Een snelle gids voor Ethereum 2.0

Toen Vitalik Buterin in 2015 Ethereum lanceerde, werd het verkocht als een superieur alternatief voor Bitcoin, en misschien terecht. In tegenstelling tot Bitcoin, dat in wezen slechts een digitaal monetair systeem is, is Ethereum een volledig gedecentraliseerd platform dat kan worden gebruikt om toepassingen te creëren en te draaien. Hoewel Ethereum zijn eigen cryptocurrency heeft - Ether - is de munt slechts een onderdeel van een groter ecosysteem, in tegenstelling tot zijn volledige bestaansreden.

Het is deze ruimte voor een bredere toepassing als blockchaintool die velen deed geloven dat Ethereum op een dag Bitcoin zou overtreffen als 's werelds belangrijkste cryptocurrency.

Maar dat is niet gebeurd.

‍

Het probleem met Ethereum

Zoals alle cryptocurrencies moeten Ethereum-transacties worden gevalideerd op een gedecentraliseerde manier, waarbij het blockchain-principe berust op een nauwkeurige consensus in tegenstelling tot een beoordeling door een centrale instantie. Er zijn echter een aantal manieren waarop consensus kan worden bereikt, en de methode die Ethereum gebruikt - of althans gebruikte - was het Proof-of-Work mechanisme, dat een aantal inherente problemen heeft.

In het Proof-of-Work-mechanisme (PoS) wedijveren cryptomijners over de hele wereld met elkaar om als eerste een complex wiskundig probleem op te lossen. Wie dit probleem als eerste oplost, verdient het recht om het grootboek te valideren, een nieuw blok te creëren en daarbij cryptobetaling te verdienen. Dat klinkt misschien als een ingewikkelde manier van werken, maar het is een buitengewoon veilige manier om gegevens bij te werken - moeilijk te hacken, maar gemakkelijk te verifiëren.

Deze veiligheid heeft echter een prijs - de rekenkracht die gebruikt wordt om deze wiskundige problemen op te lossen vereist een fenomenale hoeveelheid energie. Geschat wordt dat Ethereum jaarlijks bijna 107 TWh aan elektriciteit nodig heeft om te functioneren. Dat is de hoeveelheid stroom die elk jaar door het hele land Kazachstan wordt gebruikt - of anders gezegd, elke individuele Ethereum-transactie gebruikt genoeg stroom om een gemiddeld huis in de VS 9 dagen van stroom te voorzien.

Het is ook niet alleen een kwestie van energieverbruik - Ethereum heeft ook te kampen met snelheidsproblemen: de blockchain kan slechts 15 tot 30 transacties per seconde valideren. Dat klinkt misschien als veel, maar de gemiddelde kredietkaartmaatschappij verwerkt tussen 20.000 en 40.000 transacties per seconde, waardoor Ethereum in het stof blijft liggen.

Toegegeven, kredietkaartmaatschappijen gebruiken geen blockchains - althans niet op grote schaal en nog niet - waardoor zij een duidelijk snelheidsvoordeel hebben. Maar als Ethereum wil concurreren op de wereldwijde economische markt, kan het zijn concurrenten niet zomaar uitkiezen. Omdat de lage snelheid waarmee Ethereum transacties verwerkt het netwerk notoir traag en overbelast maakt, moest er iets gebeuren.

‍

Enter Ethereum 2.0

Ethereum 2.0 is een aanzienlijke upgrade van de oorspronkelijke blockchain, bedoeld om deze en andere problemen op te lossen. De twee meest fundamentele veranderingen in het ecosysteem, bedoeld om meer snelheid en schaalbaarheid te bieden, zijn de overgang van een Proof-of-Work- naar een Proof-of-Stake-mechanisme, en de invoering van "sharding".  

Bewijs van inzet

In tegenstelling tot PoW, dat afhankelijk is van cryptomijners die 24 uur per dag rekken GPU's laten draaien, houdt Proof-of-Stake (PoS) in dat individuele leden van een cryptonetwerk hun eigen tokens inzetten om de kans te winnen het volgende blok in de keten te valideren. Deze individuele validators worden via loting geselecteerd, waarbij hun winkansen afhangen van het aantal tokens dat zij hebben ingezet. Het nadeel van dit systeem is dat het de controle over het netwerk in handen geeft van degene die de meeste tokens bezit, maar het is ook veel sneller en energie-efficiënter, omdat er geen grote hoeveelheden rekenkracht nodig zijn.  

Nu PoS niet alleen het energieverbruik van Ethereum met 99,95% vermindert, maar ook de prestaties van de transactiesnelheid met 64 keer verhoogt, zou het een lange weg moeten gaan om de knelpunten en energieproblemen die het netwerk hebben geplaagd, weg te werken.

Sharding

Een vorm van datapartitionering die blockchains opdeelt in kleinere, gemakkelijker te beheren delen, bekend als shards, versnelt het shardingproces. Met dit systeem hoeven personen die PoS-validatierechten hebben verkregen - "validators" - niet de waarheidsgetrouwheid van de hele Ethereum-blockchain te bevestigen, maar slechts een klein deel ervan. Met individuele validators die regelmatig tussen shards wisselen om de mogelijkheid van manipulatie van de blockchain te vermijden, wordt de onderliggende "Beacon Chain" gebruikt om de shards die erop gebouwd zijn te coördineren.

Naast de invoering van PoS en sharding zijn er nog een aantal andere concepten die de efficiëntie van Ethereum kunnen verbeteren. Van de invoering van 'Plasma', een extra laag in de blockchain die ontworpen is om hoge transactievolumes te verwerken, tot eWASM, een coderingsoplossing die ontworpen is om de ontwikkelingstoepassingen op het Ethereum-netwerk te optimaliseren, zitten er allerlei upgrades in de pijplijn.

En een pijplijn Ethereum 2.0 is dat zeker.  

‍

De mythe van 2.0

Wat upgrades betreft, is Ethereum 2.0 minder een nieuw platform en meer een verschuiving in operationele zienswijze - zozeer zelfs dat de oprichters van de blockchain in januari 2022 besloten de nieuwe versie niet langer Ethereum 2.0 te noemen. Technisch gezien wordt Eth1 nu aangeduid als de 'uitvoeringslaag' en Eth2 als de 'consensuslaag', maar voor de eenvoud blijven we het Ethereum 2.0 noemen.

Omdat de volledige Ethereum-upgrade naar verwachting niet tegen 2023 op volle toeren zal draaien, is 2.0 in een aantal verschillende fasen aangekomen sinds de aankondiging ervan in 2020.

In fase 0 werd de Beacon Chain gelanceerd, het onderliggende raamwerk dat dient als basis voor alle volgende fasen en voor het beheer van de validators die blokken creëren met behulp van het PoS-mechanisme.

Begin 2022 werd fase 1 geïntroduceerd, die voornamelijk bestond uit het inzetten van de shard-ketens. Zoals gezegd verspreiden deze "mini"-blokkades de werklast van de transactiegegevens over het hele Ethereum-ecosysteem, maar er zij op gewezen dat deze mogelijkheid niet functioneel zal zijn tot de release van Fase 1.5 en Fase 2.

Fase 1.5 kan worden gezien als een koppelingsprocedure tussen Ethereum 1.0 en Ethereum 2.0. Met deze fusie van het Ethereum 1.0 mainnet met de Beacon Chain zal de oorspronkelijke blockchain van Ethereum dienen als een van de 64 shards die in de vorige fase werden geïntroduceerd.

Ten slotte komt fase 2, waarin de interoperabiliteit van de shards volledig functioneert en het netwerk smart contracts kan afhandelen. Hoewel Ethereum 2.0 technisch gezien na fase 1.5 operationeel wordt geacht, zullen de afzonderlijke shardketens pas na fase 2 samenwerken als een mainnet.

‍

Het uiteindelijke resultaat.

De culminatie van de fasen van Ethereum 2.0 zou moeten resulteren in een dramatische toename van de prestaties over het hele netwerk, waarbij snelheden tot 100.000 transacties per seconde worden gegenereerd.  

Hoewel deze snelheid grotendeels te danken is aan het PoS-mechanisme, zijn de zorgen over de veiligheid rond het gebruik van dit mechanisme gecompenseerd door een minimumaantal validators vast te stellen - 16.384 om precies te zijn. Omdat dit een enorme toename is van het aantal validators dat normaal wordt geassocieerd met PoS-mechanismen, behoudt de blockchain veel van de gedecentraliseerde kwaliteit van PoW-systemen, waardoor hij enorm veilig is.

Voor degenen die meer geïnteresseerd zijn in Ethereum als financiële investering, zouden deze upgrades moeten resulteren in een nieuwe stijging van de marktprijs van de munt. Met lagere transactiekosten en meer mogelijkheden voor ontwikkelaars zou de waarde van Ethereum op lange termijn voortdurend moeten stijgen naarmate het platform zich eindelijk vestigt als de beloofde wereldwijde blockchainoplossing.

‍

Een Gamechanger?

Aangezien de volledige functionaliteit van Ethereum 2.0 nog niet bekend is, is het moeilijk om de toekomst al nauwkeurig te visualiseren. Nu 2.0 echter Proof of Work volledig uit het netwerk verwijdert ten gunste van staking, zouden de daaruit voortvloeiende voordelen een diepgaande impact moeten hebben op de adoptiegraad van Ethereum als valuta en ontwikkelingsplatform.  

Zullen we daardoor het einde zien van Proof-of-Work als validatiemechanisme in de hele blockchainruimte? Heel goed mogelijk. Met 18.465 cryptocurrencies die allemaal strijden om de aandacht van investeerders (vanaf maart 2022), zullen deze munten de PoS-prestaties van Ethereum nauwlettend in de gaten houden in een poging om zichzelf relevanter en aantrekkelijker te maken.

Vitalik Buterin mag dan Ethereum hebben gelanceerd in een poging om een dynamischer blockchain-alternatief voor Bitcoin te bieden, Ethereum 2.0 zou wel eens een veel bredere impact op het cryptolandschap kunnen hebben dan dat. Feit is dat cryptomijnbouw nog nooit zo populair is geweest als nu, en als spelers van het formaat van Ethereum bewegen, heeft de wereld de gewoonte om mee te bewegen.