En snabbguide till Ethereum 2.0

När Vitalik Buterin lanserade Ethereum 2015 såldes det som ett överlägset alternativ till Bitcoin, och kanske med goda skäl. Till skillnad från Bitcoin, som i princip bara är ett digitalt monetärt system, är Ethereum en hel decentraliserad plattform som kan användas för att skapa och köra applikationer. Även om Ethereum har en egen inhemsk kryptovaluta - Ether - är valutan bara en del av ett större ekosystem, i motsats till att vara hela dess existensberättigande.

Det är detta utrymme för bredare användning som ett blockkedjeverktyg som fick många att tro att Ethereum en dag skulle överträffa Bitcoin som världens främsta kryptovaluta.

Detta har dock inte skett.

‍

Problemet med Ethereum

Liksom alla kryptovalutor måste Ethereum-transaktioner valideras på ett decentraliserat sätt, eftersom blockkedjeprincipen bygger på exakt konsensus i stället för en bedömning av ett centralt organ. Det finns dock ett antal sätt att uppnå konsensus, och den metod som Ethereum använder - eller åtminstone använde - var Proof-of-Work-mekanismen, som har ett antal inneboende problem.

I Proof-of-Work-mekanismen (PoS) tävlar kryptominnare över hela världen med varandra om att vara först med att lösa ett komplext matematiskt problem. Den som löser problemet först får rätt att validera huvudboken, skapa ett nytt block och tjäna kryptobetalning i processen. Även om det kan låta som ett komplicerat sätt att göra saker och ting är det ett utomordentligt säkert sätt att uppdatera data - svårt att hacka men lätt att verifiera.

Denna säkerhet har dock ett pris - den datorkraft som används för att lösa dessa matematiska problem kräver en fenomenal mängd energi. Det uppskattas att Ethereum behöver nästan 107 TWh el per år för att fungera. Det är lika mycket energi som hela Kazakstan använder varje år - eller för att uttrycka det på ett annat sätt, varje enskild Ethereum-transaktion använder tillräckligt med elektricitet för att driva ett genomsnittligt amerikanskt hem i nio dagar.

Det är inte bara en fråga om energiförbrukning - Ethereum har också problem med hastigheten, eftersom blockkedjan bara kan validera mellan 15 och 30 transaktioner per sekund. Det kan låta mycket, men ett genomsnittligt kreditkortsföretag hanterar mellan 20 000 och 40 000 transaktioner per sekund, vilket gör att Ethereum blir kvar i sitt damm.

Kreditkortsföretagen använder visserligen inte blockkedjor - åtminstone inte i stor utsträckning och inte ännu - vilket ger dem en tydlig hastighetsfördel. Om Ethereum vill konkurrera på den globala ekonomiska marknaden kan det dock inte välja sina konkurrenter. Eftersom den låga hastigheten med vilken Ethereum behandlar transaktioner gör nätverket notoriskt trögt och överbelastat behövde något göras.

‍

Inför Ethereum 2.0

Ethereum 2.0 är en omfattande uppgradering av den ursprungliga blockkedjan som ska lösa dessa problem och mer därtill. De två mest grundläggande förändringarna i ekosystemet, som är avsedda att öka hastigheten och skalbarheten, är ett byte från en Proof-of-Work- till en Proof-of-Stake-mekanism och införandet av "sharding".  

Bevis på insats

Till skillnad från PoW, som bygger på att kryptominingarna kör rack av GPU:er 24 timmar om dygnet, innebär Proof-of-Stake (PoS) att enskilda medlemmar i ett kryptonätverk satsar sina egna tokens för att vinna möjligheten att validera nästa block i kedjan. Dessa individuella validerare väljs ut genom lottning där deras chanser att vinna beror på hur många tokens de har satsat. Nackdelen med detta system är att det potentiellt ger kontroll över nätverket till den som äger flest tokens, men det är också mycket snabbare och mer energieffektivt, eftersom det inte kräver enorma mängder datorkraft.  

PoS minskar inte bara Ethereums energianvändning med 99,95 % utan ökar också transaktionshastigheten med 64 gånger, vilket borde vara ett viktigt steg mot att lösa de flaskhals- och energiproblem som har plågat nätverket.

Delning

En form av datapartitionering som delar upp blockkedjor i mindre, mer lätthanterliga delar, så kallade shards, gör att valideringsprocessen går snabbare. Med hjälp av detta system behöver personer som har vunnit PoS-valideringsrättigheter - "validerare" - inte bekräfta sanningshalten i hela Ethereums blockkedja, utan bara en liten del av den. Med enskilda validerare som regelbundet byts ut mellan shards för att undvika möjligheten till blockkedjemanipulation används den underliggande "Beacon Chain" för att samordna de shards som byggs på den.

Förutom införandet av PoS och sharding finns det ett antal andra koncept som också kan bidra till att förbättra Ethereums effektivitet. Från införandet av "Plasma", ett ytterligare lager i blockkedjan som är utformat för att hantera stora transaktionsvolymer, till eWASM, en kodningslösning som är utformad för att optimera utvecklingsapplikationerna på Ethereumnätverket, är alla möjliga uppgraderingar på gång.

Och en pipeline Ethereum 2.0 är verkligen en pipeline.  

‍

Myten om 2.0

Som uppgraderingar är Ethereum 2.0 mindre en ny plattform och mer ett skifte i driftsperspektivet - så mycket att grundarna av blockkedjan i januari 2022 beslutade att sluta kalla den nya versionen Ethereum 2.0. Tekniskt sett kallas Eth1 nu för "exekveringslagret" och Eth2 för "konsensuslagret", men för enkelhetens skull fortsätter vi att kalla den för Ethereum 2.0.

Eftersom den fullständiga uppgraderingen av Ethereum inte förväntas vara fullt fungerande förrän 2023 har 2.0 kommit i ett antal olika faser sedan tillkännagivandet 2020.

I fas 0 lanserades Beacon Chain, det underliggande ramverket som utgör grunden för alla efterföljande faser och hanterar de validerare som skapar block med hjälp av PoS-mekanismen.

I början av 2022 inleddes fas 1, som främst bestod av att införa shardkedjorna. Som nämnts sprider dessa "mini"-blockkedjor arbetsbelastningen för transaktionsdata över hela Ethereums ekosystem, men det bör dock noteras att denna förmåga inte kommer att vara funktionell förrän vid lanseringen av faserna 1.5 och fas 2.

Fas 1.5 kan ses som en dockningsprocess mellan Ethereum 1.0 och Ethereum 2.0. I och med denna sammanslagning av Ethereum 1.0-mainnätet med Beacon Chain kommer Ethereums ursprungliga blockkedja att fungera som en av de 64 shards som infördes i den föregående fasen.

Slutligen kommer vi att ha fas 2 där vi kommer att få fullt fungerande driftskompatibilitet mellan shards, med ett nätverk som kan hantera smarta kontrakt. Även om Ethereum 2.0 tekniskt sett kommer att anses vara operativt efter fas 1.5, är det först efter fas 2 som de separata shardkedjorna kommer att fungera tillsammans som ett mainnät.

‍

Det slutliga resultatet.

Kulmen på Ethereum 2.0:s faser bör resultera i en dramatisk ökning av prestandan i hela nätverket, med hastigheter på upp till 100 000 transaktioner per sekund.  

Även om denna snabbhet till stor del beror på PoS-mekanismen, har de säkerhetsproblem som omgärdar användningen av denna mekanism kompenserats genom att man har fastställt ett minsta antal validerare - 16 384 för att vara exakt. Eftersom detta är en enorm ökning av antalet validerare som normalt sett är förknippade med PoS-mekanismer kommer blockkedjan att behålla mycket av den decentraliserade kvaliteten hos PoW-system, vilket gör den oerhört säker.

För dem som är mer intresserade av Ethereum som en finansiell investering bör dessa uppgraderingar leda till en ny ökning av valutans marknadspris. Med sänkta transaktionsavgifter och ökade möjligheter för utvecklare bör den långsiktiga trenden i Ethereums värde vara en kontinuerlig uppgång när plattformen äntligen etablerar sig som den utlovade globala blockkedjelösningen.

‍

En förändring av spelet?

Eftersom alla funktioner i Ethereum 2.0 ännu inte har setts är det svårt att exakt visualisera framtiden ännu. Men i och med att 2.0 tar bort Proof of Work helt från nätverket till förmån för staking bör de resulterande fördelarna ha en djupgående inverkan på Ethereums antagandehastighet som både valuta och utvecklingsplattform.  

Kommer vi att få se slutet för Proof-of-Work som en valideringsmekanism i hela blockchain-området som ett resultat av detta? Det är mycket möjligt. Med 18 465 kryptovalutor som alla tävlar om investerarnas uppmärksamhet (i mars 2022) kommer dessa valutor att hålla ett noggrant öga på Ethereums PoS-prestanda i ett försök att göra sig mer relevanta och attraktiva.

Vitalik Buterin kan ha lanserat Ethereum i ett försök att erbjuda ett mer dynamiskt blockkedjealternativ till Bitcoin, men Ethereum 2.0 kan ha en mycket större inverkan på kryptolandskapet än så. Faktum är att kryptogruvdrift aldrig har varit mindre populär än i dag, och när aktörer av Ethereums storlek rör sig har världen för vana att röra sig med dem.