Czym jest Ethereum 2.0?

Ethereum 2.0, czasami nazywany Eth2 lub Serenity, to aktualizacja blockchaina Ethereum. Jego celem jest zwiększenie szybkości, wydajności i skalowalności sieci Ethereum, bez kompromitowania jej bezpieczeństwa czy decentralizacji. W tym kontekście jest to próba przezwyciężenia tzw. 'trylematu blockchainowego' (powszechnie przyjętego przekonania, że w odniesieniu do decentralizacji, bezpieczeństwa i skalowalności, sieci blockchain mogą optymalizować tylko dwa z trzech elementów jednocześnie).

Ethereum 2.0 integruje kilka fundamentalnych zmian w strukturze i projektowaniu Ethereum - zarówno technicznych, jak i ekonomicznych. Dwie kluczowe zmiany to przejście na 'proof of stake' i dodanie 'shardingu'.

Co to jest Proof of Stake?

Proof of Stake to rodzaj mechanizmu konsensusu używanego przez sieci blockchain do osiągnięcia rozproszonego konsensusu. W mechanizmie konsensusu Proof of Stake uczestnicy, którzy zablokowali aktywa kryptograficzne (staking oznacza "zablokowanie" ich poprzez wysłanie do określonego inteligentnego kontraktu), są losowo wybierani na walidatorów, którzy proponują nowe bloki - i są za to nagradzani. Walidatorzy przejmują więc rolę, jaką w systemie Proof of Work pełnią górnicy. Uczestnicy, którzy łamią zasady protokołu, mogą utracić część lub całość swoich zablokowanych aktywów. Podejście to, oparte na zasadzie kija i marchewki, ma na celu zachęcenie uczestników do przyczyniania się do walidacji i porządkowania transakcji w blokach zgodnie z zasadami protokołu.

Jakie są zalety Proof of Stake?

Najczęściej wymieniane zalety przejścia na Proof of Stake w społeczności Ethereum to:

Poprawiona efektywność energetyczna. Ponieważ Proof of Stake nie wymaga od uczestników poświęcania mocy obliczeniowej na algorytm haszujący Proof of Work, zużywa znacznie mniej energii. Szacuje się, że Ethereum 2.0 zużyje mniej niż 1% energii zużywanej przez Ethereum bazujące na Proof of Work.

Poprawiona zdolność do skalowania poprzez obsługę "shard chains". Łańcuchy shard (patrz poniżej) zwiększają przepustowość transakcji, pozwalając sieci na jednoczesne tworzenie wielu bloków. Podczas gdy w systemie Proof of Work sharding zmniejsza moc haszującą potrzebną do skompromitowania każdej części sieci (tym samym zmniejszając bezpieczeństwo całej sieci), w systemie Proof of Stake tak nie jest. Innymi słowy, przejście na Proof of Stake jest wymagane do umożliwienia shardingowi, który z kolei może być skuteczną technologią skalowania.

Zwiększona decentralizacja. Ponieważ Proof of Stake eliminuje wydobywanie napędzane mocą haszową, potrzeba dużych i kapitałochłonnych farm wydobywczych zostaje wyeliminowana. Teoretycznie powinno to obniżyć barierę wejścia dla walidatorów, zmniejszając ryzyko centralizacji. Ponadto, ze względu na dużą liczbę łańcuchów shard, pełne przejście na Ethereum 2.0 wymaga dużego zestawu walidatorów (ponad 16 000). Twierdzi się, że ta duża liczba walidatorów sprawi, że sieć będzie mniej podatna na manipulacje przez specjalne interesy.

Jakie są wady Proof of Stake?

Mniej sprawdzony. Podczas gdy Proof of Work został przetestowany w boju przez ponad dekadę w Bitcoinie i od 2015 roku w Ethereum, Proof of Stake ma krótszą historię. Chociaż Proof of Stake był stosowany w wielu publicznych blockchainach bez incydentów, stosunkowo duża złożoność jego implementacji w Ethereum oznacza, że mogą istnieć jeszcze nieznane wektory ataków lub podatności.

Bogaci stają się bogatsi. Częstą krytyką Proof of Stake w Ethereum jest to, że ponieważ zasadniczo nie ma kosztów wydobycia, a im więcej ETH zablokujesz, tym więcej nagród otrzymasz, ci, którzy już mają najwięcej kapitału, będą nadal go akumulować. Dla porównania, choć prawdą jest, że wydobycie Bitcoinów jest przedsięwzięciem wysoce kapitałochłonnym, marża zysku jest wąska. Oznacza to, że większość bitcoinów zdobytych przez górników musi być sprzedana, aby pokryć koszty wydobycia - a poprzez sprzedaż, górnicy dystrybuują większość nowo wybitych Bitcoinów (i opłat) do szerszych uczestników, tym samym szeroko dystrybuując nowe Bitcoiny.

Czym jest sharding?

Sharding to technika skalowania zaprojektowana w celu znacznej poprawy wydajności i pojemności sieci blockchain. Polega na podziale całego stanu sieci na wiele mniejszych, zarządzalnych części, znanych jako "shardy". Każdy shard działa niemal jak osobny blockchain, z własnym zestawem sald kont i inteligentnych kontraktów. Jednak w przeciwieństwie do całkowicie niezależnych blockchainów, shardy komunikują się i koordynują ze sobą poprzez główny łańcuch lub warstwę, która zapewnia bezpieczeństwo i spójność danych w całej sieci.

W kontekście Ethereum 2.0 sharding ma na celu rozwiązanie problemu skalowalności poprzez rozdzielenie odpowiedzialności za przetwarzanie danych na wiele shardów. Każdy shard będzie w stanie niezależnie przetwarzać transakcje i inteligentne kontrakty, zwiększając tym samym ogólną pojemność sieci. Początkowa implementacja shardingu w Ethereum 2.0 ma skupiać się głównie na poprawie dostępności danych, co z kolei zwiększy skalowalność rozwiązań warstwy 2, umożliwiając im odwoływanie się do danych przechowywanych na łańcuchach shard.

Walidatorzy odegrają kluczową rolę w bezpieczeństwie i działaniu shardingowej sieci Ethereum. Będą losowo przypisywani do różnych shardów, co zapewni, że żaden pojedynczy shard nie będzie nadmiernie wpływany lub kontrolowany przez określoną grupę walidatorów. To losowe przypisanie pomaga wzmocnić bezpieczeństwo sieci, czyniąc ją bardziej odporną na skoordynowane ataki lub manipulacje.

W miarę jak Ethereum nadal się rozwija, specyfika shardingu i jego implementacja mogą być udoskonalane.

Harmonogram Eth 2.0

Przejście na Eth 2.0 to stopniowa, wielofazowa transformacja, która przebiega według następującego harmonogramu:

Beacon Chain. Z powodzeniem wdrożony w grudniu 2020 roku, Beacon Chain wprowadził mechanizm konsensusu Proof of Stake (PoS), działający równolegle z istniejącą siecią Ethereum. Ta faza jeszcze nie przetwarzała transakcji ani inteligentnych kontraktów, ale stanowiła grunt pod nowy model konsensusu PoS. Utworzono "beacon chain", aby przechowywać rejestr walidatorów i działać równolegle z główną siecią Ethereum, ale w fazie Beacon Chain Ethereum nadal opierało się na mechanizmie konsensusu Proof of Work.

The Merge. Zakończony we wrześniu 2022 roku, ten kluczowy etap polegał na płynnym połączeniu oryginalnej głównej sieci Ethereum, działającej na Proof of Work (PoW), z systemem PoS Beacon Chain. Ta transformacja oznaczała koniec energochłonnego wydobycia na Ethereum, pełne przyjęcie PoS dla bezpieczeństwa sieci i konsensusu. W rezultacie zużycie energii przez Ethereum znacznie spadło, torując drogę dla bardziej efektywnych i skalowalnych operacji blockchain.

Sharding. Po Merge, Ethereum planuje wdrożenie shardingu w celu drastycznego zwiększenia pojemności sieci i zmniejszenia opłat transakcyjnych. Sharding podzieli sieć na wiele części (shardów), z których każda będzie w stanie samodzielnie przetwarzać transakcje i inteligentne kontrakty. To rozszerzy ogólną pojemność sieci Ethereum, umożliwiając przetwarzanie znacznie większej liczby transakcji na sekundę i uczynienie jej bardziej dostępną dla użytkowników na całym świecie. Początkowe etapy shardingu skoncentrują się na rozdzieleniu danych na shardy, a późniejsze fazy będą dążyć do umożliwienia shardom samodzielnego wykonywania inteligentnych kontraktów i zarządzania kontami, co dodatkowo zwiększy skalowalność i efektywność sieci. Wprowadzenie shardingu jest przewidywane w fazach.