Čo je Ethereum 2.0?

Ethereum 2.0, niekedy nazývaný Eth2 alebo Serenity, je vylepšením blockchainu Ethereum. Jeho cieľom je zvýšiť rýchlosť, efektivitu a škálovateľnosť siete Ethereum bez kompromitovania jej bezpečnosti alebo decentralizácie. V tomto ohľade ide o pokus prekonať takzvaný 'blockchain trilemma' (široko rozšírené presvedčenie, že z hľadiska decentralizácie, bezpečnosti a škálovateľnosti môžu blockchainové siete optimalizovať iba dve z troch vlastností naraz).

Ethereum 2.0 integruje niekoľko základných zmien do štruktúry a dizajnu Etherea - technických aj ekonomických. Dvoma kľúčovými zmenami sú prechod na 'proof of stake' a pridanie 'shardingu'.

Čo je Proof of Stake?

Proof of Stake je typ konsenzuálneho mechanizmu používaného blockchainovými sieťami na dosiahnutie distribuovaného konsenzu. V rámci konsenzuálneho mechanizmu Proof of Stake sú účastníci, ktorí vložili kryptomenové aktíva (staking znamená "uzamknutie" aktív ich odoslaním na konkrétny smart kontrakt), náhodne vybraní, aby sa stali validátormi, ktorí navrhujú nové bloky - a sú za to odmeňovaní. Validátori tak preberajú úlohu, ktorú v systéme Proof of Work vykonávajú ťažiari. Účastníci, ktorí porušia pravidlá protokolu, môžu prísť o svoje vložené aktíva, čiastočne alebo úplne. Tento prístup cukru a biča je navrhnutý tak, aby motivoval účastníkov prispievať k overovaniu a usporiadaniu transakcií v blokoch v súlade s pravidlami protokolu.

Aké sú výhody Proof of Stake?

Najčastejšie uvádzané výhody v rámci komunity Ethereum pri prechode na Proof of Stake sú nasledujúce:

Zlepšená energetická účinnosť. Pretože Proof of Stake nevyžaduje, aby účastníci venovali výpočtový výkon algoritmu hašovania Proof of Work, spotrebuje dramaticky menej energie. Odhady naznačujú, že Ethereum 2.0 spotrebuje menej ako 1% energie, ktorú spotrebúva Proof of Work Ethereum.

Zlepšená kapacita na škálovanie podporou 'shard chains.' Shard chains (viď nižšie) zvyšujú priepustnosť transakcií tým, že umožňujú sieti vytvárať viac blokov súčasne. Zatiaľ čo v systéme Proof of Work znižuje sharding potrebný hašovací výkon na kompromitovanie každej časti siete (čím sa znižuje bezpečnosť celej siete), v systéme Proof of Stake to tak nie je. Inými slovami, prechod na Proof of Stake je nevyhnutný na umožnenie shardingu, ktorý môže byť efektívnou technológiou škálovania.

Zvýšená decentralizácia. Pretože Proof of Stake eliminuje ťažbu založenú na hašovacom výkone, potreba veľkých a kapitálovo náročných ťažobných fariem je eliminovaná. Teoreticky by to malo znížiť bariéru vstupu pre validátorov a znížiť riziko centralizácie. Ďalej, vzhľadom na veľký počet shard chains, úplný prechod na Ethereum 2.0 vyžaduje veľkú súpravu validátorov (viac ako 16 000). Tvrdí sa, že táto veľká skupina validátorov urobí sieť menej náchylnou na manipuláciu zo strany špeciálnych záujmov.

Aké sú nevýhody Proof of Stake?

Menej overený. Zatiaľ čo Proof of Work bol vyskúšaný a testovaný viac ako desaťročie v Bitcoine a od roku 2015 v Ethereu, Proof of Stake má menej skúseností. Hoci bol Proof of Stake použitý v mnohých verejných blockhainoch bez incidentov, relatívne vysoká zložitosť jeho implementácie v Ethereu znamená, že môžu existovať ešte neznáme vektory útokov alebo zraniteľnosti.

Bohatí zbohatnú. Bežnou kritikou Proof of Stake v Ethereu je, že keďže prakticky neexistujú žiadne náklady na ťažbu a čím viac ETH vložíte, tým viac odmien dostanete, tí, ktorí už majú najviac kapitálu, budú naďalej hromadiť viac kapitálu. Naproti tomu, aj keď je pravda, že ťažba Bitcoinu je vysoko kapitálovo náročná činnosť, zisková marža je úzka. To znamená, že väčšina bitcoinu získaného ťažiarmi musí byť predaná na pokrytie ich ťažobných nákladov - a predajom ťažiari distribuujú väčšinu novo vyrazeného Bitcoinu (a poplatkov) širším účastníkom, čím sa nový Bitcoin široko distribuuje.

Čo je sharding?

Sharding je technika škálovania navrhnutá na výrazné zlepšenie efektivity a kapacity blockchainovej siete. Zahrnuje rozdelenie celkového stavu siete na viacero menších, zvládnuteľných častí, známych ako "shardy". Každý shard funguje takmer ako samostatný blockchain, s vlastnou sadou zostatkov na účtoch a smart kontraktov. Na rozdiel od úplne nezávislých blockchainov však shardy komunikujú a koordinujú sa navzájom prostredníctvom hlavného reťazca alebo vrstvy, ktorá zabezpečuje bezpečnosť a konzistenciu údajov v celej sieti.

V kontexte Ethereum 2.0 má sharding za cieľ riešiť škálovateľnosť rozdelením zodpovednosti za spracovanie údajov medzi viacero shardov. Každý shard bude schopný spracovávať transakcie a smart kontrakty nezávisle, čím sa zvýši celková kapacita siete. Počiatočná implementácia shardingu v Ethereum 2.0 sa očakáva, že sa zameria predovšetkým na zlepšenie dostupnosti údajov, čo následne zlepší škálovateľnosť riešení vrstvy-2 tým, že im umožní odkazovať na údaje uložené na shard chains.

Validátori budú zohrávať kľúčovú úlohu v bezpečnosti a prevádzke šardovanej Ethereum siete. Budú náhodne priradení k rôznym shardom, čím sa zabezpečí, že žiadny jednotlivý shard nebude nadmerne ovplyvnený alebo kontrolovaný konkrétnou skupinou validátorov. Toto náhodné priradenie pomáha zvyšovať bezpečnosť siete tým, že ju robí odolnejšou voči koordinovaným útokom alebo manipuláciám.

Ako sa Ethereum naďalej vyvíja, špecifiká shardingu a jeho implementácia môžu byť prepracované.

Časová os Eth 2.0

Prechod smerom k Eth 2.0 je postupný, viacfázový prechod, ktorý prebieha podľa nasledujúcej časovej osi:

Beacon Chain. Úspešne nasadený v decembri 2020, Beacon Chain zaviedol Proof-of-Stake (PoS) konsenzuálny mechanizmus, fungujúci paralelne s existujúcou Ethereum sieťou. Táto fáza ešte nespracovávala transakcie ani smart kontrakty, ale položila základy pre nový PoS konsenzuálny model. Bol vytvorený "beacon chain", ktorý uchováva registráciu validátorov a funguje paralelne s Ethereum mainnetom, no počas fázy Beacon Chain Ethereum naďalej spoliehalo na konsenzuálny mechanizmus Proof of Work.

The Merge. Dokončené v septembri 2022, táto kľúčová fáza zaznamenala pôvodný Ethereum mainnet, fungujúci na Proof-of-Work (PoW), bezproblémovo spojený so PoS systémom Beacon Chainu. Tento prechod znamenal koniec energeticky náročného ťaženia na Ethereu, úplne prijímajúc PoS pre bezpečnosť a konsenzus siete. V dôsledku toho spotreba energie Etherea výrazne klesla, čím sa otvorila cesta pre efektívnejšie a škálovateľnejšie blockchainové operácie.

Sharding. Po zlúčení plánuje Ethereum implementovať sharding, aby drasticky zvýšilo kapacitu siete a znížilo transakčné poplatky. Sharding rozdelí sieť na viac častí (shardy), z ktorých každá bude schopná spracovávať transakcie a smart kontrakty nezávisle. Tým sa rozšíri celková kapacita Ethereum siete, čo umožní spracovať oveľa viac transakcií za sekundu a sprístupní ju používateľom po celom svete. Počiatočné štádiá shardingu sa zamerajú na distribúciu údajov medzi shardmi, pričom neskoršie fázy majú za cieľ umožniť shardom nezávisle vykonávať smart kontrakty a spravovať účty, čím sa ďalej zlepší škálovateľnosť a efektivita siete. Zavedenie shardingu sa očakáva začať fázovo.