От Ethereum 1.0 к Ethereum 2.0
Недавнее обновление London до сих пор отзывается эхом в криптовалютной индустрии. Его важность обусловлена критической ролью в переходе Ethereum от ETH 1.0 к ETH 2.0. Обновление Ethereum происходит поэтапно, и с момента создания сети Ethereum произошло множество форков. На ранней стадии первым обновлением была корректировка сложности майнинга, вторым - "форк Homestead", а третьим - "форк DAO" в ответ на хакерскую атаку. В ноябре 2016 года появился четвертый форк для предотвращения DDoS-атак и оптимизации состояния блокчейна. В марте 2019 года произошли форки "Constantinople" и "Istanbul" для ускорения масштабирования и повышения безопасности. В апреле 2021 года было внедрено "Берлинское обновление" для оптимизации производительности основной сети Ethereum. А четыре месяца спустя, 04.08.2021, было активировано долгожданное "обновление London". Чем более развитой становится сеть Ethereum, тем чаще происходят обновления.
Сейчас вы можете спросить: почему было так много обновлений сети? Как Ethereum обновится с ETH 1.0 до ETH 2.0? И какие важные этапы в этом задействованы?
Почему было так много хард-форк обновлений?
Для начала, грандиозный план Ethereum создать "мировой компьютер" и "глобальную платформу с открытым исходным кодом" построен на механизме консенсуса сети блокчейна PoW, где непрерывное обновление Ethereum было "предопределено". Его "глобальная платформа с открытым исходным кодом" будет выполнять приложения поверх приложений, что требует сверхвысокой скорости обработки базовой цепи. Но именно в этом и заключается недостаток механизма консенсуса PoW. PoW имеет все преимущества, такие как открытость, прозрачность, децентрализация и высокая безопасность, но скорость обработки транзакций ниже стандарта. Приблизительная средняя пропускная способность блокчейна Bitcoin составляет около 7 TPS, тогда как Ethereum, в свою очередь, мог обрабатывать примерно 15 транзакций в секунду. Таким образом, чем больше растет сеть Ethereum, чем больше пользователей и приложений разрабатывается в цепи, тем более интенсивные и частые обновления потребуются.
Кроме того, в течение последних шести лет механизм подтверждения транзакций Ethereum принял форму аукционов первой цены. То есть, когда необходимо подтвердить несколько транзакций одновременно, майнеры предпочитают те, у которых более высокие комиссии. В результате комиссии за транзакции резко выросли в пиковый период работы сети, вынуждая пользователей тратить дополнительные средства на приоритизацию транзакций. А если нет, то для некоторых пользователей, предлагающих более низкую комиссию за транзакцию, их транзакции будут проигнорированы. В результате стоимость быстрого подтверждения транзакций значительно возрастает, а подтверждение низкозатратных транзакций бесконечно откладывается, что сильно вредит экосистеме сети Ethereum.
С другой стороны, механизм консенсуса PoW также критикуется за чрезмерное потребление ресурсов, что не только неэкологично, но и концентрирует хешрейты в руках богатых. С ростом общего хешрейта стоимость криптомайнинга становится все выше, и поэтому только немногие обеспеченные могут присоединиться к игре. На данный момент 65% майнинга Bitcoin осуществляется крупными майнинговыми группами, что делает все более сложным для среднего пользователя запуск полного узла для проверки и записи данных блокчейна. Централизация хешрейтов и полных узлов сделала цепь менее децентрализованной, чем предполагалось изначально, что ставит под угрозу безопасность всего протокола.
Именно поэтому Ethereum принял так много форков, даже через революционный скачок от ETH 1.0 к ETH 2.0.
Что такое Ethereum 2.0?
Так что же такое Ethereum 2.0, и чем он отличается от Ethereum 1.0? Что будет делать Ethereum для завершения перехода? С момента своего создания Ethereum следовал подробной дорожной карте развития, которая определила следующие ключевые этапы:
Фаза 1: Frontier, первоначальный релиз сети Ethereum.
Фаза 2: Homestead.
Это был первый стабильный релиз после второго обновления основной сети Ethereum в марте 2016 года. С тех пор проекты на базе Ethereum стали расти как грибы.
Фаза 3: Metropolis.
На этом этапе был введен ряд инноваций, чтобы сделать программирование смарт-контрактов проще, а сеть безопаснее и эффективнее. Это знаменует зрелость сети Ethereum. От бума ICO 2017 года до роста DeFi и NFT в 2020 году, все блокчейн-сообщество стало свидетелем успеха Ethereum, открывшего новые возможности для создания богатства. В то же время, врожденные недостатки его консенсуса PoW также оказались в центре внимания.
Фаза 4: Serenity.
Запуск Serenity запустит переход от консенсуса PoW к PoS, тем самым направляя сеть к масштабируемому будущему. Это значительно увеличит производительность Ethereum. В частности, это обеспечивает окончательное решение давних проблем, таких как перегрузка и высокие комиссии за газ, и находит баланс между безопасностью, масштабируемостью и децентрализацией. Цель состоит в том, чтобы сделать Ethereum мировым компьютером, создав полноценную экосистему с высокой скоростью обработки.
Короче говоря, предыдущие три фазы предназначены для подготовки пути к Ethereum 2.0. И Serenity - это то, что делает переход к Ethereum 2.0 реальностью. Можно сказать, что Serenity сам по себе является Ethereum 2.0.
Как Ethereum осуществит переход от ETH 1.0 к ETH 2.0?
Итак, как Ethereum осуществит переход от ETH 1.0 к ETH 2.0? Какие важные этапы в этом задействованы?
1) Запуск Beacon Chain
Сердцем перехода к Ethereum 2.0 является переключение с PoW на PoS, что делает стейкинг необходимым. В связи с этим Ethereum запустил Beacon Chain 01.12.2020, чтобы все пользователи могли использовать смарт-контракты для стейкинга своих Ether в цепи PoS и получать вознаграждения за участие. Однако на данный момент Beacon Chain не способен обрабатывать транзакции или выполнять контракты. А застейканные токены и вознаграждения PoS останутся заблокированными как минимум еще на два года.
2) Переработка механизма ценообразования транзакций для более процветающей экосистемы
Высокие комиссии за газ в Ethereum не были решены до внедрения обновления London 04.08.2021. Одним из изменений, введенных в этом хард-форке, является EIP-1559, который позволяет сети перейти от системы аукциона первой цены к новой, взимающей "базовую комиссию" и "чаевые" за каждую транзакцию. Хотя базовая комиссия обязательна, она зависит от количества газа, использованного для включения транзакции в предыдущий блок, и от того, насколько полон блок. Более того, майнеры могут получать чаевые от пользователей, которые хотят приоритизировать свои транзакции. Таким образом, пользователям больше не нужно платить высокую цену за быструю валидацию, и они не рискуют тем, что их транзакции будут исключены из-за недостаточной оплаты. Это позволяет Ethereum держать комиссии за транзакции под контролем и находить баланс между эффективностью и равенством.
Кроме того, базовая комиссия за каждую транзакцию будет сжигаться согласно EIP-1559. Это означает, что больше Ether будет выходить из обращения с каждой новой экономической активностью, происходящей в Ethereum, делая Ethereum дефляционной валютой. Эти изменения в механизме ценообразования транзакций сделают Ethereum более привлекательным для разработчиков DApp и покупателей. Для продавцов их токены станут еще более ценными, поскольку часть дохода майнеров уничтожается.
3) Разработка бомбы сложности для принуждения майнеров к переходу с PoW на PoS.
Теоретически, PoS более эффективен и энергосберегающ, чем PoW, а комиссии за транзакции снижаются после обновления London. Поэтому для трейдеров и владельцев бизнеса, использующих публичные цепи Ethereum, естественным выбором является голосование за PoS. Но гораздо более сложный вопрос - как это осуществить. Майнеры вложили значительные средства в покупку оборудования и строительство майнинг-ферм. Было бы невыполнимой миссией заставить их отказаться от существующей производительности и начать все заново с нуля в другой модели.
Запуск beacon chain и разрешение сосуществования PoW и PoS сами по себе не могли обеспечить легкое обновление до Ethereum 2.0. Очевидно, что майнеры могут придерживаться PoW, и ситуация зайдет в тупик.
Именно поэтому была разработана бомба сложности. Изначально она должна была быть выпущена вместе с обновлением London, но почему она снова и снова откладывается?
Бомба сложности предназначена для усложнения PoW-майнинга. На определенном этапе постоянно возрастающие уровни сложности лишат майнеров каких-либо вознаграждений. Проще говоря, бомба сложности призвана заставить майнеров отказаться от PoW. Недовольство майнеров может легко привести к форку, поскольку работа блокчейна построена на консенсусе. Кроме того, если механизм PoS не сможет решить такие проблемы, как эффективность подтверждения транзакций и баланс между децентрализацией и безопасностью, а майнеры не смогут майнить после детонации бомбы сложности, подтверждение транзакций будет невозможным, и сеть будет перегружена. В итоге Ethereum рухнет. Поэтому плавный переход от PoW к PoS с использованием бомбы сложности является главным приоритетом.
Одно очевидно. Цепочка PoS должна быть достаточно компетентной, чтобы заменить PoW в обработке транзакций до детонации. Она должна быть эффективной, соответствуя требованиям децентрализации и безопасности.
Есть ли у Ethereum решение для этого? Да, это шардинг-цепочки.
4) Шардинг-цепочки.
Во многих случаях мы приписываем внезапный скачок производительности Ethereum 2.0 переходу от PoW к PoS. На самом деле PoS не может напрямую уменьшить перегрузку сети или ускорить обработку транзакций. Суть в том, что PoS делает возможным шардинг, который творит чудеса, повышая эффективность сети и увеличивая количество транзакций в секунду с десятков до сотен тысяч. Как именно это повышает масштабируемость?
У Ethereum есть только один публичный блокчейн, в котором блоки генерируются последовательно. Скорость генерации блоков и количество транзакций, которые может записать каждый блок, определяют, сколько транзакций Ethereum может обработать в секунду. Представьте такую сцену: в супермаркете открыта только одна касса, и все должны стоять в очереди в этой кассе, чтобы заплатить. Если только в супермаркете не низкая активность с малым количеством покупателей, быстрая оплата была бы крайне затруднительна. Но если одновременно работает несколько касс, эффективность повысится.
То же самое относится и к шардингу. Чтобы ускорить обработку транзакций в Ethereum 2.0, из исходной цепочки, которая несет данные и проверяет узлы, будет создано 64 шард-цепочки. Очевидно, этот подход значительно повысит эффективность. Однако если каждая цепочка обрабатывает информацию отдельно, и информация не синхронизируется по сети, не станут ли двойные траты и вредоносные действия легкими? Ethereum 2.0 справляется с ними в четыре этапа: информация распределяется между шардами, назначая подтверждение транзакций разным шардам; маяковая цепь становится основной цепью, на которой создаются смарт-контракты для случайного назначения и проверки узлов; 128 валидаторов формируют комитет для генерации блоков и распределения вознаграждений; и после генерации каждых 64 блоков маяковая цепь переизбирает раунд случайных валидаторов. Все эти меры могут значительно предотвратить возможность вредоносных действий.
Чтобы минимизировать двойные траты и вредоносные узлы, Ethereum 2.0 принимает механизм наказания злоумышленников. Весь депозит ETH будет конфискован, когда узел будет уличен в злонамеренных действиях. Это наказание намного строже, чем в механизме PoW.
Все это гарантирует плавную и безопасную работу блокчейна в механизме PoS, не уступающую работе в механизме PoW.
Заключение
Тем не менее, технологический пакет слишком сложен для немедленного запуска Ethereum. Может потребоваться много времени, чтобы увидеть полностью шардированный Ethereum, несущий все существующие данные. У Ethereum 2.0 многообещающее будущее, но нужно двигаться медленно. Это также зависит от технологического прогресса проекта Ethereum. Почему стоит инвестировать в криптовалюту? Мы должны ценить технологическую компетентность команды разработчиков. Хотя технология может казаться далекой от нас, она имеет решающее значение для инвестирования в монеты и определяет, сможет ли монета или цепочка продолжать расти.