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».

Зміст

Що таке Proof of Stake?

Proof of Stake — це тип механізму консенсусу, що використовується блокчейн-мережами для досягнення розподіленого консенсусу. У механізмі консенсусу Proof of Stake учасники, які застейкали криптоактиви (стейкінг означає їх "блокування" шляхом відправлення на певний смарт-контракт), вибираються випадково, щоб стати валідаторами, які пропонують нові блоки, і отримують за це винагороду. Таким чином, валідатори беруть на себе роль, яку виконували майнери в системі Proof of Work. Учасники, які порушують правила протоколу, підлягають частковій або повній конфіскації своїх застейканих активів. Цей підхід "батога і пряника" покликаний стимулювати учасників до участі у валідації та впорядкуванні транзакцій у блоках згідно з правилами протоколу.

Які переваги Proof of Stake?

Найбільш часто згадувані серед спільноти Ethereum переваги переходу на Proof of Stake такі:

Покращена енергоефективність. Оскільки 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, яку споживає Proof of Work Ethereum.

Покращена здатність до масштабування через підтримку "шардових ланцюгів". Шардові ланцюги (див. нижче) підвищують пропускну здатність транзакцій, дозволяючи мережі створювати кілька блоків одночасно. У той час як у системі Proof of Work шардінг знижує хеш-потужність, необхідну для компрометації кожної частини мережі (тим самим зменшуючи безпеку всієї мережі), у системі Proof of Stake це не так. Іншими словами, перехід на Proof of Stake є необхідним для забезпечення шардінгу, який, у свою чергу, може бути ефективною технологією масштабування.

Збільшена децентралізація. Оскільки Proof of Stake позбавляє від потреби в майнінгу, що керується потужністю хешування, потреба у великих і капіталомістких майнінгових фермах усувається. Теоретично, це повинно знизити бар'єр для входу для валідаторів, зменшуючи ризик централізації. Крім того, через велику кількість шардових ланцюгів, повний перехід до Ethereum 2.0 вимагає великої кількості валідаторів (понад 16 000). Вважається, що така велика кількість валідаторів зробить мережу менш схильною до маніпуляцій з боку особливих інтересів.

Які недоліки Proof of Stake?

Менш перевірена. Хоча Proof of Work був перевірений в боях протягом більше десяти років у Bitcoin і з 2015 року в Ethereum, Proof of Stake має меншу історію використання. Незважаючи на те, що Proof of Stake використовувався в ряді публічних блокчейнів без інцидентів, відносно висока складність його реалізації в Ethereum означає, що можуть існувати ще невідомі вектори атак або вразливості.

Багаті стають багатшими. Загальна критика Proof of Stake в Ethereum полягає в тому, що, оскільки майнінг практично не має вартості, і оскільки чим більше ETH ви застейкаєте, тим більше винагород ви отримуєте, ті, хто вже мають найбільше капіталу, продовжуватимуть накопичувати більше капіталу. На відміну від цього, хоча правда, що майнінг Bitcoin є висококапіталомістким підприємством, маржа прибутку є вузькою. Це означає, що більшість Bitcoin, зароблених майнерами, повинні бути продані для покриття витрат на майнінг - і продаючи, майнери розподіляють більшість нових Bitcoin (і зборів) серед ширшого кола учасників, таким чином широко розподіляючи нові Bitcoin.

Що таке шардінг?

Шардінг — це техніка масштабування, призначена для значного покращення ефективності та ємності блокчейн-мережі. Вона включає розбиття всього стану мережі на кілька менших, керованих частин, відомих як "шарди". Кожен шард працює майже як окремий блокчейн, зі своїм набором балансових рахунків та смарт-контрактів. Однак, на відміну від повністю незалежних блокчейнів, шарди взаємодіють і координуються один з одним через головний ланцюг або шар, який забезпечує безпеку та узгодженість даних у всій мережі.

У контексті Ethereum 2.0 шардінг має на меті вирішити проблему масштабованості, розподіляючи відповідальність за обробку даних між кількома шардовими ланцюгами. Кожен шард зможе обробляти транзакції та смарт-контракти незалежно, тим самим збільшуючи загальну ємність мережі. Початкова реалізація шардінгу в Ethereum 2.0 очікується зосередженою в першу чергу на покращенні доступності даних, що, в свою чергу, підвищить масштабованість рішень рівня 2, дозволяючи їм посилатися на дані, збережені на шардових ланцюгах.

Валідатори відіграватимуть важливу роль у безпеці та функціонуванні шардованої мережі Ethereum. Вони будуть випадковим чином призначені на різні шарди, що забезпечить, щоб жоден шард не був надмірно впливовим або контрольованим певною групою валідаторів. Це випадкове призначення допомагає підвищити безпеку мережі, роблячи її більш стійкою до координованих атак або маніпуляцій.

У міру еволюції Ethereum деталі шардінгу та його реалізації можуть бути уточнені.

Графік Eth 2.0

Перехід до Eth 2.0 — це поступовий, багатофазний процес, що відбувається за наступним графіком:

Beacon Chain. Успішно розгорнутий у грудні 2020 року, Beacon Chain запровадив механізм консенсусу Proof of Stake (PoS), що працює паралельно з існуючою мережею Ethereum. Ця фаза ще не обробляла транзакції або смарт-контракти, але заклала основу для нової моделі консенсусу PoS. Було встановлено "ланцюг-маяк" для зберігання реєстру валідаторів і роботи паралельно з основною мережею Ethereum, але під час фази Beacon Chain Ethereum продовжував покладатися на механізм консенсусу Proof of Work.

Злиття. Завершене у вересні 2022 року, ця ключова фаза призвела до безшовного злиття оригінальної основної мережі Ethereum, що працює на Proof of Work (PoW), з системою PoS ланцюга-маяка. Цей перехід ознаменував кінець енергоємного майнінгу на Ethereum, повністю прийнявши PoS для безпеки мережі та консенсусу. У результаті енергоспоживання Ethereum різко знизилося, відкриваючи шлях до більш ефективних і масштабованих блокчейн-операцій.

Шардінг. Після Злиття Ethereum планує впровадити шардінг для різкого збільшення ємності мережі та зниження транзакційних витрат. Шардінг розділить мережу на кілька частин (шардів), кожна з яких зможе самостійно обробляти транзакції та смарт-контракти. Це розширить загальну ємність мережі Ethereum, дозволяючи обробляти набагато більше транзакцій за секунду і роблячи її більш доступною для користувачів у всьому світі. Початкові етапи шардінгу будуть зосереджені на розподілі даних по шардах, а пізніші етапи будуть спрямовані на те, щоб дозволити шардовим ланцюгам самостійно виконувати смарт-контракти та керувати обліковими записами, що ще більше підвищить масштабованість та ефективність мережі. Впровадження шардінгу очікується поетапно.