Ethereum 2.0, som ibland kallas Eth2 eller Serenity, är en uppgradering av Ethereums blockkedja. Målet är att öka hastigheten, effektiviteten och skalbarheten i Ethereums nätverk utan att äventyra dess säkerhet eller decentralisering. I detta avseende är det ett försök att övervinna det så kallade ”blockkedjetrilemmat” (den allmänt utbredda uppfattningen att när det gäller decentralisering, säkerhet, och skalbarhet(Blockkedjenätverk kan dock endast optimera två av de tre egenskaperna samtidigt).
Ethereum 2.0 innebär flera genomgripande förändringar av Ethereums struktur och utformning – både tekniska och ekonomiska. Två av de viktigaste förändringarna är övergången till ”proof of stake” och införandet av ”sharding”.
Vad är Proof of Stake?
Proof of Stake är en typ av konsensusmekanism som används av blockkedjenätverk för att uppnå distribuerad konsensus. I en Proof-of-Stake-konsensusmekanism är deltagare som har stakat kryptotillgångar (staking innebär att man ”låser in” dem genom att skicka dem till en specifik smart kontrakt) väljs slumpmässigt ut till validerare som föreslår nya block – och belönas för detta. Validerarna tar därmed över den roll som gruvarbetarna har i ett Proof-of-Work-system. Deltagare som bryter mot protokollets regler riskerar att förlora sina insatta tillgångar, helt eller delvis. Denna morot-och-piska-strategi är utformad för att uppmuntra deltagarna att bidra till att validera och ordna transaktioner i block i enlighet med protokollets regler.
Vilka är fördelarna med Proof of Stake?
De fördelar som oftast nämns inom Ethereum-gemenskapen när det gäller övergången till Proof of Stake är följande:
Förbättrad energieffektivitet. Eftersom Proof of Stake inte kräver att deltagarna avsätter datorkraft till en Proof-of-Work-hashalgoritm, förbrukar det betydligt mindre energi. Man beräknar att Ethereum 2.0 kommer att förbruka mindre än 1 % av den energi som Proof-of-Work-versionen av Ethereum förbrukar.
Förbättrad skalbarhet genom stöd för ”shard-kedjor”. Shard-kedjor (se nedan) ökar transaktionskapaciteten genom att nätverket kan skapa flera block samtidigt. I ett Proof-of-Work-system minskar sharding den hashkraft som krävs för att kompromettera varje del av nätverket (vilket därmed minskar säkerheten i hela nätverk), men i ett Proof-of-Stake-system är detta inte fallet. Med andra ord innebär övergången till Proof-of-Stake att obligatoriskt för att möjliggöra sharding, vilket i sin tur kan vara en effektiv skalningsteknik.
Ökad decentralisering. Eftersom Proof of Stake gör sig av med den hashkraftsdrivna miningprocessen försvinner behovet av stora och kapitalkrävande miningparker. I teorin bör detta sänka inträdesbarriären för validerare, vilket minskar risken för centralisering. Dessutom kräver den fullständiga övergången till Ethereum 2.0, på grund av det stora antalet shard-kedjor, en stor grupp validerare (mer än 16 000). Argumentet är att detta stora antal validerare kommer att göra nätverket mindre utsatt för manipulation av särintressen.
Vilka är nackdelarna med Proof of Stake?
Mindre bevisat. Medan Proof of Work har bevisat sin duglighet i över ett decennium inom Bitcoin och sedan 2015 inom Ethereum, har Proof of Stake en kortare historik. Även om Proof of Stake har använts i ett antal offentliga blockkedjor utan incidenter innebär den relativt höga komplexiteten i dess implementering i Ethereum att det kan finnas ännu okända attackvektorer eller sårbarheter.
De rika blir rikare. En vanlig kritik mot Proof of Stake i Ethereum är att eftersom det i princip inte kostar något att bryta, och eftersom ju mer ETH man satsar, desto större belöning får man, kommer de som redan har mest kapital att fortsätta att ackumulera ännu mer kapital. Däremot är det visserligen sant att Bitcoin-mining är en mycket kapitalintensiv verksamhet, men vinstmarginalen är liten. Detta innebär att det mesta av de bitcoins som minarna tjänar måste säljas för att täcka deras miningkostnader – och genom att sälja distribuerar minarna det mesta av de nypräglade bitcoins (och avgifterna) till ett bredare deltagarunderlag, vilket leder till en bred distribution av nya bitcoins.
Vad är sharding?
Sharding är en skalningsteknik som syftar till att avsevärt förbättra effektiviteten och kapaciteten hos ett blockkedjenätverk. Tekniken går ut på att dela upp nätverkets hela tillstånd i flera mindre, hanterbara delar, så kallade ”shards”. Varje shard fungerar i stort sett som en separat blockkedja, med egna kontosaldon och smarta kontrakt. Till skillnad från helt oberoende blockkedjor kommunicerar och samordnar shards dock med varandra via huvudkedjan eller ett lager som säkerställer säkerhet och datakonsistens i hela nätverket.
Inom ramen för Ethereum 2.0 syftar sharding till att lösa skalbarhetsproblemen genom att fördela ansvaret för databehandlingen på flera shards. Varje shard kommer att kunna bearbeta transaktioner och smarta kontrakt självständigt, vilket därmed ökar nätverkets totala kapacitet. Den initiala implementeringen av sharding i Ethereum 2.0 förväntas främst fokusera på att förbättra datatillgängligheten, vilket i sin tur kommer att förbättra skalbarheten hos lager-2-lösningar genom att de kan referera till data lagrad på shardkedjor.
Validerare kommer att spela en avgörande roll för säkerheten och driften av det fragmenterade Ethereum-nätverket. De kommer att fördelas slumpmässigt till olika fragment, vilket säkerställer att inget enskilt fragment påverkas eller kontrolleras i alltför hög grad av en specifik grupp validerare. Denna slumpmässiga fördelning bidrar till att stärka nätverkets säkerhet genom att göra det mer motståndskraftigt mot samordnade attacker eller manipulation.
I takt med att Ethereum fortsätter att utvecklas kan detaljerna kring sharding och dess implementering komma att finjusteras.
Tidsplan för Eth 2.0
Övergången till Eth 2.0 är en gradvis process i flera faser som sker enligt följande tidsplan:
Beacon Chain. Beacon Chain, som lanserades i december 2020, införde en konsensusmekanism av typen Proof-of-Stake (PoS) som fungerar parallellt med det befintliga Ethereum-nätverket. I denna fas behandlades ännu inte transaktioner eller smarta kontrakt, men grunden lades för en ny PoS-konsensusmodell. En ”beacon chain” inrättades för att lagra registret över validerare och köras parallellt med Ethereums huvudnät, men under Beacon Chain-fasen fortsatte Ethereum att förlita sig på konsensusmekanismen Proof-of-Work.
Sammanslagningen. Denna avgörande fas, som slutfördes i september 2022, innebar att det ursprungliga Ethereum-huvudnätverket, som drevs med Proof-of-Work (PoW), smidigt slogs samman med Beacon Chains PoS-system. Denna övergång innebar slutet för den energikrävande mining-verksamheten på Ethereum, och man övergick helt till PoS för nätverkssäkerhet och konsensus. Som ett resultat minskade Ethereums energiförbrukning avsevärt, vilket banade väg för mer effektiva och skalbara blockkedjedrift.
Sharding. Efter sammanslagningen planerar Ethereum att införa sharding för att avsevärt öka nätverkets kapacitet och sänka transaktionsavgifterna. Sharding kommer att dela upp nätverket i flera delar (shards), som var och en kan bearbeta transaktioner och smarta kontrakt självständigt. Detta kommer att utöka den totala kapaciteten i Ethereum-nätverket, vilket gör det möjligt att bearbeta många fler transaktioner per sekund och gör det mer tillgängligt för användare över hela världen. De inledande faserna av sharding kommer att fokusera på att distribuera data över shards, medan senare faser syftar till att göra det möjligt för shards att självständigt utföra smarta kontrakt och hantera konton, vilket ytterligare förbättrar nätverkets skalbarhet och effektivitet. Införandet av sharding förväntas ske i flera faser.
