Ethereum 2.0, også kalt Eth2 eller Serenity, er en oppgradering av Ethereum-blockchain. Målet er å øke hastigheten, effektiviteten og skalerbarheten til Ethereum-nettverket uten å gå på akkord med sikkerheten eller desentraliseringen. I denne sammenheng er det et forsøk på å overvinne det såkalte «blockchain-trilemmaet» (den utbredte oppfatningen at når det gjelder desentralisering, sikkerhet, og skalerbarhet(Blockchain-nettverk kan imidlertid bare optimalisere to av de tre egenskapene samtidig).
Ethereum 2.0 innebærer flere grunnleggende endringer i Ethereums struktur og utforming – både på det tekniske og økonomiske plan. To av de viktigste endringene er overgangen til «proof of stake» og innføringen av «sharding».
Hva er Proof of Stake?
Proof of Stake er en type konsensusmekanisme som brukes av blokkjedenettverk for å oppnå distribuert konsensus. I en Proof-of-Stake-konsensusmekanisme må deltakere som har staket kryptoaktiva (staking betyr å «låse» dem ved å sende dem til en bestemt smartkontrakt) velges tilfeldig ut til å bli validatorer som foreslår nye blokker – og belønnes for dette. Validatorene overtar dermed den rollen som gruvearbeiderne har i et Proof-of-Work-system. Deltakere som bryter protokollens regler, risikerer å miste deler av eller hele sin innsats. Denne «gulrot og pisk»-tilnærmingen er utformet for å motivere deltakerne til å bidra til å validere og ordne transaksjoner i blokker i samsvar med protokollens regler.
Hva er fordelene med Proof of Stake?
De fordelene som oftest nevnes i Ethereum-miljøet når det gjelder overgangen til Proof of Stake, er følgende:
Bedre energieffektivitet. Siden Proof of Stake ikke krever at deltakerne bruker prosessorkraft på en Proof-of-Work-hashingalgoritme, bruker det betydelig mindre energi. Det anslås at Ethereum 2.0 vil bruke mindre enn 1 % av energien som brukes av Proof-of-Work-versjonen av Ethereum.
Bedre skalerbarhet gjennom støtte for «shard-kjeder». Shard-kjeder (se nedenfor) øker transaksjonskapasiteten ved at nettverket kan opprette flere blokker samtidig. I et Proof-of-Work-system reduserer sharding den hashkraften som kreves for å kompromittere hver del av nettverket (og reduserer dermed sikkerheten til hele nettverk), er dette ikke tilfelle i et Proof-of-Stake-system. Med andre ord er overgangen til Proof-of-Stake påkrevd for å aktivere sharding, som igjen kan være en effektiv skaleringsteknologi.
Økt desentralisering. Siden Proof of Stake gjør slutt på gruvedrift basert på hashkraft, bortfaller behovet for store og kapitalintensive gruveparker. I teorien bør dette senke inngangsbarrieren for validatorer og dermed redusere risikoen for sentralisering. Videre, på grunn av det store antallet shard-kjeder, krever den fullstendige overgangen til Ethereum 2.0 et stort antall validatorer (mer enn 16 000). Argumentet er at et så stort antall validatorer vil gjøre nettverket mindre utsatt for manipulering av særinteresser.
Hva er ulempene ved Proof of Stake?
Mindre velprøvd. Mens Proof of Work har blitt testet i praksis i over et tiår i Bitcoin og siden 2015 i Ethereum, har Proof of Stake en kortere historikk. Selv om Proof of Stake har blitt brukt i en rekke offentlige blokkjeder uten uhell, betyr den relativt høye kompleksiteten ved implementeringen i Ethereum at det kan finnes hittil ukjente angrepsvektorer eller sårbarheter.
De rike blir rikere. En vanlig kritikk mot Proof of Stake i Ethereum er at, siden det i praksis ikke koster noe å drive mining, og siden jo mer ETH man staker, jo større belønning får man, vil de som allerede har mest kapital fortsette å opparbeide seg enda mer kapital. Derimot, selv om det er sant at Bitcoin-mining er en svært kapitalintensiv virksomhet, er fortjenestemarginen liten. Dette betyr at det meste av bitcoinen som minerne tjener, må selges for å dekke miningkostnadene – og ved å selge distribuerer minerne det meste av den nyproduserte Bitcoin (og gebyrene) til et bredere deltakerfelt, og dermed distribuerer de ny Bitcoin bredt.
Hva er sharding?
Sharding er en skaleringsteknikk som er utviklet for å forbedre effektiviteten og kapasiteten til et blokkjedenettverk betydelig. Det innebærer å dele opp nettverkets samlede tilstand i flere mindre, håndterbare deler, kalt «shards». Hver shard fungerer nærmest som en egen blokkjede, med sitt eget sett av kontosaldoer og smarte kontrakter. I motsetning til helt uavhengige blokkjeder kommuniserer og koordinerer shards imidlertid med hverandre gjennom hovedkjeden eller et lag som sikrer sikkerhet og datakonsistens i hele nettverket.
I sammenheng med Ethereum 2.0 har sharding som mål å løse skalerbarhetsutfordringene ved å fordele ansvaret for databehandlingen på flere sharder. Hver shard vil være i stand til å behandle transaksjoner og smarte kontrakter uavhengig av hverandre, og dermed øke nettverkets samlede kapasitet. Den første implementeringen av sharding i Ethereum 2.0 forventes å fokusere primært på å forbedre datatilgjengeligheten, noe som igjen vil forbedre skalerbarheten til lag-2-løsninger ved å la dem referere til data lagret på shard-kjeder.
Validatorer vil spille en avgjørende rolle for sikkerheten og driften av det fragmenterte Ethereum-nettverket. De vil bli tilfeldig fordelt på ulike fragmenter, slik at ingen enkelt fragment blir utsatt for overdreven innflytelse eller kontroll fra en bestemt gruppe validatorer. Denne tilfeldige fordelingen bidrar til å styrke nettverkets sikkerhet ved å gjøre det mer motstandsdyktig mot koordinerte angrep eller manipulasjon.
Etter hvert som Ethereum utvikler seg videre, kan detaljene rundt sharding og implementeringen av dette bli videreutviklet.
Eth 2.0-tidslinje
Overgangen til Eth 2.0 er en gradvis, flerfaset prosess som gjennomføres i henhold til følgende tidsplan:
Beacon-kjeden. Beacon Chain ble vellykket lansert i desember 2020 og innførte en Proof-of-Stake (PoS)-konsensusmekanisme som opererer parallelt med det eksisterende Ethereum-nettverket. I denne fasen ble det ennå ikke behandlet transaksjoner eller smarte kontrakter, men grunnlaget for en ny PoS-konsensusmodell ble lagt. En «beacon chain» ble etablert for å lagre registeret over validatorer og kjøre parallelt med Ethereums hovednett, men i løpet av Beacon Chain-fasen fortsatte Ethereum å stole på Proof-of-Work-konsensusmekanismen.
Sammenslåingen. Denne avgjørende fasen ble fullført i september 2022, og innebar at det opprinnelige Ethereum-hovednettet, som kjørte på Proof-of-Work (PoW), ble sømløst slått sammen med Beacon Chain-nettverkets PoS-system. Denne overgangen markerte slutten på den energikrevende mining-aktiviteten på Ethereum, og man gikk fullt ut over til PoS for nettverkssikkerhet og konsensus. Som et resultat av dette sank Ethereums energiforbruk betydelig, noe som banet vei for mer effektive og skalerbare blockchain-operasjoner.
Sharding. Etter sammenslåingen planlegger Ethereum å innføre sharding for å øke nettverkskapasiteten betydelig og redusere transaksjonsgebyrene. Sharding vil dele nettverket inn i flere deler (shards), som hver er i stand til å behandle transaksjoner og smarte kontrakter uavhengig av hverandre. Dette vil utvide den totale kapasiteten til Ethereum-nettverket, slik at det kan behandle mange flere transaksjoner per sekund og gjøre det mer tilgjengelig for brukere over hele verden. De innledende fasene av sharding vil fokusere på å distribuere data på tvers av shards, mens senere faser har som mål å gjøre det mulig for shards å utføre smarte kontrakter og administrere kontoer uavhengig av hverandre, noe som vil forbedre nettverkets skalerbarhet og effektivitet ytterligere. Innføringen av sharding forventes å skje i flere faser.
