Wat is Ethereum 2.0?

Ethereum 2.0, soms Eth2 of Serenity genoemd, is een upgrade van de Ethereum-blockchain. Het doel is om de snelheid, efficiëntie en schaalbaarheid van het Ethereum-netwerk te vergroten zonder de beveiliging of decentralisatie in gevaar te brengen. In dit opzicht is het een poging om het zogenaamde 'blockchain-trilemma' te overwinnen (de algemeen aanvaarde overtuiging dat blockchain-netwerken met betrekking tot decentralisatie, beveiliging en schaalbaarheid slechts twee van de drie kenmerken tegelijkertijd kunnen optimaliseren).

Ethereum 2.0 integreert verschillende fundamentele veranderingen in de structuur en het ontwerp van Ethereum - zowel technisch als economisch. Twee van de belangrijkste veranderingen zijn de overstap naar 'proof of stake' en de toevoeging van 'sharding'.

Inhoudsopgave

Wat is Proof of Stake?

Proof of Stake is een type consensusmechanisme dat wordt gebruikt door blockchainnetwerken om gedistribueerde consensus te bereiken. In een Proof-of-Stake consensusmechanisme worden deelnemers die crypto-activa hebben ingezet (staking betekent ze "vergrendelen" door ze naar een specifiek smart contract te sturen) willekeurig geselecteerd om validators te worden die nieuwe blokken voorstellen - en worden beloond voor het doen daarvan. Validators nemen dus de rol over die mijnwerkers hebben in een Proof-of-Work systeem. Deelnemers die de regels van het protocol overtreden, kunnen hun ingezette activa geheel of gedeeltelijk verliezen. Deze aanpak van wortel en stok is ontworpen om deelnemers te stimuleren bij te dragen aan het valideren en ordenen van transacties in blokken in overeenstemming met de regels van het protocol.

Wat zijn de voordelen van Proof of Stake?

De meest genoemde voordelen binnen de Ethereum-gemeenschap voor de overstap naar Proof of Stake zijn de volgende:

Verbeterde energie-efficiëntie. Omdat Proof of Stake niet vereist dat deelnemers rekenkracht wijden aan een Proof-of-Work hashing-algoritme, verbruikt het aanzienlijk minder energie. Schattingen zijn dat Ethereum 2.0 minder dan 1% van de energie zal verbruiken die Proof of Work Ethereum verbruikt.

Verbeterde schaalbaarheid door ondersteuning van 'shard chains.' Shard chains (zie hieronder) verhogen de transactiedoorvoer door een netwerk in staat te stellen meerdere blokken tegelijkertijd te creëren. Terwijl in een Proof-of-Work systeem sharding de hashing-kracht verlaagt die nodig is om elk deel van het netwerk te compromitteren (waardoor de veiligheid van het gehele netwerk afneemt), is dit in een Proof-of-Stake systeem niet het geval. Met andere woorden, de overstap naar Proof of Stake is vereist om sharding mogelijk te maken, wat op zijn beurt een effectieve schaaltechnologie kan zijn.

Toegenomen decentralisatie. Omdat Proof of Stake afrekent met hash-kracht gedreven mijnbouw, wordt de noodzaak voor grote en kapitaalintensieve mijnbouwbedrijven geëlimineerd. In theorie zou dit de instapdrempel voor validators moeten verlagen, waardoor het risico op centralisatie afneemt. Verder, vanwege het grote aantal shard chains, vereist de volledige overgang naar Ethereum 2.0 een grote set validators (meer dan 16.000). De stelling is dat dit grote aantal validators het netwerk minder vatbaar zal maken voor manipulatie door specifieke belangen.

Wat zijn de nadelen van Proof of Stake?

Minder bewezen. Terwijl Proof of Work al meer dan tien jaar is getest in Bitcoin en sinds 2015 in Ethereum, heeft Proof of Stake minder een staat van dienst. Hoewel Proof of Stake zonder incidenten is gebruikt in een aantal openbare blockchains, betekent de relatief hoge complexiteit van de implementatie ervan in Ethereum dat er mogelijk nog onbekende aanvalsvectoren of kwetsbaarheden zijn.

De rijken worden rijker. Een veelgehoorde kritiek op Proof of Stake in Ethereum is dat, omdat er in wezen geen kosten zijn verbonden aan mijnbouw, en omdat hoe meer ETH je inzet, hoe meer beloningen je ontvangt, degenen die al het meeste kapitaal hebben, zullen blijven meer kapitaal verwerven. Daarentegen, hoewel het waar is dat Bitcoin-mijnbouw een zeer kapitaalintensieve onderneming is, is de winstmarge klein. Dit betekent dat de meeste van de door mijnwerkers verdiende bitcoin moeten worden verkocht om hun mijnkosten te dekken - en door te verkopen, distribueren mijnwerkers het merendeel van de nieuw geslagen Bitcoin (en vergoedingen) aan bredere deelnemers, waardoor nieuwe Bitcoin breed wordt verspreid.

Wat is sharding?

Sharding is een schaaltechniek ontworpen om de efficiëntie en capaciteit van een blockchainnetwerk aanzienlijk te verbeteren. Het omvat het partitioneren van de volledige staat van het netwerk in meerdere kleinere, beheersbare stukken, bekend als "shards". Elke shard opereert bijna als een afzonderlijke blockchain, met zijn eigen set van accountbalansen en smart contracts. Echter, in tegenstelling tot volledig onafhankelijke blockchains, communiceren en coördineren shards met elkaar via de hoofdketen of een laag die zorgt voor beveiliging en dataconsistentie over het gehele netwerk.

In de context van Ethereum 2.0 is sharding bedoeld om schaalbaarheid aan te pakken door de verantwoordelijkheid voor gegevensverwerking over meerdere shards te verdelen. Elke shard zal in staat zijn om transacties en smart contracts onafhankelijk te verwerken, waardoor de algehele capaciteit van het netwerk toeneemt. De initiële implementatie van sharding in Ethereum 2.0 zal naar verwachting voornamelijk gericht zijn op het verbeteren van de gegevensbeschikbaarheid, wat op zijn beurt de schaalbaarheid van layer-2 oplossingen zal verbeteren door hen in staat te stellen te verwijzen naar gegevens die zijn opgeslagen op shard chains.

Validators zullen een cruciale rol spelen in de beveiliging en werking van het gesegmenteerde Ethereum-netwerk. Ze zullen willekeurig worden toegewezen aan verschillende shards, waardoor geen enkele shard buitensporig wordt beïnvloed of gecontroleerd door een specifieke groep validators. Deze willekeurige toewijzing helpt de beveiliging van het netwerk te verbeteren door het meer bestand te maken tegen gecoördineerde aanvallen of manipulatie.

Naarmate Ethereum zich verder ontwikkelt, kunnen de details van sharding en de implementatie ervan worden verfijnd.

Eth 2.0 Tijdlijn

De overgang naar Eth 2.0 is een geleidelijke, meerfasige transitie die plaatsvindt volgens de volgende tijdlijn:

Beacon Chain. Succesvol geïmplementeerd in december 2020, introduceerde de Beacon Chain een Proof-of-Stake (PoS) consensusmechanisme, dat parallel opereerde met het bestaande Ethereum-netwerk. Deze fase verwerkte nog geen transacties of smart contracts, maar legde de basis voor een nieuw PoS-consensusmodel. Er werd een "beacon chain" opgericht om het register van validators op te slaan en parallel te draaien aan Ethereum mainnet, maar tijdens de Beacon Chain-fase bleef Ethereum vertrouwen op het Proof-of-Work consensusmechanisme.

De Fusie. Voltooid in september 2022, zag deze cruciale fase de originele Ethereum mainnet, draaiend op Proof-of-Work (PoW), naadloos samensmelten met het PoS-systeem van de Beacon Chain. Deze overgang markeerde het einde van energie-intensieve mijnbouw op Ethereum, volledig adopterend PoS voor netwerkbeveiliging en consensus. Als gevolg hiervan daalde het energieverbruik van Ethereum aanzienlijk, wat de weg vrijmaakte voor efficiëntere en schaalbare blockchainoperaties.

Sharding. Na de Fusie is Ethereum van plan om sharding te implementeren om de netwerkcapaciteit drastisch te verhogen en transactiekosten te verlagen. Sharding zal het netwerk opsplitsen in meerdere delen (shards), elk in staat om transacties en smart contracts onafhankelijk te verwerken. Dit zal de algehele capaciteit van het Ethereum-netwerk uitbreiden, waardoor het veel meer transacties per seconde kan verwerken en toegankelijker wordt voor gebruikers wereldwijd. De initiële stadia van sharding zullen zich richten op het verdelen van gegevens over shards, met latere fasen gericht op het mogelijk maken dat shards onafhankelijk smart contracts uitvoeren en accounts beheren, waardoor de schaalbaarheid en efficiëntie van het netwerk verder worden verbeterd. De introductie van sharding wordt verwacht in fasen te beginnen.