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'.

Obsah

Čo je Proof of Stake?

Proof of Stake je typ mechanizmu konsenzu používaného blockchainovými sieťami na dosiahnutie distribuovaného konsenzu. V mechanizme konsenzu Proof of Stake sú účastníci, ktorí vložili krypto aktíva (staking znamená ich "uzamknutie" odoslaním na konkrétny smart kontrakt), náhodne vybraní, aby sa stali validátormi, ktorí navrhujú nové bloky - a sú za to odmenení. Validátori tak preberajú úlohu, ktorú v systéme Proof of Work mali mineri. Účastníci, ktorí porušia pravidlá protokolu, môžu prísť o časť alebo celé svoje vložené aktíva. Tento prístup s odmenami a trestami 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 medzi komunitou Ethereum pri prechode na Proof of Stake sú nasledovné:

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

Zlepšená schopnosť škálovania podporovaním 'shard chains'. Shard chains (pozri nižšie) zvyšujú priepustnosť transakcií tým, že umožňujú sieti vytvárať viacero blokov súčasne. Zatiaľ čo v systéme Proof of Work sharding znižuje hašovací výkon potrebný na kompromitáciu 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, čo môže byť účinná technológia škálovania.

Zvýšená decentralizácia. Pretože Proof of Stake eliminuje ťažbu poháňanú hašovacím výkonom, eliminuje sa potreba veľkých a kapitálovo náročných ťažobných fariem. Teoreticky by to malo znížiť bariéru vstupu pre validátorov, čím sa znižuje riziko centralizácie. Ďalej, vzhľadom na veľký počet shard chains, plný prechod na Ethereum 2.0 si vyžaduje veľký súbor validátorov (viac ako 16 000). Predpokladá sa, že tento veľký počet validátorov urobí sieť menej náchylnou na manipuláciu špeciálnymi záujmami.

Aké sú nevýhody Proof of Stake?

Menej overený. Zatiaľ čo Proof of Work bol testovaný po dobu viac ako desaťročia v Bitcoine a od roku 2015 v Ethereu, Proof of Stake má menej dlhú históriu. Hoci Proof of Stake bol použitý v mnohých verejných blockchainoch bez incidentov, relatívne vysoká zložitosť jeho implementácie v Ethereu znamená, že môžu existovať zatiaľ neznáme útoky alebo zraniteľnosti.

Bohatí sa stávajú bohatšími. Bežná kritika Proof of Stake v Ethereu je, že pretože v podstate neexistujú náklady na ťažbu a pretože čím viac ETH stakujete, tým viac odmien dostávate, tí, ktorí už majú najviac kapitálu, budú naďalej akumulovať viac kapitálu. Na druhej strane, hoci je pravda, že ťažba Bitcoinu je vysoko kapitálovo náročná činnosť, zisková marža je úzka. To znamená, že väčšina bitcoinov získaných minermi musí byť predaná na pokrytie ich ťažobných nákladov - a predajom mineri distribuujú väčšinu novo vyťaženého Bitcoinu (a poplatkov) širšiemu okruhu účastníkov, čím sa nový Bitcoin rozširuje.

Čo je sharding?

Sharding je technika škálovania navrhnutá na výrazné zlepšenie efektívnosti a kapacity blockchainovej siete. Spočíva v rozdelení celého stavu siete na viacero menších, zvládnuteľných častí, známych ako "shardy". Každý shard funguje takmer ako samostatný blockchain so svojou vlastnou sadou zostatkov na účtoch a smart kontraktov. Na rozdiel od úplne nezávislých blockchainov však shardy medzi sebou komunikujú a koordinujú sa prostredníctvom hlavného reťazca alebo vrstvy, ktorá zaisťuje bezpečnosť a konzistenciu dát v celej sieti.

V kontexte Ethereum 2.0 sharding sa snaží riešiť škálovateľnosť rozložením zodpovednosti za spracovanie dát 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 dát, čo následne zlepší škálovateľnosť riešení vrstvy 2 tým, že im umožní odkazovať na dáta uložené na shard chains.

Validátori budú hrať kľúčovú úlohu v bezpečnosti a prevádzke shardovanej siete Ethereum. Budú náhodne priradení k rôznym shardom, čím sa zabezpečí, že žiadny jeden 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 Ethereum pokračuje vo vývoji, špecifiká shardingu a jeho implementácia môžu byť zdokonalené.

Časová os Eth 2.0

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

Beacon Chain. Úspešne nasadený v decembri 2020, Beacon Chain predstavil mechanizmus konsenzu Proof-of-Stake (PoS), ktorý funguje paralelne so súčasnou sieťou Ethereum. Táto fáza zatiaľ nespracovávala transakcie ani smart kontrakty, ale položila základy pre nový model konsenzu PoS. Bol zriadený "beacon chain", ktorý uchováva registr validátorov a beží paralelne s hlavným reťazcom Ethereum, ale počas fázy Beacon Chain Ethereum naďalej spoliehalo na mechanizmus konsenzu Proof of Work.

The Merge. Dokončené v septembri 2022, táto kľúčová fáza videla pôvodný hlavný reťazec Ethereum, bežiaci na Proof of Work (PoW), plynulo spojený s PoS systémom Beacon Chain. Tento prechod znamenal koniec energeticky náročnej ťažby na Ethereu, úplne prijímajúc PoS pre bezpečnosť a konsenzus siete. V dôsledku toho sa energetická spotreba Etherea výrazne znížila, čím sa otvorila cesta pre efektívnejšie a škálovateľnejšie blockchainové operácie.

Sharding. Po The Merge Ethereum plánuje zaviesť sharding na drastické zvýšenie kapacity siete a zníženie transakčných poplatkov. Sharding rozdelí sieť na viacero častí (shardy), z ktorých každá bude schopná nezávisle spracovávať transakcie a smart kontrakty. To rozšíri celkovú kapacitu siete Ethereum, umožní jej spracovávať oveľa viac transakcií za sekundu a urobí ju prístupnejšou pre používateľov po celom svete. Počiatočné fázy shardingu sa zamerajú na distribúciu dát medzi shardy, pričom neskoršie fázy sa budú snažiť umožniť shardom nezávisle vykonávať smart kontrakty a spravovať účty, čím sa ďalej zlepší škálovateľnosť a efektívnosť siete. Zavedenie shardingu sa očakáva začať vo fázach.