperäinen, Proof-of-Work (PoW) -periaatteella toiminut Ethereumin pääverkko yhdistyi saumattomasti Beacon Chainin PoS-järjestelmään. Tämä siirtymä merkitsi energiankulutukseltaan raskaan louhinnan loppua Ethereumissa, ja verkoston turvallisuus ja konsensus siirtyivät kokonaan PoS-periaatteelle. Tämän seurauksena Ethereumin energiankulutus laski merkittävästi, mikä avasi tien tehokkaammalle ja skaalautuvammalle lohkoketjutoiminnalle.
Sharding. Yhdistymisen jälkeen Ethereum aikoo ottaa käyttöön sharding-tekniikan verkoston kapasiteetin merkittävään lisäämiseen ja transaktiomaksujen alentamiseen. Sharding jakaa verkon useisiin osiin (shardeihin), joista kukin pystyy käsittelemään transaktioita ja älykkäitä sopimuksia itsenäisesti. Tämä laajentaa Ethereum-verkon kokonaiskapasiteettia, jolloin se pystyy käsittelemään huomattavasti enemmän transaktioita sekunnissa ja on helpommin saatavilla käyttäjille ympäri maailmaa. Shardingin alkuvaiheissa keskitytään tietojen jakamiseen shardien kesken, ja myöhemmissä vaiheissa tavoitteena on mahdollistaa shardien itsenäinen älykkäiden sopimusten toteuttaminen ja tilien hallinta, mikä parantaa entisestään verkon skaalautuvuutta ja tehokkuutta. Shardingin käyttöönoton odotetaan alkavan vaiheittain.
