Ethereum 2.0, иногда называемый Eth2 или Serenity, представляет собой обновление блокчейна Ethereum. Его цель — увеличить скорость, эффективность и масштабируемость сети Ethereum, не снижая при этом её безопасность или децентрализацию. В этом отношении, это попытка преодолеть так называемую 'троицу блокчейна' (распространенное мнение о том, что в отношении децентрализации, безопасности и масштабируемости блокчейн-сети могут оптимизировать только две из трех характеристик одновременно).
Ethereum 2.0 интегрирует несколько фундаментальных изменений в структуру и дизайн Ethereum - как технических, так и экономических. Два ключевых изменения - это переход на «доказательство доли» и добавление «шардинга».
Что такое Proof of Stake?
Proof of Stake — это тип механизма консенсуса, используемого блокчейн-сетями для достижения распределенного консенсуса. В механизме консенсуса Proof of Stake участники, которые заблокировали криптоактивы (staking означает "блокировку" их, отправляя на определенный смарт-контракт), выбираются случайным образом, чтобы стать валидаторами, предлагающими новые блоки, и за это получают вознаграждение. Валидаторы таким образом берут на себя роль, которую в системе Proof of Work выполняют майнеры. Участники, нарушающие правила протокола, подвергаются частичной или полной конфискации своих заблокированных активов. Этот подход с использованием кнута и пряника призван стимулировать участников к содействию валидации и упорядочиванию транзакций в блоках в соответствии с правилами протокола.
Каковы преимущества Proof of Stake?
Наиболее часто упоминаемые среди сообщества Ethereum преимущества перехода на Proof of Stake следующие:
Улучшенная энергоэффективность. Поскольку Proof of Stake не требует от участников выделения вычислительных мощностей на хеширование в Proof of Work, он потребляет значительно меньше энергии. Ожидается, что Ethereum 2.0 будет потреблять менее 1% энергии, потребляемой Proof of Work Ethereum.
Улучшенная способность к масштабированию благодаря поддержке "шард-чейнов". Шард-чейны (см. ниже) увеличивают пропускную способность транзакций, позволяя сети создавать несколько блоков одновременно. В то время как в системе Proof of Work шардирование снижает вычислительную мощность, необходимую для компрометации каждой части сети (тем самым снижая безопасность всей сети), в системе Proof of Stake это не так. Другими словами, переход на Proof of Stake необходим для реализации шардирования, которое, в свою очередь, может быть эффективной технологией масштабирования.
Повышенная децентрализация. Поскольку Proof of Stake избавляется от майнинга, зависящего от вычислительных мощностей, необходимость в крупных и капиталоемких майнинговых фермах устраняется. Теоретически это должно снизить барьер для входа для валидаторов, уменьшая риск централизации. Более того, из-за большого количества шард-чейнов, полный переход на Ethereum 2.0 требует большого количества валидаторов (более 16,000). Предполагается, что такое большое количество валидаторов сделает сеть менее подверженной манипуляциям со стороны особых интересов.
Каковы недостатки Proof of Stake?
Менее проверенная. В то время как Proof of Work была проверена в боевых условиях более десяти лет в Bitcoin и с 2015 года в Ethereum, Proof of Stake имеет меньший опыт. Хотя Proof of Stake использовалась в ряде публичных блокчейнов без инцидентов, относительно высокая сложность ее реализации в Ethereum может означать наличие еще не обнаруженных векторов атаки или уязвимостей.
Богатые становятся богаче. Обычная критика Proof of Stake в Ethereum заключается в том, что, поскольку майнинг практически не стоит ничего, и чем больше ETH вы ставите, тем больше наград вы получаете, те, кто уже имеет наибольший капитал, продолжат накапливать больше капитала. Напротив, хотя верно, что майнинг биткоинов является высоко капиталоемким предприятием, маржа прибыли узка. Это означает, что большинство биткоинов, заработанных майнерами, должно быть продано для покрытия их затрат на майнинг — и, продавая, майнеры распространяют большинство вновь созданных биткоинов (и комиссий) среди более широких участников, тем самым распределяя новые биткоины широко.
Что такое шардирование?
Шардирование — это техника масштабирования, предназначенная для значительного улучшения эффективности и мощности блокчейн-сети. Она включает разделение всего состояния сети на несколько меньших, управляемых частей, известных как "шарды." Каждый шард функционирует почти как отдельный блокчейн со своим набором балансов счетов и смарт-контрактов. Однако, в отличие от полностью независимых блокчейнов, шарды взаимодействуют и координируются друг с другом через основную цепь или слой, который обеспечивает безопасность и согласованность данных по всей сети.
В контексте Ethereum 2.0 шардирование направлено на решение проблемы масштабируемости за счет распределения ответственности за обработку данных по нескольким шард-чейнам. Каждый шард будет способен обрабатывать транзакции и смарт-контракты независимо, тем самым увеличивая общую пропускную способность сети. Первоначальная реализация шардирования в Ethereum 2.0, как ожидается, будет сосредоточена в основном на улучшении доступности данных, что, в свою очередь, улучшит масштабируемость решений второго уровня, позволяя им ссылаться на данные, хранящиеся на шард-чейнах.
Валидаторы будут играть ключевую роль в безопасности и функционировании шардированной сети Ethereum. Они будут случайным образом назначаться на различные шарды, что гарантирует, что ни один шард не будет чрезмерно влиять или контролироваться определенной группой валидаторов. Это случайное назначение помогает повысить безопасность сети, делая ее более устойчивой к координированным атакам или манипуляциям.
По мере того, как Ethereum продолжает развиваться, детали шардирования и его реализации могут быть уточнены.
Таймлайн Eth 2.0
Переход к Eth 2.0 — это постепенный, многоэтапный процесс, который происходит в соответствии с следующим графиком:
Beacon Chain. Успешно развернутая в декабре 2020 года, Beacon Chain представила механизм консенсуса Proof of Stake (PoS), работающий параллельно с существующей сетью Ethereum. Этот этап еще не обрабатывал транзакции или смарт-контракты, но заложил основу для новой модели консенсуса PoS. "Цепь-маяк" была установлена для хранения реестра валидаторов и работы параллельно с основной сетью Ethereum, но во время этапа Beacon Chain Ethereum продолжала полагаться на механизм консенсуса Proof of Work.
The Merge. Завершенный в сентябре 2022 года, этот ключевой этап объединил оригинальную основную сеть Ethereum, работающую на Proof of Work (PoW), с системой PoS цепи-маяка. Этот переход ознаменовал конец энергоемкого майнинга на Ethereum, полностью приняв PoS для обеспечения безопасности и консенсуса сети. В результате потребление энергии Ethereum значительно снизилось, прокладывая путь к более эффективным и масштабируемым операциям блокчейна.
Шардирование. После слияния Ethereum планирует реализовать шардирование, чтобы значительно увеличить пропускную способность сети и снизить комиссии за транзакции. Шардирование разделит сеть на несколько частей (шардов), каждая из которых сможет обрабатывать транзакции и смарт-контракты независимо. Это расширит общую мощность сети Ethereum, позволяя ей обрабатывать намного больше транзакций в секунду и делая ее более доступной для пользователей по всему миру. Первоначальные этапы шардирования будут сосредоточены на распределении данных по шард-чейнам, а последующие этапы будут направлены на то, чтобы позволить шард-чейнам независимо выполнять смарт-контракты и управлять учетными записями, что еще больше повысит масштабируемость и эффективность сети. Введение шардирования планируется начать поэтапно.
