Что такое Ethereum 2.0?

Ethereum 2.0 — популярная идея в экосистеме Ethereum. Возникла необходимость в обновлении для миграции сети из цепочки Proof of Work (PoW), используемой некоторыми криптовалютами.

Кроме того, это обновление входит в число запланированных обновлений блокчейна Ethereum после его запуска в 2015 году. В этом случае было запланировано четыре этапа запуска блокчейна Ethereum.

Первый этап назывался Frontier, чтобы обозначить первую сборку в июле 2015 года. Второй этап назывался Homestead, и это произошло в 2016 году. Следующим этапом был Metropolis, разделенный на две части. Эти части были двумя хард форками, включая Byzantium 2017 года и Constantinople 2019 года. И теперь у нас есть заключительная фаза, которая приведет к запуску Ethereum 2.0. Последний будет завершен в три этапа между 2019 и 2021 годами.

Кроме того, Ethereum 2.0 будет специально решать проблемы, связанные с масштабируемостью, майнингом, безопасностью и другими, которые распространены в текущем Ethereum 1.0. Он поставляется с такими решениями, как Proof of Stake (PoS), шардинг и многое другое. Следовательно, транзакции будут выполняться быстрее, если обеспечить лучший способ размещения децентрализованных приложений (dApps) и смарт- контрактов.

Разница между Ethereum 1.0 и Ethereum 2.0

Есть большие различия между Ethereum 1.0 и Ethereum 2.0. Эти различия заключаются в определенных улучшениях, которые будут очевидны в Ethereum 2.0, но отсутствуют в Ethereum 1.0. К этим улучшениям относятся Proof of Stake (PoS) и Shard Chains.

Proof of Stake

Ethereum 1.0 опирается на Proof of Work (PoW), который является механизмом консенсуса. Этот механизм использует вычислительную мощность майнеров, а также электроэнергию для добавления блоков в технологию распределенного регистра. В отличие от этого, существует механизм PoS, который является обновлением до PoW.

PoS предлагает более высокую масштабируемость, безопасность и энергоэффективность. Он не имеет большой зависимости от вычислительной мощности и электричества. Скорее, он использует преимущества валидаторов и ставок. Соответственно, Ethereum 2.0 в качестве обновления до Ethereum 1.0 использует механизм PoS, который отличает его от последнего.

Shard Chains

Шард чейны называются механизмами, которые способствуют масштабируемости, и они будут запущены в Ethereum 2.0 (фаза 1). Эти цепочки увеличивают пропускную способность Ethereum.

На данный момент одна цепочка состоит из последовательных блоков. Этот процесс помогает повысить безопасность и в то же время облегчает проверку информации. Недостатком является то, что это влияет на скорость обработки транзакций, особенно в периоды высокой активности в блокчейне. Это связано с тем, что каждый полный узел должен проверять каждую транзакцию в последовательных блоках.

Цепочки сегментов, с другой стороны, предлагают способ разделить блокчейн Ethereum, таким образом разделяя обработку данных между несколькими узлами. Таким образом, транзакции обрабатываются параллельно, а не последовательно. Существует также ограниченное количество данных, которое может содержать каждый блок. Можно сказать, что шард чейны — это добавление еще одной полосы, которая превращает блокчейн Ethereum в шоссе с несколькими полосами вместо одной полосы.

Проблемы, связанные с Ethereum 1.0

Ethereum 1.0 пронизан несколькими проблемами, которые требуют обновлений. Эти обновления потребуют изменения кода и изменений, которые должны быть одобрены сообществом Ethereum. Эти изменения также будут размещены в существующей сети. Соответственно, изменения будут бороться с существующими проблемами в Ethereum 1.0, и некоторые из этих проблем:

Масштабируемость

Ethereum 1.0 неоднократно говорил, что он медленный из-за скорости обработки транзакций. Эта скорость означает, что каждую секунду обрабатывается пять транзакций, которые все еще считаются медленными. И если количество ожидающих транзакций больше, чем может содержать данный блок, ожидающие транзакции должны быть перемещены в следующий блок.

То же самое можно сказать и о скорости, с которой он размещает децентрализованные приложения и умные контракты. Более того, экосистема Эфириума растет, и это замедление может продолжаться. Поэтому можно сказать, что масштабируемость является одной из основных проблем Ethereum 1.0. А разделение — это механизм, который потенциально может улучшить масштабируемость сети.

Безопасность

Еще одна заметная проблема с сетью Ethereum — это проблема безопасности. Например, отчет 2019 года выявил 44 уязвимости, к которым может быть подвержена сеть. На прикладном уровне было 26 уязвимостей, на которые опираются DApps и умные контракты на их разработку. Среди них следует отметить уязвимости, связанные с разработкой блокчейна Ethereum и его реализацией.

Сложность майнинга

Есть случаи, когда разработчикам приходится переходить с майнинга PoW на майнинг PoS. Это увеличивает сложность майнинга, что в свою очередь замедляет награды майнинга. Решение этой проблемы не было предоставлено, и, как таковое, оно по-прежнему является яблоком раздора в экосистеме.

Расходы

В 2019 году соучредитель Ethereum Виталик Бутерин отметил, что использование сети Ethereum обходится дорого. Бутерин подчеркнул, что сеть почти заполнена. Таким образом, крупная организация, желающая присоединиться, будет сдерживаться, поскольку у них будет впечатление, что она конкурирует с другими за место для транзакций. Кроме того, организация, решившая использовать сеть, будет только увеличивать ее стоимость.

Ethereum Proof of Stake (PoS)

Proof of Stake (PoS) — это серьезное изменение в Ethereum 2.0, поскольку оно приводит к значительным изменениям в структуре вознаграждений майнеров в блокчейне Ethereum. В настоящее время в Ethereum используется механизм Proof of Work (PoW. PoS будет запущен в фазе 0 Ethereum 2.0.

PoW сосредоточен на майнерах, работающих на пулах и использующих вычислительные мощности для решения математических задач. Эти майнеры соревнуются за решение этих проблем, чтобы добывать блок. Майнеры также получают вознаграждение за использование своих ресурсов для проверки данных транзакций.

Стоит также отметить, что PoW является безопасным, так как человеку потребуется много вычислительных мощностей для компрометации такой сети. И такая вычислительная мощность будет стоить нереальное количество денег. Несмотря на безопасный характер PoW, у них есть несколько проблем, начиная от доступности и масштабируемости. Эти ограничения привели к необходимости механизма PoS.

PoS исключает майнеров и электричество, необходимое для механизма PoW. Эти два основных компонента были заменены валидаторами. Здесь валидаторы занимают место майнеров, и они являются людьми, которые поддерживают состояние сети. Они также получают награды за выбор следующего блока. Это, следовательно, отличается от PoW, который требует от майнеров использовать электричество для генерирования физической энергии для подтверждения блоков.

Награды рассчитываются с использованием состояния сети на момент завершения эпохи. Ставки вознаграждения в индивидуальном порядке зависят от номера валидатора и процента времени работы валидатора. Более того, награда, которую человек получает, когда его избирают в качестве валидатора, может отличаться от того, что он в итоге получает.

Roadmap Ethereum 2.0

Ethereum 2.0 был разделен на три основных этапа, чтобы дать четкую дорожную карту для подражания. Вот подробный план каждого из этих этапов.

Фаза 0
Фаза 0 является начальной стадией Ethereum 2.0, и ее запуск был назначен на 2020 год. Эта фаза приведет к выпуску цепочки маяков, где будет очевиден PoS. Цепочка маяков также поможет в управлении валидаторами, роль которых заключается в подтверждении блоков.

Однако существует критерий появления блока генезиса цепи маяка. Требование состоит в том, что базовая сумма в 524 288 ETH должна быть разбита и распределена как минимум между 16 384 валидаторами. Минимальное количество валидаторов не было выбрано случайным образом, но было принято решение об их роли в обеспечении защищенной и децентрализованной сети. Кроме того, вознаграждения за ставки будут распределяться только после завершения порога.

Также стоит отметить, что PoS может не оказаться полезным для экосистемы на данном этапе. Здесь фаза 0 не сможет разместить dApps и не будет обрабатывать транзакции. Это связано с высокоуровневым тестированием, которое требуется еще до того, как пользователи выполнят миллионы транзакций в блокчейне.

Помимо этого, PoW будет все еще очевидным даже после того, как цепь маяков будет запущена с запуском PoS. Следовательно, Ethereum 1.0 будет по-прежнему активен даже после выпуска нового блокчейна, чтобы гарантировать, что на экосистему Ethereum негативное влияние не будет. Здесь старый блокчейн будет работать вместе с Ethereum 2.0, но в фазе 0 будут произведены обновления исходной сети. Именно в фазе 1.5 произойдет слияние между обоими блокчейнами для создания единой сети.

Фаза 1
Существует неопределенность относительно того, когда будет проходить Фаза 1, поскольку дата еще не установлена. Однако есть ожидания, что он будет запущен после цепи маяков и через год после запуска последней. С другой стороны, на Фазе 1 будут представлены цепочки осколков (шард чейны), цель которых — увеличить масштаб сети. Здесь блокчейн будет разделен на 64 цепочки, и эти цепочки будут работать параллельно друг другу.

Более того, эти цепочки осколков гарантируют, что каждый раз обрабатывается 64 блока, что повышает скорость транзакций. Это разделяет нагрузку на данные между блоками, так как цепочки работают одновременно друг с другом. Последний отличается от Ethereum 1.0, который обрабатывает блок за раз. И больше транзакций, ожидающих в очереди, останутся там до тех пор, пока блок не завершит обработку, прежде чем эти транзакции будут подтверждены.

Фаза 1.5
Фаза 1.5 фокусируется на создании единой сети Ethereum путем объединения старых и новых блокчейнов. Таким образом, это можно назвать слиянием между PoW и цепочкой PoS. Комбинация будет осуществляться путем перемещения Ethereum 1.0 в Ethereum 2.0, и оригинальная цепочка блоков станет цепочкой из 64 осколков, работающей с цепью маяка.

Объединение обеих блокчейнов также дает преимущество, позволяющее владельцам нативных активов использовать его в Ethereum 2.0. По этой причине им нет необходимости менять свой токен, чтобы использовать его в новой цепочке. Также нет риска того, что их текущие токены станут устаревшими или непригодными для использования. Напротив, будет продолжаться существование истории ПР, даже если не будет необходимости поддерживать механизм ПР. Последний будет действовать как один из шардов PoS в новом блокчейне.

Фаза 2
По-прежнему существует некоторая степень неопределенности в отношении событий или улучшений, которые произойдут на этапе 2. Тем не менее, небольшая предоставленная информация показывает, что на этапе будут происходить транзакции, выполнение интеллектуальных контрактов, переводы, снятие средств и т. Д.

После фазы 2
Успешное завершение фазы 2 приведет к дальнейшим обновлениям блокчейна Ethereum. Следовательно, этот этап не ознаменует конец этим событиям. После этапа потенциально может быть больше шансов улучшить функции и использование сети.

Ethereum 1.x
Ethereum 1.x — это запланированная фаза, где Ethereum 1.0 будет существовать до фазы 1 Ethereum 2.0. Более того, 2.0 будет полностью функциональным на этапе 2, а до этого все еще будут улучшения в Ethereum 1.x. Следовательно, общий фокус будет отдан любому блокчейну, так как экосистему все еще необходимо поддерживать, пока выполняется работа в блокчейне PoS.

Staking на Ethereum 2.0

Валидаторы должны поставить как минимум 32 ETH, прежде чем они смогут проверять транзакции в Ethereum 2.0. Более того, 32 ETH депонируется в депозитном договоре, созданном Ethereum Foundation.

Помимо этого, валидаторы должны использовать клиентское программное обеспечение Ethereum 2.0. После запуска программного обеспечения эти валидаторы будут выбраны случайным образом для подтверждения блоков в цепочке блоков. Валидаторы, которые предлагают и подтверждают эти блоки правильно, получают ETH, что является процентом от того, что они поставили.

Существует также стимул для валидаторов постоянно находиться в сети и выполнять свои вычислительные обязанности. Это связано с тем, что валидаторы, которые выходят в автономный режим и не выполняют эти обязанности, имеют умеренное снижение вознаграждения за блок. Кроме того, валидатор может потерять часть или все накопленные ETH, если попытается быть сомнительным. Здесь они могут попытаться проверить неверную историю данных, которая может поставить под угрозу сеть.

Атаки на блокчейн

Существует явная разница между результатом неудачной атаки на PoW и механизм PoS. В PoW риск такой атаки будет эквивалентен стоимости электроэнергии, необходимой для достижения требуемой хэш-мощности.

В качестве альтернативы, риск запуска такой атаки в механизме PoS — это потеря ETH с разбивкой по ставкам. Более того, у индивида больше шансов осознать тот факт, что он может потерять свою ставку ETH, начав атаку, по сравнению с затратами на электроэнергию, которые могут быть неясны с самого начала.

Следовательно, у майнера есть больший стимул придерживаться рекомендаций и стараться не начинать атаку на сеть в PoS. Таким образом, сеть является более прочной и даже более безопасной, чем механизм PoW.

Барьер входа

Входной барьер на PoW и PoS имеет свои преимущества и недостатки. Например, майнеру в PoS не нужно настраивать дорогие майнинговые установки или получать оборудование или постоянное электричество для добычи. Однако не каждый может позволить себе минимум 32 ETH (около 6000 долларов), что является минимумом, чтобы стать валидатором.

Кроме того, еще предстоит установить опытных людей, которые также могут быть заинтересованы в запуске и управлении клиентским программным обеспечением без простоев и сокращения средств. Тем не менее, есть ожидания, что Eth2 устранит некоторые из этих входных барьеров на PoS.

Существует также предложение услуг по ставке рядом компаний. Это означает, что для запуска собственного клиента не требуются технические знания. Эти компании управляют операцией для своих клиентов, и клиенты ставят свои 32ETH. Однако за обслуживание взимается плата.

И часто в случае с PoW человек может присоединиться к пулу ставок. Они могут сделать это, если они не в состоянии выполнить минимум 32 ETH, который требуется. В этом случае вознаграждения, которые они получат, будут приравнены к общему взносу.

Вывод

Ethereum 2.0 поставляется с разными фазами и обещает устранить проблемы масштабируемости и безопасности, распространенные в Ethereum 1.0. PoW будет заменен на PoS, а высокая стоимость майнинга и вероятность мошенничества будут снижены. Позднее оба блокчейна будут объединены в единый. Цель состоит в том, чтобы продвигать экосистему Ethereum и расширять внедрение технологии блокчейн.