Cos'è Ethereum 2.0?

Ethereum 2.0, a volte chiamato Eth2 o Serenity, è un aggiornamento della blockchain di Ethereum. Il suo obiettivo è aumentare la velocità, l'efficienza e la scalabilità della rete Ethereum senza compromettere la sua sicurezza o decentralizzazione. In questo senso, è un tentativo di superare il cosiddetto 'trilemma della blockchain' (la convinzione ampiamente diffusa che, rispetto a decentralizzazione, sicurezza e scalabilità, le reti blockchain possano ottimizzare solo due delle tre caratteristiche contemporaneamente).

Ethereum 2.0 integra diversi cambiamenti fondamentali alla struttura e al design di Ethereum - sia tecnici che economici. Due dei cambiamenti chiave sono il passaggio a 'proof of stake' e l'aggiunta del 'sharding.'

Che cos'è il Proof of Stake?

Il Proof of Stake è un tipo di meccanismo di consenso utilizzato dalle reti blockchain per raggiungere il consenso distribuito. In un meccanismo di consenso Proof-of-Stake, i partecipanti che hanno messo in staking gli asset crittografici (lo staking significa "bloccandoli" inviandoli a un contratto intelligente specifico) vengono selezionati casualmente per diventare validatori che propongono nuovi blocchi - e vengono ricompensati per farlo. I validatori quindi assumono il ruolo detenuto dai miner in un sistema Proof-of-Work. I partecipanti che violano le regole del protocollo sono soggetti alla confisca, in parte o totalmente, dei loro asset in staking. Questo approccio di bastone e carota è progettato per incentivare i partecipanti a contribuire a validare e ordinare le transazioni in blocchi in conformità con le regole del protocollo.

Quali sono i vantaggi del Proof of Stake?

I vantaggi più comunemente citati dalla comunità Ethereum per il passaggio al Proof of Stake sono i seguenti:

Migliorata efficienza energetica. Poiché il Proof of Stake non richiede ai partecipanti di dedicare potenza di elaborazione a un algoritmo di hashing Proof-of-Work, consuma drasticamente meno energia. Si stima che Ethereum 2.0 consumerà meno dell'1% dell'energia consumata da Ethereum Proof of Work.

Migliorata capacità di scalare supportando le 'shard chain.' Le shard chain (vedi sotto) aumentano il throughput delle transazioni permettendo a una rete di creare più blocchi contemporaneamente. Mentre in un sistema Proof-of-Work lo sharding riduce la potenza di hashing necessaria per compromettere ciascuna porzione della rete (riducendo quindi la sicurezza dell'intera rete), in un sistema Proof-of-Stake, questo non è il caso. In altre parole, il passaggio al Proof of Stake è necessario per abilitare lo sharding che, a sua volta, può essere una tecnologia di scalabilità efficace.

Aumentata decentralizzazione. Poiché il Proof of Stake elimina l'estrazione basata sulla potenza di hash, viene eliminata la necessità di grandi e costose farm minerarie. In teoria, questo dovrebbe abbassare la barriera all'ingresso per i validatori, diminuendo il rischio di centralizzazione. Inoltre, a causa del gran numero di shard chain, il passaggio completo verso Ethereum 2.0 richiede un vasto insieme di validatori (oltre 16.000). L'intento è che questo gran numero di validatori renderà la rete meno soggetta a manipolazioni da parte di interessi particolari.

Quali sono gli svantaggi del Proof of Stake?

Meno collaudato. Mentre il Proof of Work è stato testato per oltre un decennio in Bitcoin e dal 2015 in Ethereum, il Proof of Stake ha un record meno consolidato. Sebbene il Proof of Stake sia stato utilizzato in diverse blockchain pubbliche senza incidenti, la relativa alta complessità della sua implementazione in Ethereum significa che potrebbero esserci vettori di attacco o vulnerabilità ancora sconosciuti.

I ricchi diventano più ricchi. Una critica comune al Proof of Stake in Ethereum è che, poiché non c'è essenzialmente alcun costo per il mining, e poiché più ETH si mette in staking, più ricompense si ricevono, coloro che già possiedono più capitale continueranno ad accumularne di più. Al contrario, sebbene sia vero che il mining di Bitcoin è un'impresa altamente capital-intensive, il margine di profitto è stretto. Questo significa che la maggior parte dei bitcoin guadagnati dai miner deve essere venduta per coprire i costi del mining - e vendendo, i miner distribuiscono la maggior parte dei nuovi Bitcoin (e delle commissioni) a partecipanti più ampi, distribuendo così nuovi Bitcoin ampiamente.

Cos'è lo sharding?

Lo sharding è una tecnica di scalabilità progettata per migliorare significativamente l'efficienza e la capacità di una rete blockchain. Implica la suddivisione dello stato completo della rete in più parti più piccole e gestibili, note come "shard". Ogni shard opera quasi come una blockchain separata, con il proprio set di saldi di conto e contratti intelligenti. Tuttavia, a differenza delle blockchain completamente indipendenti, gli shard comunicano e coordinano tra loro attraverso la catena principale o un livello che garantisce la sicurezza e la coerenza dei dati in tutta la rete.

Nel contesto di Ethereum 2.0, lo sharding mira ad affrontare la scalabilità distribuendo la responsabilità dell'elaborazione dei dati attraverso più shard. Ogni shard sarà in grado di elaborare transazioni e contratti intelligenti indipendentemente, aumentando così la capacità complessiva della rete. L'implementazione iniziale dello sharding in Ethereum 2.0 è destinata a concentrarsi principalmente sul miglioramento della disponibilità dei dati, il che a sua volta migliorerà la scalabilità delle soluzioni di livello 2 permettendo loro di fare riferimento ai dati memorizzati sulle shard chain.

I validatori svolgeranno un ruolo cruciale nella sicurezza e nel funzionamento della rete Ethereum shardata. Saranno assegnati casualmente a diversi shard, garantendo che nessun singolo shard sia eccessivamente influenzato o controllato da un gruppo specifico di validatori. Questo assegnamento casuale aiuta a migliorare la sicurezza della rete rendendola più resistente ad attacchi coordinati o manipolazioni.

Mentre Ethereum continua ad evolversi, i dettagli dello sharding e della sua implementazione potrebbero essere perfezionati.

Cronologia di Eth 2.0

Il passaggio a Eth 2.0 è una transizione graduale e multi-fase che si sta verificando lungo la seguente cronologia:

Beacon Chain. Implementata con successo nel dicembre 2020, la Beacon Chain ha introdotto un meccanismo di consenso Proof-of-Stake (PoS), operando in parallelo con la rete Ethereum esistente. Questa fase non elaborava ancora transazioni o contratti intelligenti ma ha gettato le basi per un nuovo modello di consenso PoS. È stata stabilita una "beacon chain" per memorizzare il registro dei validatori e funzionare in parallelo alla mainnet di Ethereum, ma durante la fase Beacon Chain, Ethereum ha continuato a fare affidamento sul meccanismo di consenso Proof-of-Work.

The Merge. Completata nel settembre 2022, questa fase cruciale ha visto la mainnet originale di Ethereum, funzionante su Proof-of-Work (PoW), fondersi senza problemi con il sistema PoS della Beacon Chain. Questa transizione ha segnato la fine del mining ad alta intensità energetica su Ethereum, adottando completamente il PoS per la sicurezza e il consenso della rete. Di conseguenza, il consumo energetico di Ethereum è diminuito in modo significativo, aprendo la strada a operazioni blockchain più efficienti e scalabili.

Sharding. Dopo il Merge, Ethereum prevede di implementare lo sharding per aumentare drasticamente la capacità della rete e ridurre le commissioni di transazione. Lo sharding dividerà la rete in più porzioni (shard), ciascuna in grado di elaborare transazioni e contratti intelligenti in modo indipendente. Questo espanderà la capacità complessiva della rete Ethereum, consentendole di elaborare molte più transazioni al secondo e rendendola più accessibile agli utenti di tutto il mondo. Le fasi iniziali dello sharding si concentreranno sulla distribuzione dei dati sugli shard, con le fasi successive destinate a consentire agli shard di eseguire indipendentemente contratti intelligenti e gestire account, migliorando ulteriormente la scalabilità e l'efficienza della rete. L'introduzione dello sharding è prevista per iniziare in fasi.