Sendo a segunda plataforma de cadeia de blocos mais popular do mundo, a seguir à Bitcoin (BTC), a Ethereum (ETH) pretende ser tudo o que a sua antecessora não é. Algumas das limitações da Bitcoin estão a atrasar a Ethereum, como a insistência da primeira num algoritmo de consenso de prova de trabalho (PoW) e a falta geral de escalabilidade. A atualização em várias fases do Ethereum, incluindo a Beacon Chain, a Merge e a Shard Chains, pretende melhorar a escalabilidade e a segurança da rede Ethereum através de várias modificações na infraestrutura. A mais notável é a conversão de um método de consenso de prova de trabalho (PoW) em favor de um modelo de prova de participação (PoS), ambos oferecendo diferenças variáveis no protocolo.
Em 2013, o criador do Ethereum, Vitalik Buterin, propôs uma plataforma de blockchain que suportava aplicativos e outros benefícios não necessariamente centrados em finanças. Buterin viu um mundo onde os programadores poderiam aproveitar o poder da descentralização para criar sistemas de governação, plataformas de empréstimo, bases de dados, representar activos físicos num espaço digital e muito mais.
Buterin apresenta o Ethereum como um supercomputador global, mas a rede tem dificuldade em validar algumas centenas de transacções num período de tempo razoável. Os utilizadores que transaccionam pequenas quantias no Ethereum têm de pagar, por vezes, mais de 100% em taxas e custos adicionais. Para uma plataforma que pretende revolucionar a forma como o mundo interage numa rede, o Ethereum foi, sem dúvida, construído sobre uma tecnologia questionável.
Felizmente, Buterin, vários programadores de redes e a Fundação Ethereum estão cientes das limitações do projeto. A equipa do Ethereum também compreende que as limitações da cadeia de blocos do Ethereum impedem os investidores institucionais e outras partes interessadas de adotar o Ethereum.
Para resolver os problemas de escalabilidade do Ethereum, Buterin e a equipa da ETH delinearam uma atualização da rede chamada Ethereum 2.0, ou Eth2. O Ethereum 2.0 traz mudanças que alteram a base de como o Ethereum funciona, mas levará anos para ser implementado. Desde 2020, os desenvolvedores do Ethereum têm trabalhado incansavelmente para trazer a atualização da rede à fruição, na esperança de tornar o Ethereum mais rápido, mais seguro e mais acessível do que nunca.
Análise do Ethereum 2.0
O Ethereum 2.0 marca uma mudança significativa no algoritmo de consenso da rede. Em vez de o Ethereum executar um algoritmo de prova de trabalho que consome muita energia, a atualização Eth2 significa a mudança para um algoritmo de prova de participação.
Um algoritmo PoS traz muitos benefícios em relação a um PoW, ajustando vários aspectos de uma rede como escalabilidade, segurança e acessibilidade.
Prova de participação vs. prova de trabalho
Em termos de consenso da blockchain, a prova de trabalho foi o método original implementado pela Bitcoin (a primeira criptomoeda do mundo). No PoW, os mineiros, utilizadores que emprestam o poder dos seus computadores, como unidades de processamento gráfico (GPU) e unidades de processamento central (CPU), resolvem algoritmos complexos e validam blocos. Os blocos contêm uma determinada quantidade de transacções numa rede blockchain. Quando um bloco está cheio, é validado e registado na cadeia de blocos pelos mineiros.
Essencialmente, cada bloco de transacções deve ser comprovadamente único para evitar gastos duplos ou transacções duplicadas. Cada bloco tem o seu próprio código hexadecimal de 64 dígitos que prova a sua singularidade, mas os mineiros têm de encontrar esse código. A potência emprestada pelos computadores dos mineiros é utilizada para resolver o código hexadecimal, daí o nome prova de trabalho. Um computador está a utilizar energia real para trabalhar e resolver um bloco.
Infelizmente, a extração de blocos não é muito amiga do ambiente. Utiliza uma tonelada de energia e aumenta significativamente as contas de eletricidade de um mineiro. Além disso, a mineração de criptomoedas é uma competição. Os mineiros com apenas uma placa gráfica estão a competir contra operações com centenas ou mesmo milhares de placas. Apenas o primeiro mineiro que encontrar o código recebe uma recompensa paga em Bitcoin, o que limita os utilizadores sem muito dinheiro para investir numa plataforma de mineração adequada. Existem alternativas à mineração isolada, como a adesão a um pool de mineração, mas a recompensa da mineração é dividida entre dezenas de participantes.
A prova de participação, no entanto, resolve muitos dos problemas nativos de um algoritmo de consenso PoW. A prova de participação é semelhante à exploração mineira na medida em que exige que os utilizadores validem as transacções. No entanto, os participantes numa rede PoS são chamados validadores. Os validadores são utilizadores que apostam, ou bloqueiam, um montante de moeda criptográfica na rede. Para bloquear fundos, estes utilizadores sinalizam à rede que querem ser validadores, e quanto mais fundos forem apostados por um validador, mais estes utilizadores ganham em recompensas pela sua participação.
Como validador, os utilizadores são responsáveis pela validação das transacções efectuadas na rede em que participam. Quando um validador valida uma transação, esta é enviada para a cadeia de blocos e o validador ganha uma recompensa. Em comparação com um sistema PoW, o PoS é mais acessível, uma vez que qualquer pessoa pode participar se tiver os fundos, em vez de necessitar de hardware dispendioso.
A acessibilidade da rede leva a uma melhor escalabilidade, uma vez que mais utilizadores estão ligados à rede, validando transacções. Um maior número de utilizadores a validar uma rede também conduz a uma maior segurança e descentralização. Há cada vez mais pontos de estabilidade numa rede de PdS, em vez de um ponto central para os maus actores atacarem. O ambiente também sofre menos com uma rede PoS, pois o PoS requer menos energia do que a mineração numa rede PoW.
Uma maior descentralização numa rede também ajuda a evitar o que se chama um ataque de 51%, um ataque que é padrão em redes PoW envolvendo um mau ator que assume o controlo de 51% dos nós e valida transacções mal intencionadas. De certa forma, a prova de participação evita um ataque de 51% porque, para o tentar, é necessário deter 51% de todos os tokens na rede. Deter 51% de todos os tokens numa rede PoS parece quase impossível, uma vez que para o fazer seria necessário roubar potencialmente centenas de carteiras Ethereum de uma só vez.
Após a conclusão da atualização, o Ethereum experimentará todos os benefícios da prova de participação. O PoS trará ao Ethereum melhor escalabilidade, acessibilidade e segurança, tornando-o mais amigo do ambiente. Mas a mudança do Ethereum para uma rede 2.0 não é uma tarefa fácil, exigindo uma tonelada de contribuições dos utilizadores e bastante tempo para que as mudanças tenham efeito.
A transição do Ethereum para a versão 2.0 está dividida em várias fases.
Fase 0
A Fase 0 da atualização do Ethereum 2.0 introduz o que se chama a Cadeia Beacon. Lançada em 1 de dezembro de 2020, a Beacon Chain marca a mudança para o PoS, permitindo aos utilizadores apostar (bloquear) o seu Ethereum e tornarem-se validadores. Dito isto, a Fase 0 não afecta a blockchain principal do Ethereum, a Beacon Chain existe juntamente com a rede principal do Ethereum. No entanto, tanto a cadeia Beacon como a rede principal acabarão por ser ligadas. O objetivo é "fundir" a Mainnet com o sistema de prova de participação controlado e coordenado pela Beacon Chain.
Além disso, os potenciais validadores ainda podem registar o seu interesse na Cadeia Beacon apostando 32 ETH. Pedir aos utilizadores que apostem 32 ETH é uma tarefa difícil, considerando que 32 ETH são dezenas de milhares de dólares de Ethereum. Os fundos apostados também serão mantidos por dois anos ou mais, apenas para serem libertados quando o Ethereum 2.0 estiver totalmente pronto para ser lançado. Espera-se que os primeiros validadores estejam muito empenhados no futuro do projeto, daí os elevados requisitos de entrada.
Fase 1
A Fase 1 deveria ter sido lançada em meados de 2021, mas foi adiada para o início de 2022, com os programadores a citarem o trabalho inacabado e a auditoria do código como grandes razões para o atraso do Ethereum 2.0. Esta próxima fase irá fundir a Beacon Chain com a rede principal, mudando oficialmente para um algoritmo de consenso PoS. A partir da Fase 1, o Eth2 alojará todo o histórico de transacções do Ethereum e suportará contratos inteligentes na rede PoS. Os stakers e validadores entrarão oficialmente em ação, uma vez que o Ethereum 2.0 retirará a mineração da rede. Espera-se que muitos mineiros peguem nas suas participações e as apostem para se tornarem validadores.
No seu início, os criadores pretendiam que a Fase 1 da atualização do Ethereum 2.0 introduzisse o sharding. Sharding é o ato de dividir uma base de dados, ou neste caso, a blockchain, em várias cadeias mais pequenas conhecidas como shards. O Eth2 terá 64 shards, ou seja, distribuindo a carga da rede por 64 novas cadeias. Os shards facilitam o funcionamento de um nó, reduzindo os requisitos de hardware. Esta atualização ocorrerá após a fusão da rede principal e da cadeia Beacon.
Com o Ethereum 2.0, os validadores e outros utilizadores podem gerir os seus próprios shards, validando transacções e evitando que a cadeia principal fique demasiado congestionada. É necessário um método de consenso de prova de participação para que as redes de fragmentos entrem com segurança no ecossistema Ethereum. O staking será introduzido na Beacon Chain, preparando o palco para a atualização da shard chain que virá mais tarde.
Fase 2
Finalmente, a Fase 2 verá a introdução do Ethereum WebAssembly ou eWASM. O WebAssembly foi criado pelo World Wide Web Consortium e foi concebido para tornar o Ethereum significativamente mais eficiente do que é atualmente. O Ethereum WebAssembly é um subconjunto determinístico proposto do WebAssembly para a camada de execução de contratos inteligentes do Ethereum.
O Ethereum tem atualmente o que se chama uma Máquina Virtual Ethereum, ou EVM. Uma EVM permite que o Ethereum funcione como um supercomputador global. Os utilizadores acedem a este computador em todo o mundo, executando contratos inteligentes e interagindo com aplicações descentralizadas (DApps). O EVM armazena todo o código necessário para executar comandos no Ethereum, ao mesmo tempo que facilita os endereços de carteira para transacções e calcula as taxas de transação (gás) para cada transação.
O EVM pode suportar várias acções de uma só vez, como saber se um contrato inteligente precisa de ser terminado (consome demasiado gás), se um DApp é determinístico (se executará sempre as mesmas entradas e saídas), ou se um contrato inteligente está isolado (se algo correr mal, o erro desse contrato não afectará a rede Ethereum em geral). No entanto, a rede Ethereum ficou um pouco cheia demais. Devido à ocorrência de muitas transacções ao mesmo tempo, o EVM é muito mais lento do que o inicialmente previsto. O EVM da Ethereum também é difícil de atualizar, considerando que foi escrito num código específico e difícil de entender, o Solidity. O eWASM foi especificamente concebido para substituir o EVM, que seria implementado na Fase 2.
O eWASM compila o código muito mais rapidamente do que o EVM, acelerando os processos no interior da rede. O gás funciona de forma mais eficiente através da eWASM e esta é compatível com várias linguagens de programação tradicionais, como C e C++. Basicamente, o eWASM destina-se a tornar o desenvolvimento do Ethereum muito mais acessível.
