Що таке Ethereum 2.0?

Ethereum 2.0, іноді називають Eth2 або Serenity, є оновленням блокчейну Ethereum. Його мета — підвищити швидкість, ефективність та масштабованість мережі Ethereum, не поступаючись її безпекою чи децентралізацією. У цьому сенсі, це спроба подолати так звану 'трілему блокчейну' (широко поширена думка, що стосовно децентралізації, безпеки та масштабованості блокчейн-мережі можуть оптимізувати лише два з трьох параметрів одночасно).

Ethereum 2.0 інтегрує кілька фундаментальних змін у структуру та дизайн Ethereum - як технічні, так і економічні. Дві ключові зміни - це перехід на «доказ частки» (proof of stake) та додавання «шардингу».

Що таке доказ частки?

Доказ частки — це тип механізму консенсусу, який використовують блокчейн-мережі для досягнення розподіленого консенсусу. У механізмі консенсусу Proof of Stake учасники, які застейкали криптоактиви (стейкінг означає "блокування" їх шляхом відправлення на конкретний смарт-контракт), обираються випадковим чином для того, щоб стати валідаторами, які пропонують нові блоки — і отримують за це винагороду. Валідатори таким чином беруть на себе роль, яку виконують майнери в системі Proof of Work. Учасники, які порушують правила протоколу, можуть втратити частково або повністю свої застейкані активи. Такий підхід "пряника та батога" покликаний стимулювати учасників сприяти валідації та впорядкуванню транзакцій у блоках відповідно до правил протоколу.

Які переваги Proof of Stake?

Найчастіше згадувані переваги серед спільноти Ethereum для переходу на Proof of Stake є такими:

Покращена енергоефективність. Тому що Proof of Stake не вимагає від учасників присвячувати обчислювальну потужність алгоритму хешування Proof of Work, він споживає значно менше енергії. За оцінками, Ethereum 2.0 буде споживати менше 1% енергії, споживаної Proof of Work Ethereum.

Покращена здатність до масштабування шляхом підтримки "шард-чейнів". Шард-чейни (див. нижче) збільшують пропускну здатність транзакцій, дозволяючи мережі створювати кілька блоків одночасно. Хоча в системі Proof of Work шардинг знижує необхідну потужність хешування для компрометації кожної частини мережі (тим самим зменшуючи безпеку всієї мережі), в системі Proof of Stake це не так. Іншими словами, перехід на Proof of Stake необхідний для впровадження шардингу, що, в свою чергу, може бути ефективною технологією масштабування.

Збільшена децентралізація. Оскільки Proof of Stake усуває майнінг на основі хеш-потужності, потреба у великих і капіталоємних майнінгових фермах зникає. Теоретично, це повинно знизити бар'єр для входу для валідаторів, зменшуючи ризик централізації. Крім того, через велику кількість шард-чейнів повний перехід до Ethereum 2.0 вимагає великої кількості валідаторів (понад 16,000). Справді, наявність такої великої кількості валідаторів зробить мережу менш вразливою до маніпуляцій з боку особливих інтересів.

Які недоліки Proof of Stake?

Менш перевірений. Хоча Proof of Work був перевірений на практиці протягом більше десяти років у Bitcoin і з 2015 року в Ethereum, Proof of Stake має менше досвіду. Хоча Proof of Stake використовувався в ряді публічних блокчейнів без інцидентів, відносно висока складність його впровадження в Ethereum означає, що можуть бути невідомі вектори атак або вразливості.

Багаті стають багатшими. Звичайна критика Proof of Stake в Ethereum полягає в тому, що, оскільки фактично немає витрат на майнінг, і чим більше ETH ви застейкаєте, тим більше винагород ви отримуєте, ті, хто вже має найбільший капітал, продовжать накопичувати більше капіталу. На відміну від цього, хоча правда, що майнінг Bitcoin є висококапіталомістким підприємством, маржа прибутку вузька. Це означає, що більшість біткоїнів, здобутих майнерами, повинні бути продані для покриття витрат на майнінг - і, продаючи, майнери розподіляють більшість новостворених Bitcoin (і комісії) серед ширшого кола учасників, тим самим широко розподіляючи новий Bitcoin.

Що таке шардинг?

Шардинг — це технологія масштабування, розроблена для значного покращення ефективності та потужності блокчейн-мережі. Вона передбачає поділ усієї мережевої держави на кілька менших, керованих частин, відомих як "шарди". Кожен шард працює майже як окремий блокчейн, з власним набором балансів рахунків і смарт-контрактів. Однак, на відміну від повністю незалежних блокчейнів, шарди взаємодіють і координуються один з одним через основну ланцюг або шар, що забезпечує безпеку та узгодженість даних у всій мережі.

В контексті Ethereum 2.0 шардинг має на меті вирішити проблему масштабування, розподіляючи відповідальність за обробку даних серед численних шард. Кожен шард зможе обробляти транзакції та смарт-контракти незалежно, збільшуючи загальну потужність мережі. Початкове впровадження шардингу в Ethereum 2.0, як очікується, зосередиться головним чином на покращенні доступності даних, що, в свою чергу, підвищить масштабованість рішень другого рівня, дозволяючи їм посилатися на дані, збережені на шард-чейнах.

Валідатори відіграватимуть ключову роль у забезпеченні безпеки та функціонування шардингової мережі Ethereum. Вони будуть випадковим чином призначені різним шард, забезпечуючи, щоб жоден шард не був надмірно впливовим або контрольованим конкретною групою валідаторів. Це випадкове призначення допомагає підвищити безпеку мережі, роблячи її більш стійкою до координованих атак або маніпуляцій.

Як Ethereum продовжує розвиватися, специфікації шардингу та його впровадження можуть бути уточнені.

Графік Ethereum 2.0

Перехід до Ethereum 2.0 є поступовим, багатофазовим переходом, що відбувається за таким графіком:

Beacon Chain. Успішно розгорнута в грудні 2020 року, Beacon Chain запровадила механізм консенсусу Proof of Stake (PoS), працюючи паралельно з існуючою мережею Ethereum. Ця фаза ще не обробляла транзакції або смарт-контракти, але заклала основу для нової моделі консенсусу PoS. Було створено "beacon chain", щоб зберігати реєстр валідаторів і працювати паралельно основній мережі Ethereum, але під час фази Beacon Chain Ethereum продовжувала покладатися на механізм консенсусу Proof of Work.

Злиття. Завершена у вересні 2022 року, ця ключова фаза побачила, як оригінальна основна мережа Ethereum, яка працювала на Proof of Work (PoW), безперешкодно об'єдналася з системою PoS Beacon Chain. Цей перехід ознаменував кінець енергоємного майнінгу на Ethereum, повністю прийнявши PoS для безпеки та консенсусу мережі. В результаті споживання енергії Ethereum значно знизилося, що проклало шлях для більш ефективних та масштабованих блокчейн-операцій.

Шардинг. Після злиття Ethereum планує впровадити шардинг для різкого збільшення потужності мережі та зменшення комісій за транзакції. Шардинг розділить мережу на кілька частин (шардів), кожна з яких зможе незалежно обробляти транзакції та смарт-контракти. Це збільшить загальну потужність мережі Ethereum, дозволяючи їй обробляти значно більше транзакцій в секунду, роблячи її більш доступною для користувачів у всьому світі. Початкові етапи шардингу зосередяться на розподілі даних між шард, з наступними фазами, що мають на меті забезпечити шард можливість незалежного виконання смарт-контрактів та управління рахунками, що ще більше покращить масштабованість та ефективність мережі. Впровадження шардингу, як очікується, розпочнеться поетапно.