Одна статья о понимании Ethereum 1.0 до 2.0

Недавнее обновление Ethereum Лондон вызвало большой интерес в индустрии криптоактивов. Почему обновление Лондон так важно? Потому что это важный этап перехода Ethereum с версии 1.0 на 2.0. С момента своего создания сеть Ethereum прошла через множество хардфорков. Первое изменение сложности майнинга, второе — форк “Дом”, третье — форк, вызванный атаками хакеров, “DAO и блокчейн”. В ноябре 2016 года было проведено четвертое обновление для уменьшения нагрузки и предотвращения DDoS-атак. В марте 2019 года были проведены обновления “Константинополь и Санкт-Петербург” для ускорения, расширения и повышения безопасности. В апреле 2021 года для оптимизации производительности основной сети Ethereum снова было реализовано “Берлинское обновление”… и вот, 4 августа 2021 года произошло обновление Ethereum Лондон. Чем больше развивается сеть Ethereum, тем чаще проходят ее обновления.

Почему у Ethereum так много обновлений? Как Ethereum переходит от версии 1.0 к 2.0? Какие важные этапы в этом участвуют?

01 Почему у Ethereum так много хардфорков?

Амбициозный план Ethereum как “мирового компьютера” и “глобальной открытой платформы”, основанный на механизме консенсуса блокчейна POW, определяет судьбу Ethereum как постоянно обновляющейся. “Глобальная открытая платформа” Ethereum должна поддерживать приложения, поэтому самое главное требование к базовому слою заключается в: высокой скорости обработки. Но это как раз и есть серьезный недостаток механизма консенсуса POW. POW является открытым, прозрачным, децентрализованным и безопасным, но: скорость обработки транзакций очень низкая. Биткойн, использующий механизм консенсуса POW, может обрабатывать всего 7 транзакций в секунду; Ethereum, также использующий механизм консенсуса POW, имеет невысокую скорость обработки, всего 15 транзакций в секунду. Поэтому чем больше развивается сеть Ethereum, чем больше пользователей и приложений на цепочке, тем чаще будут происходить обновления.

Кроме того, в Ethereum подтверждение транзакций в течение 6 лет осуществляется по модели аукциона. То есть, когда несколько транзакций одновременно появляются перед майнером, майнер выбирает ту транзакцию, у которой самая высокая комиссия, для первоочередного подтверждения. Это приводит к тому, что в пиковые моменты сети комиссии за транзакции стремительно растут, и для быстрой подтверждения транзакции приходится платить высокие сборы; некоторые пользователи с низкой оплатой транзакций даже могут не получить подтверждение. Эта чрезмерно высокая стоимость быстрой подтверждения транзакций и неограниченная задержка подтверждения для пользователей с низкими сборами серьезно повредит экосистеме сети Ethereum.

Кроме того, механизм консенсуса POW также имеет критикуемую проблему: он слишком ресурсоемкий и неэкологичный; механизм POW также может привести к все более централизованному майнингу. С увеличением вычислительной мощности и повышением затрат на майнинг, это приводит к тому, что только небольшая часть людей с большим капиталом может заниматься майнингом. 65% майнинга биткойнов выполняется крупными майнинг-группами. Обычным пользователям становится все труднее запустить полный узел для проверки и записи данных блокчейна. Таким образом, тенденция к концентрации вычислительной мощности и полных узлов среди майнеров уже делает сеть менее децентрализованной, чем предполагалось изначально, что крайне неблагоприятно сказывается на безопасности всего протокола.

Вот почему Ethereum несколько раз проводил форки и даже использовал революционные обновления, позволяющие Ethereum перейти с версии 1.0 на 2.0.

02 Что такое Ethereum 2.0?

Итак, что такое Ethereum 2.0? Чем он отличается от Ethereum 1.0; как Ethereum переходит от 1.0 к 2.0? С самого начала своего существования Ethereum имел подробный план развития:

Первый этап: Передний край (Frontire); Передний край - это рождение первоначальной версии Ethereum.

Второй этап: Домашняя ферма (HomeStead); после второго форка основной сети в марте 2016 года была выпущена первая стабильная версия, называемая «Домашняя ферма». После этой версии проект Ethereum быстро развивался.

Третья стадия: Метрополия. На этом этапе безопасность Эфира повышается, улучшаются написание смарт-контрактов и оптимизация производительности Основной сети. Сеть Эфира официально вступает в зрелую стадию, постепенно демонстрируя свою мощь. Процветание “первичного размещения токенов (Initial Coin Offering, ICO)” в 2017 году, подъем экосистемы Defi в 2020 году и популярность NFT на блокчейне принесли Эфиру множество возможностей для создания богатства. В то же время проявляются внутренние недостатки сети под механизмом консенсуса POW.

Четвёртая фаза: Спокойствие. На этапе спокойствия Ethereum официально переходит от механизма подтверждения POW к механизму подтверждения POS и разрабатывает вторую программу масштабирования, полностью повышая эффективность работы сети Ethereum. Конкретно: это должно полностью решить накопившиеся проблемы с перегрузкой сети Ethereum и высокими комиссиями, а также учитывать безопасность децентрализованной сети, стремясь найти баланс и оптимальное решение в невозможном треугольнике блокчейна. Это позволит Ethereum реализовать “полноценные экосистемные приложения”, сверхбыструю скорость обработки и множество совместно развивающихся “мировых компьютеров”.

Проще говоря, первые три этапа — это долгие поиски и исправления Ethereum 1.0; только на этапе “Спокойствие” можно завершить качественный скачок к Ethereum 2.0, и даже можно сказать, что “Спокойствие” — это Ethereum 2.0.

03 Как сеть Ethereum перешла с 1.0 на 2.0?

Итак, как сеть Ethereum переходит с 1.0 на 2.0, и какие важные этапы участвуют в этом?

1. Запуск цепочки сигналов.

Основное внимание при переходе с Ethereum 1.0 на 2.0 сосредоточено на возможности перехода от POW к POS, поэтому цепочка Ethereum должна поддерживать POS-стейкинг. В связи с этим, 1 декабря 2020 года была запущена Beacon Chain, которая позволяет пользователям стейкать ETH с использованием смарт-контрактов на Ethereum для участия в POS и получения вознаграждений. Однако на данный момент Beacon Chain не имеет возможности обрабатывать транзакции и выполнять контракты, поэтому стейканные ETH и полученные вознаграждения заблокированы, и для их вывода потребуется как минимум 2 года.

2. Чтобы Ethereum процветал, необходимо решить проблему с комиссиями.

Проблема с комиссиями Ethereum существует уже давно. Наконец, 4 августа 2021 года в ходе обновления Лондона она была решена. Важным содержанием обновления Лондона является дизайн EIP-1559. EIP-1559 изменил изначально полностью аукционный режим ставок на режим «базовая плата + чаевые». Базовая плата является обязательной к оплате, ее уровень рассчитывается на основе базовой платы предыдущего блока и уровня использования ресурсов блока; часть чаевых — это дополнительные расходы, которые пользователи выбирают для «вставки в очередь» для подтверждения транзакции. Это сглаживает комиссии за подтверждение транзакций, не позволяя ставкам за быстрое подтверждение бесконечно расти, а низкие ставки остаются неподтвержденными. Это обеспечивает эффективность и в определенной степени учитывает справедливость.

Кроме того, в дизайне EIP-1559 базовая плата за каждую транзакцию будет уничтожена. Это означает: чем больше экономической активности происходит в экосистеме сети Ethereum, тем больше ETH будет уничтожено. С экономической точки зрения: уничтожение ETH в качестве базовой платы в определенной степени делает Ethereum дефляционным; а оптимизация на основе платы означает, что чем больше экономических приложений происходит на цепочке Ethereum, тем больше Ethereum требуется как для покупок, так и для продаж, часть дохода майнеров будет уничтожена, что еще больше увеличит ценность хранения Ethereum.

3）Сложность проектирования взорвалась, заставив майнеров перейти с POW на POS-майнинг.

Теоретически, POS действительно более эффективен и экологичен, после лондонского обновления комиссии также стали ниже, так что, конечно, пользователи, торгующие на публичной цепочке Ethereum, и владельцы бизнеса, безусловно, выберут POS, но как заставить майнеров отказаться от POW и перейти на POS? Это гораздо сложнее. Майнеры вложили значительные средства в покупку майнингового оборудования и строительство майнинговых ферм. Внезапно заставить их отказаться от всей этой производительности и выбрать другой путь, начиная с нуля, чтобы собрать капитал для майнинга. Это слишком сложно.

Если Ethereum просто запустит цепочку Beacon, позволяя POW и POS майнинг одновременно, то переход на версию 2.0 может оказаться довольно сложным. Это может привести к тому, что майнеры будут настаивать на POW майнинге, и ситуация станет тупиковой.

Поэтому Ethereum разработал сложность майнинга. Но изначально он был запланирован к запуску одновременно с лондонским обновлением, но его снова и снова откладывали. Почему же так?

Взрыв сложности – это, по сути, увеличение сложности майнинга для майнеров POW. И эта сложность растет по геометрической степени. То есть, достигнув определенного уровня, майнинг становится весьма сложным, и майнеры могут остаться ни с чем. Проще говоря: взрыв сложности – это дизайн, который вынуждает майнеров отказаться от POW. Если майнеры недовольны, это легко может привести к форку. Потому что суть работы Блокчейна – это “консенсус”. Кроме того, если механизм POS не решит проблемы с эффективностью подтверждения транзакций, централизацией и безопасностью; а цепочка POW из-за взрыва сложности не сможет проводить майнинг, что приведет к невозможности подтверждения транзакций и образованию сетевых пробок. Это может непосредственно привести к краху сети Ethereum. Поэтому очень важно, как использовать взрыв сложности, чтобы обеспечить плавный переход от POW к POS.

Очевидно одно: по крайней мере до взрыва сложности, производительность POS-цепи должна быть достаточной, чтобы взять на себя работу от POW, обрабатывая все транзакции. Она должна быть эффективной и одновременно удовлетворять требованиям децентрализации и безопасности.

На это, у Ethereum есть решение? Да, это решение с помощью шардирования.

4. Фрагментированная цепь.

Во многих случаях мы считаем, что стремительное улучшение производительности Ethereum 2.0 связано с переходом от POW к POS. На самом деле, POS не может напрямую снизить загруженность сети или повысить скорость обработки транзакций, а именно POS делает возможным использование шардов. Шардирование — это ключевая технология, позволяющая повысить эффективность сети и перевести блокчейн-сеть с обработки десятков или сотен транзакций в секунду на уровень десятков тысяч или сотен тысяч транзакций. Как именно эта технология улучшает масштабируемость сети?

В настоящее время у Ethereum есть только одна публичная цепочка, и блоки создаются последовательно. Таким образом, скорость создания блоков и количество транзакций, которые может записать каждый блок, определяют количество транзакций, которые Ethereum может обрабатывать в секунду. Это похоже на ситуацию в супермаркете, где открыта только одна касса. Все должны стоять в очереди на этой единственной кассе для оплаты. Если только в супермаркете нет клиентов, иначе быстро оплатить будет крайне сложно. Но если открыть несколько касс и одновременно проводить расчеты, то эффективность значительно возрастет.

Шардинг — это принцип, о котором идет речь. Для повышения скорости обработки транзакций Ethereum 2.0 разделяет единую цепочку, которая изначально несла данные и проверяла узлы, на 64 шардов, обрабатывающих транзакции одновременно. Очевидно, что такой подход значительно повысит эффективность. Однако, если каждая цепочка обрабатывает информацию отдельно, и информация не синхронизирована по всей сети, разве это не облегчает двойные траты и злоупотребления? Подход Ethereum 2.0 заключается в следующем: информация между разными шардомами взаимосвязана, что позволяет подтверждать транзакции между шардомами; также разрабатывается сигнальная цепочка в качестве основной цепочки, на которой создаются смарт-контракты для случайного распределения проверяющих узлов; 128 проверяющих узлов составляют комитет для создания блоков и распределения вознаграждений; и после создания 64 блоков сигнальная цепочка случайным образом выбирает новый круг проверяющих узлов. Это значительно снижает вероятность злоупотреблений.

Кроме того, для более строгой защиты от атак двойного расходования и злонамеренных действий узлов, Ethereum 2.0 применяет механизмы наказания к злодеям. То есть, как только будет обнаружено злонамеренное поведение узла, вся его заложенная ETH будет конфискована. Это гораздо более строгое наказание по сравнению с механизмом POW для “злодеев”.

Такая многоуровневая защита значительно повышает безопасность работы блокчейна на основе механизма POS, и он совершенно не уступает механизму POW.

04 Заключение

Тем не менее, эта технология действительно слишком сложна. Ethereum все еще находится в разработке. Полная реализация технологии шардирования и интеграция данных версии 1.0, вероятно, займет еще много времени. Поэтому будущее Ethereum 2.0 внушает надежду, но нельзя торопиться. Конкретно это будет зависеть от технического прогресса проекта Ethereum. Поэтому, когда речь идет о вложениях в цифровые валюты, мы должны подчеркивать важность команды и технологий, стоящих за токеном. Потому что технологии, хотя и кажутся далекими и неуловимыми, на самом деле очень важны для инвестирования в токен. Они являются ключевыми для того, сможет ли токен или блокчейн достичь развития. **$DOGE **$DOT