Что такое Ethereum 2.0?

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, используемый блокчейн-сетями для достижения распределенного консенсуса. В механизме консенсуса Proof of Stake участники, которые заложили криптоактивы (staking означает "блокировку" их путем отправки на определенный смарт-контракт), выбираются случайным образом, чтобы стать валидаторами, которые предлагают новые блоки и получают за это вознаграждение. Таким образом, валидаторы берут на себя роль, которую выполняют майнеры в системе Proof of Work. Участники, нарушающие правила протокола, могут потерять свои заложенные активы полностью или частично. Этот подход "кнута и пряника" предназначен для стимулирования участников валидации и упорядочивания транзакций в блоках в соответствии с правилами протокола.

Каковы преимущества Proof of Stake?

Наиболее часто упоминаемые преимущества перехода на Proof of Stake среди сообщества Ethereum следующие:

Улучшенная энергоэффективность. Поскольку Proof of Stake не требует от участников выделения вычислительной мощности для выполнения алгоритма хеширования Proof of Work, он потребляет значительно меньше энергии. По оценкам, Ethereum 2.0 будет потреблять менее 1% энергии, потребляемой Ethereum на основе Proof of Work.

Улучшенная масштабируемость за счет поддержки "шардовых цепочек". Шардовые цепочки (см. ниже) увеличивают пропускную способность транзакций, позволяя сети создавать несколько блоков одновременно. В системе Proof of Work шардинг снижает необходимую мощность хеширования для компрометации каждой части сети (тем самым снижая безопасность всей сети), в то время как в системе Proof of Stake это не так. Иными словами, переход на Proof of Stake необходим для внедрения шардинга, который, в свою очередь, может стать эффективной технологией масштабирования.

Увеличенная децентрализация. Поскольку Proof of Stake избавляет от необходимости майнинга на основе мощности хеширования, отпадает необходимость в крупных и капиталоемких майнинг-фермах. Теоретически это должно снизить барьер для входа для валидаторов, уменьшая риск централизации. Кроме того, из-за большого количества шардовых цепочек полный переход на Ethereum 2.0 требует большого количества валидаторов (более 16,000). Утверждается, что такое большое количество валидаторов сделает сеть менее подверженной манипуляциям со стороны особых интересов.

Каковы недостатки Proof of Stake?

Менее проверенный. В то время как Proof of Work был испытан в боевых условиях более десяти лет в Bitcoin и с 2015 года в Ethereum, Proof of Stake имеет меньше опыта. Хотя Proof of Stake использовался в ряде публичных блокчейнов без инцидентов, относительно высокая сложность его реализации в Ethereum означает, что могут существовать неизвестные векторы атак или уязвимости.

Богатые становятся богаче. Общая критика Proof of Stake в Ethereum заключается в том, что, поскольку майнинг практически не имеет затрат, и поскольку чем больше ETH вы ставите, тем больше наград вы получаете, те, у кого уже есть больше капитала, продолжат накапливать больше капитала. В отличие от этого, хотя правда, что майнинг Bitcoin — это высококапиталоемкое предприятие, маржа прибыли узка. Это означает, что большинство биткоинов, заработанных майнерами, должны быть проданы для покрытия их затрат на майнинг — и, продавая, майнеры распределяют большинство вновь созданных биткоинов (и комиссий) среди более широкого круга участников, тем самым широко распределяя новые биткоины.

Что такое шардинг?

Шардинг — это техника масштабирования, предназначенная для значительного улучшения эффективности и мощности блокчейн-сети. Она включает в себя разбиение всего состояния сети на несколько меньших, управляемых частей, известных как "шарды". Каждый шард функционирует почти как отдельный блокчейн со своим набором балансов учетных записей и смарт-контрактов. Однако, в отличие от полностью независимых блокчейнов, шарды общаются и координируются друг с другом через основную цепочку или слой, который обеспечивает безопасность и согласованность данных по всей сети.

В контексте Ethereum 2.0 шардинг нацелен на решение проблемы масштабируемости путем распределения ответственности за обработку данных между несколькими шардами. Каждый шард сможет обрабатывать транзакции и смарт-контракты независимо, тем самым увеличивая общую мощность сети. Ожидается, что первоначальная реализация шардинга в Ethereum 2.0 будет сосредоточена главным образом на улучшении доступности данных, что, в свою очередь, повысит масштабируемость решений второго уровня, позволяя им ссылаться на данные, хранящиеся в шардовых цепочках.

Валидаторы будут играть ключевую роль в безопасности и работе шардинговой сети Ethereum. Они будут случайным образом назначаться на разные шарды, гарантируя, что ни один шард не будет чрезмерно влиять или контролироваться конкретной 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, конкретные детали шардинга и его внедрения могут быть уточнены.

Таймлайн Ethereum 2.0

Переход к Eth 2.0 — это постепенный, многоэтапный процесс, который проходит по следующему графику:

Beacon Chain. Успешно развернута в декабре 2020 года, Beacon Chain представила механизм консенсуса Proof of Stake (PoS), работающий параллельно с существующей сетью Ethereum. На этом этапе еще не обрабатывались транзакции или смарт-контракты, но была заложена основа для новой модели консенсуса PoS. "Цепочка маяков" была создана для хранения реестра валидаторов и работы параллельно с основной сетью Ethereum, но в период фазы Beacon Chain Ethereum продолжал полагаться на механизм консенсуса Proof of Work.

Слияние. Завершено в сентябре 2022 года, эта ключевая фаза стала свидетелем бесшовного слияния оригинальной основной сети Ethereum, работающей на Proof of Work (PoW), с системой PoS цепочки маяков. Этот переход означал конец энергоемкого майнинга в Ethereum, полностью приняв PoS для обеспечения безопасности и консенсуса сети. В результате потребление энергии Ethereum значительно снизилось, открыв путь к более эффективным и масштабируемым операциям блокчейна.

Шардинг. После слияния Ethereum планирует внедрить шардинг для резкого увеличения мощности сети и снижения комиссий за транзакции. Шардинг разделит сеть на несколько частей (шардов), каждая из которых сможет обрабатывать транзакции и смарт-контракты самостоятельно. Это расширит общую мощность сети Ethereum, позволяя обрабатывать гораздо больше транзакций в секунду и делая ее более доступной для пользователей по всему миру. Начальные этапы шардинга будут сосредоточены на распределении данных по шардовым цепочкам, а позже планируется позволить шардам независимо выполнять смарт-контракты и управлять учетными записями, что еще больше повысит масштабируемость и эффективность сети. Введение шардинга планируется начать поэтапно.