Ethereum 2.0, ki se včasih imenuje tudi Eth2 ali Serenity, je nadgradnja verige blokov Ethereum. Njen cilj je povečati hitrost, učinkovitost in prilagodljivost omrežja Ethereum, ne da bi pri tem ogrozili njegovo varnost ali decentralizacijo. V tem smislu gre za poskus premagovanja tako imenovanega »trilemata verige blokov« (splošno sprejetega prepričanja, da v zvezi z decentralizacija, varnostin prilagodljivost(omrežja blockchain lahko hkrati optimizirajo le dve od treh lastnosti).
Ethereum 2.0 prinaša več temeljnih sprememb v strukturi in zasnovi omrežja Ethereum – tako tehničnih kot ekonomskih. Dve ključni spremembi sta prehod na sistem »proof of stake« in uvedba »shardinga«.
Kaj je Proof of Stake?
Proof of Stake je vrsta konsenzualnega mehanizma, ki ga omrežja blockchain uporabljajo za doseganje razpršenega soglasja. V konsenzualnem mehanizmu Proof of Stake udeleženci, ki so staknili kriptovalute (staking pomeni njihovo »zaklepanje« s pošiljanjem na določen pametna pogodba) so naključno izbrani za validatorje, ki predlagajo nove bloke – in so za to nagrajeni. Validatorji tako prevzamejo vlogo, ki jo imajo rudarji v sistemu Proof-of-Work. Udeleženci, ki kršijo pravila protokola, so podvrženi delni ali popolni izgubi svojih vloženih sredstev. Ta pristop palice in korenčka je zasnovan tako, da spodbuja udeležence k sodelovanju pri potrjevanju in razvrščanju transakcij v blokih v skladu s pravili protokola.
Kakšne so prednosti sistema Proof of Stake?
Najpogosteje navedene prednosti prehoda na sistem »Proof of Stake« v skupnosti Ethereum so naslednje:
Večja energetska učinkovitost. Ker sistem Proof of Stake od udeležencev ne zahteva, da svojo računsko moč namenjajo hashirnemu algoritmu Proof of Work, porabi bistveno manj energije. Po ocenah bo Ethereum 2.0 porabil manj kot 1 % energije, ki jo porabi Ethereum s sistemom Proof of Work.
Izboljšana zmogljivost za širitev s podporo »shard verig«. Verige fragmentov (glej spodaj) povečajo prepustnost transakcij, saj omrežju omogočajo hkratno ustvarjanje več blokov. V sistemu Proof-of-Work sharding zmanjša računsko moč, potrebno za ogrožanje posameznega dela omrežja (s čimer se zmanjša varnost celoten omrežje), v sistemu Proof-of-Stake pa to ne velja. Z drugimi besedami, prehod na Proof-of-Stake je obvezno da bi omogočili sharding, ki bi lahko bil učinkovita tehnologija za skaliranje.
Večja decentralizacijaKer sistem »Proof of Stake« odpravlja rudarjenje, ki temelji na računalniški zmogljivosti, ni več potrebe po velikih in kapitalsko intenzivnih rudarskih farmah. Teoretično bi to moralo znižati vstopne ovire za validatorje in s tem zmanjšati tveganje centralizacije. Poleg tega zaradi velikega števila verig shardov popoln prehod na Ethereum 2.0 zahteva velik nabor validatorjev (več kot 16.000). Trditev je, da bo to veliko število validatorjev omrežje naredilo manj dovzetno za manipulacijo s strani posebnih interesov.
Kakšne so slabosti sistema Proof of Stake?
Manj preizkušeno. Medtem ko se je Proof of Work že več kot desetletje preizkušal v praksi v omrežju Bitcoin in od leta 2015 tudi v omrežju Ethereum, ima Proof of Stake manj izkušenj. Čeprav se Proof of Stake brez incidentov uporablja v številnih javnih verigah blokov, relativno visoka kompleksnost njegove implementacije v Ethereumu pomeni, da lahko obstajajo še neznani vektorji napadov ali ranljivosti.
Bogati postajajo še bogatejši. Pogosta kritika sistema »Proof of Stake« v omrežju Ethereum je, da bodo tisti, ki že imajo največ kapitala, še naprej povečevali svoj kapital, saj rudarjenje v bistvu ne prinaša nobenih stroškov, hkrati pa velja, da več ETH staviš, več nagrad prejmeš. Nasprotno pa je res, da je rudarjenje bitcoina zelo kapitalsko intenzivno početje, vendar je dobičkonosnost nizka. To pomeni, da mora večino bitcoinov, ki jih rudarji zaslužijo, prodati, da pokrijejo svoje stroške rudarjenja – s prodajo pa rudarji večino novo izdanih bitcoinov (in provizij) razdelijo širšemu krogu udeležencev, s čimer se novi bitcoini široko razširjajo.
Kaj je sharding?
Sharding je tehnika za povečanje zmogljivosti, ki je zasnovana za znatno izboljšanje učinkovitosti in zmogljivosti omrežja blockchain. Vključuje razdelitev celotnega stanja omrežja na več manjših, obvladljivih delov, imenovanih »shardi«. Vsak shard deluje skoraj kot samostojni blockchain z lastnim naborom stanja računov in pametnih pogodb. Vendar pa se shardi, za razliko od popolnoma neodvisnih blockchainov, med seboj sporazumevajo in usklajujejo prek glavne verige ali plasti, ki zagotavlja varnost in doslednost podatkov v celotnem omrežju.
V okviru Ethereuma 2.0 je cilj shardinga rešiti problem skalabilnosti z razporeditvijo odgovornosti za obdelavo podatkov med več shardov. Vsak shard bo sposoben samostojno obdelovati transakcije in pametne pogodbe, s čimer se bo povečala skupna zmogljivost omrežja. Pričakuje se, da se bo začetna implementacija shardinga v Ethereum 2.0 osredotočila predvsem na izboljšanje razpoložljivosti podatkov, kar bo posledično izboljšalo skalabilnost rešitev drugega sloja, saj jim bo omogočilo sklicevanje na podatke, shranjene v verigah shardov.
Validatorji bodo imeli ključno vlogo pri varnosti in delovanju omrežja Ethereum s shardi. Bodo naključno razporejeni v različne sharde, s čimer se bo zagotovilo, da noben posamezen shard ne bo pod prevelikim vplivom ali nadzorom določene skupine validatorjev. Ta naključna razporeditev prispeva k večji varnosti omrežja, saj ga naredi bolj odpornega proti usklajenim napadom ali manipulacijam.
S postopnim razvojem Ethereuma se bodo podrobnosti o shardingu in njegovi izvedbi morda še izpopolnile.
Časovnica Eth 2.0
Prehod na Eth 2.0 je postopna, večfazna sprememba, ki poteka v skladu z naslednjim časovnim načrtom:
Veriga Beacon. Beacon Chain, ki je bil uspešno vzpostavljen decembra 2020, je uvedel konsenzualni mehanizem Proof-of-Stake (PoS), ki deluje vzporedno z obstoječim omrežjem Ethereum. V tej fazi še niso potekale transakcije ali pametne pogodbe, vendar so bile položene temelje za nov konsenzualni model PoS. Ustanovljena je bila »beacon chain« za shranjevanje registra validatorjev, ki deluje vzporedno z glavnim omrežjem Ethereum, vendar je Ethereum med fazo Beacon Chain še naprej uporabljal konsenzualni mehanizem Proof-of-Work.
Združitev. Ta ključna faza, ki se je zaključila septembra 2022, je prinesla nemoteno združitev prvotnega glavnega omrežja Ethereuma, ki je delovalo na podlagi algoritma Proof-of-Work (PoW), s sistemom Proof-of-Stake (PoS) verige Beacon Chain. Ta prehod je zaznamoval konec energetsko intenzivnega rudarjenja v omrežju Ethereum in popolno prehod na sistem PoS za varnost omrežja in doseganje soglasja. Posledično se je poraba energije v omrežju Ethereum znatno zmanjšala, kar je utrlo pot za učinkovitejše in bolj prilagodljive operacije v verigi blokov.
Sharding. Po združitvi namerava Ethereum uvesti sharding, da bi bistveno povečal zmogljivost omrežja in zmanjšal transakcijske stroške. Sharding bo omrežje razdelil na več delov (shardov), od katerih bo vsak sposoben samostojno obdelovati transakcije in pametne pogodbe. To bo povečalo skupno zmogljivost omrežja Ethereum, kar mu bo omogočilo obdelavo veliko več transakcij na sekundo in ga naredilo dostopnejšega uporabnikom po vsem svetu. Začetne faze shardinga se bodo osredotočile na razporeditev podatkov med sharde, poznejše faze pa bodo usmerjene v omogočanje shardom, da samostojno izvajajo pametne pogodbe in upravljajo račune, s čimer se bodo še dodatno izboljšale skalabilnost in učinkovitost omrežja. Uvedba shardinga naj bi se začela postopoma.
