Будучи второй по популярности блокчейн-платформой в мире после Биткойна (BTC), Ethereum (ETH) стремится стать всем, чем не является его предшественник. Некоторые ограничения Биткойна сдерживают Ethereum, например, настойчивое требование алгоритма консенсуса доказательства работы (PoW) и общее отсутствие масштабируемости. Многоэтапное обновление Ethereum, включая Beacon Chain, Merge и Shard Chains, направлено на улучшение масштабируемости и безопасности сети Ethereum путем внесения нескольких модификаций инфраструктуры. Наиболее примечательным является переход от консенсусного метода доказательства работы (PoW) к модели доказательства доли (PoS), оба из которых предлагают различные различия в протоколе.
В 2013 году создатель Ethereum Виталик Бутерин предложил платформу блокчейна, которая поддерживает приложения и другие преимущества, не обязательно связанные с финансами. Бутерин увидел мир, в котором разработчики могли использовать возможности децентрализации для создания систем управления, кредитных платформ, баз данных, представления физических активов в цифровом пространстве и многого другого.
Бутерин позиционирует Ethereum как глобальный суперкомпьютер, но сети с трудом удается проверить несколько сотен транзакций в разумные сроки. Пользователям, проводящим небольшие суммы на Ethereum, иногда приходится платить более 100% комиссий и дополнительных расходов. Для платформы, стремящейся революционизировать способ взаимодействия мира в сети, Ethereum, несомненно, построен на какой-то сомнительной технологии.
К счастью, Бутерин, различные разработчики сети и Ethereum Foundation знают об ограничениях проекта. Команда Ethereum также понимает, что ограничения блокчейна Ethereum не позволяют институциональным инвесторам и другим заинтересованным сторонам использовать Ethereum.
Чтобы решить проблемы масштабируемости Ethereum, Бутерин и команда ETH наметили обновление сети под названием Ethereum 2.0 или Eth2. Эфириум 2.0 вносит фундаментальные изменения в работу Эфириума, но на их реализацию потребуются годы. С 2020 года разработчики Ethereum неустанно работают над обновлением сети, надеясь сделать Ethereum быстрее, безопаснее и доступнее, чем когда-либо прежде.
Распад Эфириума 2.0
Ethereum 2.0 знаменует собой значительный сдвиг в алгоритме консенсуса сети. Вместо того, чтобы в Ethereum использовался энергоемкий алгоритм доказательства работы, обновление Eth2 означает переход на алгоритм доказательства доли.
Алгоритм PoS имеет множество преимуществ по сравнению с алгоритмом PoW, регулируя различные аспекты сети, такие как масштабируемость, безопасность и доступность.
POS против POW
По сути, каждый блок транзакций должен быть уникальным, чтобы предотвратить двойное расходование или дублирование транзакций. Каждый блок имеет свой собственный 64-значный шестнадцатеричный код, подтверждающий его уникальность, но майнеры должны найти этот код. Медленная мощность компьютеров-майнеров используется для решения шестнадцатеричного кода, отсюда и название «доказательство работы». Компьютер использует реальную мощность для выполнения работы и решения блока.
К сожалению, добыча блоков не очень экологична. Он потребляет массу энергии и значительно увеличивает счета майнеров за электроэнергию. Плюс майнинг криптовалюты — это соревнование. Майнеры с одной видеокартой конкурируют с операциями с сотнями, если не тысячами карт. Только первый майнер, который найдет код, получает вознаграждение в биткойнах, что ограничивает пользователей, не имеющих больших денег, для инвестирования в подходящую установку для майнинга. Существуют альтернативы майнингу в одиночку, например, присоединение к майнинг-пулу, но вознаграждение за майнинг делится между десятками участников.
Однако доказательство доли решает множество проблем, присущих алгоритму консенсуса PoW. Доказательство доли похоже на майнинг в том смысле, что оно требует от пользователей проверки транзакций. Однако участники сети PoS называются валидаторами. Валидаторы — это пользователи, которые размещают или блокируют определенное количество криптовалюты в сети. Чтобы зафиксировать средства, эти пользователи сигнализируют сети, что они хотят быть валидаторами, и чем больше средств вкладывает валидатор, тем больше эти пользователи зарабатывают в виде вознаграждений за свое участие.
Как валидатор пользователи несут ответственность за проверку транзакций, совершенных в сети, в которой они участвуют. Как только валидатор подтверждает транзакцию, она отправляется в блокчейн, и валидатор получает вознаграждение. По сравнению с системой PoW, PoS более доступен, поскольку участвовать может каждый, если у него есть средства, а не требует дорогостоящего оборудования.
Доступность сети приводит к лучшей масштабируемости, поскольку к сети подключается больше пользователей, проверяющих транзакции. Большее количество пользователей, проверяющих сеть, также приводит к повышению безопасности и децентрализации. В сети PoS появляется все больше и больше точек стабильности, а не одна центральная точка, которую могут атаковать злоумышленники. Окружающая среда также меньше страдает от сети PoS, поскольку PoS требует меньше энергии, чем майнинг в сети PoW.
Большая децентрализация в сети также помогает предотвратить так называемую атаку 51% — атаку, которая является стандартной для сетей PoW, с участием злоумышленника, который берет под свой контроль 51% узлов и проверяет злонамеренные транзакции. В некотором смысле, доказательство доли предотвращает атаку 51%, поскольку для ее попытки требуется владение 51% всех токенов в сети. Хранение 51% всех токенов в сети PoS кажется практически невозможным, поскольку для этого потребуется кража потенциально из сотен кошельков Ethereum одновременно.
После завершения обновления Ethereum получит все преимущества доказательства доли. PoS улучшит масштабируемость, доступность и безопасность Ethereum, сделав его более экологически чистым. Но переход Ethereum в сеть 2.0 — непростая задача, требующая огромного количества информации от пользователей и довольно много времени, чтобы изменения вступили в силу.
Переход Ethereum к версии 2.0 разбит на несколько этапов.
Фаза 0
Более того, потенциальные валидаторы по-прежнему могут зарегистрировать свою заинтересованность в Beacon Chain, сделав ставку в размере 32 ETH. Просить пользователей поставить 32 ETH — непростая задача, учитывая, что 32 ETH — это Ethereum на десятки тысяч долларов. Заложенные средства также будут храниться в течение двух лет или более и будут освобождены только тогда, когда Ethereum 2.0 будет полностью готов к запуску. Ожидается, что первые валидаторы будут очень заинтересованы в будущем проекта, отсюда и высокие требования к вступлению.
Фаза 1
Изначально разработчики подразумевали первую фазу обновления Ethereum 2.0 для внедрения шардинга. Шардинг — это процесс разделения базы данных или, в данном случае, блокчейна на различные более мелкие цепочки, известные как шарды. Eth2 будет иметь 64 шарда, то есть распределять нагрузку сети по 64 новым цепочкам. Осколки упрощают работу узла за счет снижения требований к оборудованию. Это обновление произойдет после слияния основной сети и Beacon Chain.
Благодаря Ethereum 2.0 валидаторы и другие пользователи могут запускать свои собственные шарды, проверяя транзакции и предотвращая слишком большую перегрузку основной цепи. Для того чтобы шард-сети могли безопасно войти в экосистему Ethereum, необходим метод консенсуса «доказательство доли». Стейкинг будет введен в Beacon Chain, подготавливая почву для обновления цепочки шардов, которое выйдет позже.
Фаза 2
В настоящее время в Ethereum есть так называемая виртуальная машина Ethereum или EVM. EVM позволяет Ethereum работать как глобальный суперкомпьютер. Пользователи получают доступ к этому компьютеру по всему миру, запускают смарт-контракты и взаимодействуют с децентрализованными приложениями (DApps). EVM хранит весь код, необходимый для выполнения команд в Ethereum, а также обеспечивает адреса кошельков для транзакций и рассчитывает комиссию за транзакцию (газ) для каждой транзакции.
EVM может поддерживать различные действия одновременно, например, узнавать, необходимо ли расторгнуть смарт-контракт (он использует слишком много газа), является ли DApp детерминированным (если оно всегда будет выполнять одни и те же входные и выходные данные) или если смарт-контракт изолированный (если что-то пойдет не так, ошибка этого контракта не повлияет на более широкую сеть Ethereum). Однако сеть Ethereum стала слишком переполненной. Из-за того, что одновременно происходит множество транзакций, EVM работает намного медленнее, чем предполагалось изначально. EVM Ethereum также сложно обновить, поскольку он был написан на специальном, сложном для понимания коде Solidity. eWASM был специально разработан для замены EVM, реализация которого будет осуществляться на этапе 2.
eWASM компилирует код намного быстрее, чем EVM, ускоряя процессы внутри сети. Gas работает более эффективно через eWASM, а eWASM совместим с различными традиционными языками кодирования, такими как C и C++. По сути, eWASM призван сделать разработку Ethereum намного более доступной.
