Краткое руководство по Ethereum 2.0

Когда Виталик Бутерин запустил Ethereum в 2015 году, он продавался как лучшая альтернатива Bitcoin, и, возможно, не без оснований. В отличие от Bitcoin, который, по сути, является лишь цифровой денежной системой, Ethereum - это целая децентрализованная платформа, которую можно использовать для создания и запуска приложений. Хотя у Ethereum есть своя собственная криптовалюта - Ether - эта валюта является лишь частью более крупной экосистемы, а не всем основанием для ее существования.

Именно эта возможность более широкого применения в качестве инструмента блокчейна заставила многих поверить в то, что Ethereum однажды превзойдет Bitcoin в качестве криптовалюты №1 в мире.

Однако этого не произошло.

‍

Проблема с Ethereum

Как и все криптовалюты, транзакции Ethereum должны быть подтверждены децентрализованно, принцип блокчейна полагается на точный консенсус в противовес оценке, сделанной центральным органом. Однако существует несколько способов достижения консенсуса, и метод, который использует Ethereum - или, по крайней мере, использовался - это механизм Proof-of-Work, который имеет ряд присущих ему проблем.

В механизме Proof-of-Work (PoS) майнеры криптовалют по всему миру соревнуются друг с другом в том, кто первым решит сложную математическую задачу. Тот, кто решает эту задачу первым, получает право подтвердить достоверность бухгалтерской книги, создать новый блок и заработать криптовалюту в процессе. Хотя это может показаться сложным, это чрезвычайно безопасный способ обновления данных - его трудно взломать, но легко проверить.

Однако за эту безопасность приходится платить - вычислительная мощность, используемая для решения этих математических задач, требует феноменального количества энергии. По оценкам, для функционирования Ethereum ежегодно требуется почти 107 ТВтч электроэнергии. Это количество энергии, используемое ежегодно всей страной Казахстан - или, говоря иначе, каждая отдельная транзакция Ethereum потребляет достаточно электроэнергии, чтобы обеспечить энергией средний американский дом в течение 9 дней.

Дело не только в потреблении энергии - Ethereum также сталкивается с проблемами скорости: блокчейн способен подтверждать лишь от 15 до 30 транзакций в секунду. Хотя это может показаться много, средняя компания, выпускающая кредитные карты, обрабатывает от 20 000 до 40 000 транзакций в секунду, оставляя Ethereum в пыли.

Следует признать, что компании, выпускающие кредитные карты, не используют блокчейн - по крайней мере, не широко и не сейчас, - что дает им явное преимущество в скорости. Однако если Ethereum хочет конкурировать на мировом экономическом рынке, он не может выбирать себе конкурентов. Поскольку низкая скорость обработки транзакций в Ethereum делает сеть печально известной своей медлительностью и перегруженностью, необходимо что-то делать.

‍

Введите Ethereum 2.0

Ethereum 2.0 - это существенное обновление оригинального блокчейна, призванное решить эти и другие проблемы. Намереваясь предложить повышенную скорость и масштабируемость, два наиболее фундаментальных изменения в экосистеме - это переход от механизма Proof-of-Work к механизму Proof-of-Stake и введение "шардинга".  

Доказательство доли

В отличие от PoW, который полагается на майнеров криптовалют, работающих на графических процессорах 24 часа в сутки, Proof-of-Stake (PoS) предполагает, что отдельные участники криптосети делают ставку на свои токены, чтобы выиграть возможность подтвердить следующий блок в цепи. Эти индивидуальные валидаторы выбираются путем лотереи, и их шансы на победу зависят от того, сколько токенов они поставили на кон. Недостатком этой системы является то, что она потенциально передает контроль над сетью в руки того, кто владеет наибольшим количеством токенов, однако она также намного быстрее и более энергоэффективна, устраняя необходимость в огромных вычислительных мощностях.  

Поскольку PoS не только сокращает потребление энергии Ethereum на 99,95%, но и увеличивает скорость транзакций в 64 раза, он должен в значительной степени устранить проблемы с узкими местами и энергопотреблением, от которых страдает сеть.

Sharding

Процесс разделения данных, при котором блокчейн делится на более мелкие и легко управляемые части, называемые шардами, ускоряет процесс подтверждения подлинности. При использовании этой системы лицам, получившим право на проверку PoS - "валидаторам" - не нужно подтверждать достоверность всего блокчейна Ethereum, а только его небольшой части. Индивидуальные валидаторы регулярно меняются между шардами, чтобы избежать возможности манипулирования блокчейном, а базовая "цепочка маяков" используется для координации построенных на ее основе шардов.

Помимо введения PoS и шардинга, существует ряд других концепций, которые также могут послужить повышению эффективности Ethereum. От введения "Plasma", дополнительного слоя в блокчейне, предназначенного для обработки больших объемов транзакций, до eWASM, решения для кодирования, призванного оптимизировать приложения для разработки в сети Ethereum, - всевозможные обновления находятся в процессе разработки.

И трубопровод Ethereum 2.0, безусловно, является таковым.  

‍

Миф о 2.0

По мере обновления Ethereum 2.0 представляет собой не столько новую платформу, сколько изменение операционных перспектив - настолько, что в январе 2022 года основатели блокчейна решили больше не называть новую версию Ethereum 2.0. Технически Eth1 теперь называется "уровнем исполнения", а Eth2 - "уровнем консенсуса", однако для простоты мы будем продолжать называть его Ethereum 2.0.

Поскольку полное обновление Ethereum, как ожидается, не будет запущено до 2023 года, 2.0 появился в несколько отдельных этапов с момента его анонса в 2020 году.

На фазе 0 была запущена цепочка Beacon Chain - базовая структура, которая служит основой для всех последующих фаз, а также управляет валидаторами, создающими блоки с помощью механизма PoS.

В начале 2022 года была представлена Фаза 1, которая заключалась в основном в развертывании цепочек шардов. Как уже упоминалось, эти "мини" блокчейны распределяют нагрузку по обработке данных транзакций по всей экосистеме Ethereum, однако следует отметить, что эта возможность не будет функционировать до выхода Фазы 1.5 и Фазы 2.

Фазу 1.5 можно рассматривать как стыковку между Ethereum 1.0 и Ethereum 2.0. После этого слияния основной сети Ethereum 1.0 с Beacon Chain оригинальный блокчейн Ethereum будет служить одним из 64 шардов, введенных на предыдущей фазе.

Наконец, наступит фаза 2, в ходе которой будет обеспечена полная функциональная совместимость шардов, а сеть сможет работать со смарт-контрактами. Хотя технически Ethereum 2.0 будет считаться работоспособным после фазы 1.5, только после фазы 2 отдельные цепочки шардов будут работать вместе как единая сеть.

‍

Конечный результат.

Кульминация этапов Ethereum 2.0 должна привести к резкому увеличению производительности всей сети, обеспечивая скорость до 100 000 транзакций в секунду.  

Хотя такая скорость во многом обусловлена механизмом PoS, опасения по поводу безопасности, связанные с использованием этого механизма, были компенсированы путем установления минимального количества валидаторов - 16 384, если быть точным. Поскольку это значительно увеличивает число валидаторов, обычно связанных с механизмом PoS, блокчейн сохраняет децентрализованное качество систем PoW, что делает его чрезвычайно безопасным.

Для тех, кто больше заинтересован в Ethereum как в финансовой инвестиции, эти обновления должны привести к новому скачку рыночной цены валюты. Благодаря снижению комиссий за транзакции и расширению возможностей разработчиков долгосрочная тенденция стоимости Ethereum должна постоянно расти, поскольку платформа окончательно утвердилась в качестве обещанного глобального блокчейн-решения.

‍

Переломный момент?

Поскольку полная функциональность Ethereum 2.0 еще не раскрыта, пока трудно точно представить будущее. Однако, поскольку в версии 2.0 Proof of Work полностью удален из сети в пользу стакинга, полученные преимущества должны оказать глубокое влияние на уровень принятия Ethereum в качестве валюты и платформы для разработки.  

Увидим ли мы в результате конец Proof-of-Work как механизма подтверждения подлинности во всем пространстве блокчейна? Вполне возможно. Поскольку за внимание инвесторов борются 18 465 криптовалют (по состоянию на март 2022 года), эти валюты будут внимательно следить за показателями PoS Ethereum, пытаясь сделать себя более актуальными и привлекательными.

Возможно, Виталик Бутерин запустил Ethereum в попытке предложить более динамичную блокчейн-альтернативу биткоину, однако Ethereum 2.0 может оказать гораздо более широкое влияние на криптовалютный ландшафт, чем это. Дело в том, что майнинг криптовалют никогда не был менее популярен, чем сегодня, а когда игроки размером с Ethereum двигаются, мир имеет привычку двигаться вместе с ними.