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'.

Spis treści

Czym 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 stakowali aktywa kryptowalutowe (staking oznacza "zamrażanie" ich przez wysłanie na konkretny smart kontrakt), są losowo wybierani, aby stać się walidatorami proponującymi nowe bloki - i są za to wynagradzani. Walidatorzy przejmują tym samym rolę pełnioną przez górników w systemie Proof of Work. Uczestnicy, którzy naruszają zasady protokołu, mogą stracić część lub całość swoich stakowanych aktywów. Ta metoda "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:

Poprawa efektywności energetycznej. Ponieważ Proof of Stake nie wymaga od uczestników poświęcania mocy obliczeniowej na algorytm haszujący Proof of Work, zużywa dramatycznie mniej energii. Szacuje się, że Ethereum 2.0 zużyje mniej niż 1% energii zużywanej przez Ethereum w systemie Proof of Work.

Zwiększona zdolność do skalowania poprzez wsparcie dla 'łańcuchów shardów.' Łańcuchy shardów (zobacz poniżej) zwiększają przepustowość transakcji, pozwalając sieci tworzyć wiele bloków jednocześnie. Podczas gdy w systemie Proof of Work sharding obniża moc haszującą potrzebną do skompromitowania każdej części sieci (zmniejszając tym samym bezpieczeństwo całej sieci), w systemie Proof of Stake tak nie jest. Innymi słowy, przejście na Proof of Stake jest konieczne, aby umożliwić sharding, który z kolei może być skuteczną technologią skalowania.

Zwiększona decentralizacja. Ponieważ Proof of Stake eliminuje potrzebę wydobycia napędzanego mocą haszującą, eliminowana jest potrzeba dużych i kapitałochłonnych farm wydobywczych. Teoretycznie powinno to obniżyć barierę wejścia dla walidatorów, zmniejszając ryzyko centralizacji. Ponadto, z powodu dużej liczby łańcuchów shardów, pełne przejście na Ethereum 2.0 wymaga dużego zestawu walidatorów (ponad 16 000). Utrzymanie tej dużej liczby walidatorów ma na celu uczynienie sieci mniej podatną na manipulacje przez specjalne interesy.

Jakie są wady Proof of Stake?

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

Bogaci stają się bogatsi. Częstą krytyką Proof of Stake w Ethereum jest to, że ponieważ wydobycie jest w zasadzie bezkosztowe, a im więcej ETH się stakuje, tym więcej nagród się otrzymuje, ci, którzy już mają najwięcej kapitału, będą dalej gromadzić więcej kapitału. W przeciwieństwie do tego, choć prawdą jest, że wydobycie Bitcoin jest przedsięwzięciem o wysokim kapitale, marża zysku jest wąska. Oznacza to, że większość bitcoinów zdobytych przez górników musi zostać sprzedana, aby pokryć koszty wydobycia - a sprzedając, górnicy rozprowadzają większość nowo wybitych Bitcoinów (i opłat) do szerszych uczestników, tym samym szeroko rozpowszechniając nowe Bitcoiny.

Czym jest sharding?

Sharding to technika skalowania zaprojektowana w celu znacznego zwiększenia wydajności i pojemności sieci blockchain. Polega na podzieleniu całego stanu sieci na wiele mniejszych, zarządzalnych części, znanych jako "shardy". Każdy shard działa niemal jak oddzielny blockchain, z własnym zestawem sald kont i smart kontraktów. Jednak w przeciwieństwie do całkowicie niezależnych blockchainów, shardy komunikują się i koordynują ze sobą przez 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 przetwarzać transakcje i smart kontrakty niezależnie, zwiększając tym samym ogólną pojemność sieci. Początkowa implementacja sharding w Ethereum 2.0 ma się skupić przede wszystkim na poprawie dostępności danych, co z kolei poprawi skalowalność rozwiązań warstwy 2, umożliwiając im odwoływanie się do danych przechowywanych na łańcuchach shardów.

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

W miarę jak Ethereum będzie nadal ewoluować, szczegóły dotyczące sharding i jego wdrożenia mogą być dopracowywane.

Harmonogram Eth 2.0

Przejście na Eth 2.0 to stopniowa, wieloetapowa transformacja, która odbywa się według następującego harmonogramu:

Beacon Chain. Z powodzeniem uruchomiony 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 smart kontraktów, ale położyła podwaliny pod nowy model konsensusu PoS. "Beacon chain" został ustanowiony, aby przechowywać rejestr walidatorów i działać równolegle z główną siecią Ethereum, ale w fazie Beacon Chain Ethereum nadal polegało na mechanizmie konsensusu Proof of Work.

The Merge. Zakończone we wrześniu 2022 roku, ta kluczowa faza polegała na płynnym połączeniu pierwotnej sieci głównej Ethereum, działającej na Proof of Work (PoW), z systemem PoS Beacon Chain. Ta transformacja oznaczała koniec energochłonnego wydobycia w Ethereum, w pełni przyjmując PoS dla bezpieczeństwa i konsensusu sieci. W rezultacie zużycie energii przez Ethereum znacznie spadło, torując drogę do bardziej efektywnych i skalowalnych operacji blockchain.

Sharding. Po The Merge, Ethereum planuje wdrożenie sharding, aby dramatycznie zwiększyć pojemność sieci i obniżyć opłaty transakcyjne. Sharding podzieli sieć na wiele części (shardów), z których każda będzie w stanie niezależnie przetwarzać transakcje i smart kontrakty. To zwiększy ogólną pojemność sieci Ethereum, pozwalając jej przetwarzać znacznie więcej transakcji na sekundę i czyniąc ją bardziej dostępną dla użytkowników na całym świecie. Początkowe etapy sharding będą koncentrować się na rozdzieleniu danych między shardy, a późniejsze fazy mają na celu umożliwienie shardom niezależnego wykonywania smart kontraktów i zarządzania kontami, co dodatkowo zwiększy skalowalność i efektywność sieci. Wprowadzenie sharding jest przewidywane do rozpoczęcia w fazach.