Seconda piattaforma blockchain più popolare al mondo dopo Bitcoin (BTC), Ethereum (ETH) mira a essere tutto ciò che il suo predecessore non è. Alcune delle limitazioni di Bitcoin frenano Ethereum, come l'insistenza del primo su un algoritmo di consenso proof-of-work (PoW) e la mancanza generale di scalabilità. L'aggiornamento in più fasi di Ethereum, che comprende la Beacon Chain, la Merge Chain e la Shard Chain, intende migliorare la scalabilità e la sicurezza della rete Ethereum apportando diverse modifiche all'infrastruttura. La più importante è la conversione da un metodo di consenso proof-of-work (PoW) a un modello proof-of-stake (PoS), entrambi con differenze diverse nel protocollo.
Nel 2013, il creatore di Ethereum, Vitalik Buterin, propose una piattaforma blockchain che supportasse applicazioni e altri vantaggi non necessariamente incentrati sulla finanza. Buterin vedeva un mondo in cui gli sviluppatori potevano sfruttare la potenza della decentralizzazione per costruire sistemi di governance, piattaforme di prestito, database, rappresentare beni fisici in uno spazio digitale e molto altro ancora.
Buterin pensa che Ethereum sia un supercomputer globale, ma la rete fatica a convalidare qualche centinaio di transazioni in un tempo ragionevole. Gli utenti che effettuano transazioni di piccolo importo su Ethereum devono pagare, a volte, oltre il 100% di commissioni e costi aggiuntivi. Per una piattaforma che vuole rivoluzionare il modo in cui il mondo interagisce su una rete, Ethereum è indubbiamente costruito su una tecnologia discutibile.
Fortunatamente Buterin, i vari sviluppatori della rete e la Fondazione Ethereum sono consapevoli dei limiti del progetto. Il team di Ethereum comprende anche che i limiti della blockchain di Ethereum impediscono agli investitori istituzionali e alle parti altrimenti interessate di adottare Ethereum.
Per risolvere i problemi di scalabilità di Ethereum, Buterin e il team di ETH hanno delineato un aggiornamento della rete chiamato Ethereum 2.0, o Eth2. Ethereum 2.0 apporta cambiamenti fondamentali al funzionamento di Ethereum, ma la sua attuazione richiederà anni. Dal 2020, gli sviluppatori di Ethereum hanno lavorato instancabilmente per portare a compimento l'aggiornamento della rete, sperando di rendere Ethereum più veloce, più sicuro e più accessibile che mai.
Descrizione di Ethereum 2.0
Ethereum 2.0 segna un cambiamento significativo nell'algoritmo di consenso della rete. Invece di utilizzare un algoritmo proof-of-work ad alto consumo energetico, l'aggiornamento di Eth2 significa passare a un algoritmo proof-of-stake.
Un algoritmo PoS porta molti vantaggi rispetto a uno PoW, regolando vari aspetti di una rete come la scalabilità, la sicurezza e l'accessibilità.
Proof-of-stake vs. proof-of-work
In termini di consenso della blockchain, il proof-of-work è stato il metodo originale implementato da Bitcoin (la prima criptovaluta al mondo). In PoW, i minatori, utenti che prestano la loro potenza informatica come unità di elaborazione grafica (GPU) e unità di elaborazione centrale (CPU), risolvono algoritmi complessi e convalidano i blocchi. I blocchi contengono una certa quantità di transazioni all'interno di una rete blockchain. Quando un blocco è pieno, viene convalidato e registrato sulla blockchain dai minatori.
In sostanza, ogni blocco di transazioni deve essere unico per evitare doppie spese o transazioni duplicate. Ogni blocco ha un proprio codice esadecimale di 64 cifre che ne dimostra l'unicità, ma i minatori devono trovare quel codice. La potenza prestata dai computer dei minatori viene utilizzata per risolvere il codice esadecimale, da cui il nome di proof-of-work. Un computer utilizza una potenza reale per lavorare e risolvere un blocco.
Purtroppo, il mining dei blocchi non è molto ecologico. Utilizza una tonnellata di energia e fa aumentare in modo significativo le bollette elettriche dei minatori. Inoltre, il mining di criptovalute è una competizione. I minatori con una sola scheda grafica sono in competizione con operazioni con centinaia, se non migliaia, di schede. Solo il primo minatore che trova il codice riceve una ricompensa in Bitcoin, limitando gli utenti che non hanno molto denaro da investire in un impianto di mining adeguato. Esistono alternative al mining da soli, come l'adesione a un pool di mining, ma la ricompensa del mining viene suddivisa tra decine di partecipanti.
Il Proof-of-stake, tuttavia, risolve molti dei problemi legati all'algoritmo di consenso PoW. La proof-of-stake è simile al mining in quanto richiede agli utenti di convalidare le transazioni. Tuttavia, i partecipanti a una rete PoS sono chiamati validatori. I validatori sono utenti che puntano, o bloccano, una quantità di criptovaluta nella rete. Per bloccare i fondi, questi utenti segnalano alla rete che vogliono essere validatori, e più fondi vengono puntati da un validatore, più questi utenti guadagnano in ricompense per la loro partecipazione.
Come validatori, gli utenti sono responsabili della convalida delle transazioni effettuate sulla rete a cui partecipano. Una volta che un validatore convalida una transazione, questa viene inviata alla blockchain e il validatore guadagna una ricompensa. Rispetto a un sistema PoW, PoS è più accessibile, in quanto chiunque può partecipare se ha i fondi necessari, invece di richiedere un hardware costoso.
L'accessibilità della rete porta a una migliore scalabilità, poiché più utenti sono connessi alla rete e convalidano le transazioni. Un maggior numero di utenti che convalidano una rete porta anche a una maggiore sicurezza e decentralizzazione. Ci sono sempre più punti di stabilità su una rete PoS, piuttosto che un punto centrale da attaccare da parte di malintenzionati. Anche l'ambiente risente meno di una rete PoS, poiché il PoS richiede meno energia rispetto al mining su una rete PoW.
Una maggiore decentralizzazione in una rete aiuta anche a prevenire il cosiddetto attacco del 51%, un attacco standard sulle reti PoW che coinvolge un attore malintenzionato che prende il controllo del 51% dei nodi e convalida transazioni malintenzionate. In un certo senso, la proof-of-stake impedisce un attacco del 51% perché per tentarlo è necessario detenere il 51% di tutti i token della rete. Detenere il 51% di tutti i token su una rete PoS sembra quasi impossibile, poiché per farlo sarebbe necessario rubare potenzialmente da centinaia di portafogli Ethereum contemporaneamente.
Al completamento dell'aggiornamento, Ethereum sperimenterà tutti i vantaggi della proof-of-stake. PoS porterà a Ethereum una migliore scalabilità, accessibilità e sicurezza, rendendolo più ecologico. Ma il passaggio di Ethereum a una rete 2.0 non è un compito facile, poiché richiede una grande quantità di input da parte degli utenti e molto tempo perché i cambiamenti abbiano effetto.
La transizione di Ethereum verso il 2.0 è suddivisa in varie fasi.
Fase 0
La fase 0 dell'aggiornamento di Ethereum 2.0 introduce la cosiddetta Beacon Chain. Lanciata il 1° dicembre 2020, la Beacon Chain segna il passaggio a PoS, consentendo agli utenti di mettere in gioco (bloccare) il proprio Ethereum e diventare validatori. Detto questo, la Fase 0 non riguarda la blockchain principale di Ethereum, la Beacon Chain esiste insieme alla mainnet di Ethereum. Tuttavia, sia la catena Beacon che la mainnet saranno alla fine collegate. L'obiettivo è quello di "fondere" Mainnet nel sistema di proof-of-stake controllato e coordinato dalla Beacon Chain.
Inoltre, i potenziali validatori possono ancora registrare il loro interesse nella Beacon Chain puntando 32 ETH. Chiedere agli utenti di puntare 32 ETH è un'impresa ardua, considerando che 32 ETH corrispondono a decine di migliaia di dollari di Ethereum. Inoltre, i fondi puntati saranno trattenuti per due anni o più, per poi essere rilasciati quando Ethereum 2.0 sarà completamente pronto per il lancio. Ci si aspetta che i primi convalidatori siano molto impegnati nel futuro del progetto, da qui gli elevati requisiti di ingresso.
Fase 1
La Fase 1 avrebbe dovuto essere lanciata a metà del 2021, ma è stata ritardata all'inizio del 2022, con gli sviluppatori che hanno citato il lavoro incompiuto e la verifica del codice come motivi principali per il ritardo di Ethereum 2.0. Questa fase successiva fonderà la Beacon Chain con la mainnet, passando ufficialmente a un algoritmo di consenso PoS. A partire dalla fase 1, Eth2 ospiterà l'intera storia delle transazioni di Ethereum e supporterà i contratti intelligenti sulla rete PoS. Staker e validatori entreranno ufficialmente in azione, poiché Ethereum 2.0 eliminerà il mining dalla rete. Si prevede che molti minatori prenderanno le loro partecipazioni e le metteranno in gioco per diventare validatori.
All'inizio, gli sviluppatori intendevano che la fase 1 dell'aggiornamento di Ethereum 2.0 introducesse lo sharding. Lo sharding è l'atto di dividere un database, o in questo caso la blockchain, in varie catene più piccole note come shard. Eth2 avrà 64 shard, cioè distribuirà il carico della rete su 64 nuove catene. Gli shard facilitano la gestione di un nodo riducendo i requisiti hardware. Questo aggiornamento avverrà dopo che la mainnet e la Beacon Chain si saranno fuse.
Con Ethereum 2.0, i validatori e altri utenti possono gestire i propri shard, convalidando le transazioni e impedendo alla mainchain di subire una congestione eccessiva. Un metodo di consenso proof-of-stake è necessario per le reti di shard per entrare in modo sicuro nell'ecosistema Ethereum. Il metodo di partecipazione sarà introdotto sulla Beacon Chain, preparando la fase per l'aggiornamento della catena di shard che avverrà in seguito.
Fase 2
Infine, la Fase 2 vedrà l'introduzione di Ethereum WebAssembly o eWASM. WebAssembly è stato creato dal World Wide Web Consortium ed è stato progettato per rendere Ethereum molto più efficiente di quanto non sia attualmente. Ethereum WebAssembly è un sottoinsieme deterministico di WebAssembly proposto per il livello di esecuzione dei contratti smart di Ethereum.
Attualmente Ethereum dispone di una cosiddetta Ethereum Virtual Machine, o EVM. Una EVM consente a Ethereum di funzionare come un supercomputer globale. Gli utenti accedono a questo computer in tutto il mondo, eseguendo contratti intelligenti e interagendo con applicazioni decentralizzate (DApp). L'EVM memorizza tutto il codice necessario per eseguire i comandi su Ethereum, oltre a facilitare gli indirizzi dei portafogli per le transazioni e a calcolare le commissioni di transazione (gas) per ogni transazione.
L'EVM può supportare diverse azioni contemporaneamente, come ad esempio sapere se uno smart contract deve essere terminato (consuma troppo gas), se una DApp è deterministica (se eseguirà sempre gli stessi input e output) o se uno smart contract è isolato (se qualcosa va storto, l'errore di quel contratto non si ripercuoterà sulla rete Ethereum in generale). Tuttavia, la rete Ethereum è diventata un po' troppo affollata. A causa delle numerose transazioni che avvengono contemporaneamente, l'EVM è molto più lento di quanto originariamente previsto. L'EVM di Ethereum è anche difficile da aggiornare, dato che è stato scritto in un codice specifico e di difficile comprensione, Solidity. L'eWASM è stato progettato specificamente per sostituire l'EVM, che verrà implementato nella Fase 2.
L'eWASM compila il codice molto più velocemente dell'EVM, accelerando i processi all'interno della rete. Il gas funziona in modo più efficiente attraverso l'eWASM, che è compatibile con vari linguaggi di codifica tradizionali come C e C++. In sostanza, l'eWASM è destinato a rendere lo sviluppo di Ethereum molto più accessibile.
