За свою историю блокчейн-сеть Ethereum пережила множество событий, как незначительных, вроде небольших обновлений Ethereum 1.0, так и серьезных изменений, затронувших ее фундаментальные принципы, в том числе переход сети от механизма консенсуса PoW (Proof-of-Work, майнинг) к PoS (Proof-of-Stake), или Ethereum 2.0. Однако насколько Ethereum 2.0 лучше Ethereum 1.0 и в чем их основные отличия?
Эта статья прольет свет на то, что представляют собой версии сети Ethereum 1.0 и 2.0, их основные отличия, а также на то, как сеть будет развиваться в будущем.
Ключевые Выводы
- Главной особенностью Ethereum 1.0 является использование механизма консенсуса Proof of Work.
- С появлением Ethereum 2.0 стало возможным увеличить масштабируемость сети и перейти на протокол Proof of Stake.
- Будущее сети Ethereum — за стейкингом, который будет поддерживать процесс подтверждения новых блоков в ней.
Что такое Ethereum 1.0?
Ethereum 1.0 (или Ethereum mainnet) — версия блокчейн-сети, работающая на основе протокола PoW и позволяющая добывать токены ETH. В общем виде эта версия представляет собой весь период существования сети с момента запуска Ethereum в 2015 году и включая все обновления и хард форки до момента значительного обновления, произошедшего 15 сентября 2022 года, когда блокчейн-монеты перешли с механизма консенсуса PoW на PoS. PoS предполагает проверку транзакций с помощью стейкинга, который представляет собой процесс хранения монет Ethereum на криптовалютном кошельке для поддержки всех операций на блокчейне. Это позволило кардинально изменить базовую эффективность сети, повысить ее безопасность и масштабируемость.
За время существования Ethereum 1.0 сеть пережила множество хард форков, претерпевая с каждым обновлением различные изменения, большинство из которых были направлены в основном на увеличение пропускной способности сети в части транзакций Ethereum, снижение стоимости комиссии и повышение безопасности для предотвращения хакерских атак, которые периодически случались в истории монеты. Ethereum 1.0 был проектом, целью которого было как экспериментирование с механизмом консенсуса PoW, так и проверка возможности перехода на другой механизм консенсуса (PoS) — решение, которое было принято после неудачных попыток масштабировать сеть таким образом, чтобы она соответствовала техническим нормам в отношении скорости транзакций и безопасности.
После шанхайского обновления блокчейн-сеть Ethereum позволила всем держателям монет выводить их из стейкинга для возможности реинвестирования.
Что такое Ethereum 2.0?
В сети Ethereum 2.0 происходит масштабное обновление ее фундаментальных принципов, направленное на улучшение масштабируемости и получившее название «Слияние» (англ. Merge), что является первым в истории криптовалютного мира прецедентом перехода действующего блокчейна с алгоритма Proof-of-Work на Proof-of-Stake. Если раньше майнеры выравнивали новые блоки на блокчейне Ethereum, то после «Слияния» держатели цифровых монет обеспечивают работоспособность блокчейна и получают за это вознаграждение.
В рамках обновления Ethereum 2.0 планируется поэтапный переход сети от одного механизма консенсуса к другому. Дорожная карта содержит три основных этапа имеуемых Beacon Chain, Merge и Sharding.
Обновление Beacon Chain — это координационный механизм новой сети, отвечающий за создание новых блоков, проверку их валидности и вознаграждение валидаторов ETH за обеспечение безопасности сети. Шардинг — разделение базы данных на части для увеличения емкости; эта технология уже используется в программировании. В контексте Ethereum шардинг снижает нагрузку на сеть и увеличивает количество транзакций за счет создания новых цепочек, известных как «шарды». Это позволит значительно увеличить количество транзакций и емкость данных в сети.
Каковы ключевые различия между Ethereum 1.0 и Ethereum 2.0?
Сеть Ethereum Coin Network была первой в истории, которая претерпела столь кардинальные изменения в своих принципах работы. Обновление Merge полностью изменило облик блокчейна, дав ему новую жизнь и возможность разрабатывать новые технологические решения на основе новой «начинки». В любом случае, обновление принесло пользу сети, улучшив ее во многих отношениях. Давайте посмотрим ниже на фундаментальные различия между обновлениями Ethereum 1.0 и Ethereum 2.0 в отношении блокчейна, безопасности и других параметров.
Протокол Консенсуса
Первое и самое важное различие между двумя версиями сети — это используемый протокол консенсуса. В Ethereum 1.0 используется механизм Proof of Work, который предполагает добычу новых блоков ETH для подтверждения транзакций и верификации данных блокчейна. В свою очередь, в Ethereum 2.0 используется механизм консенсуса Proof of Stake, при котором владельцы токенов получают вознаграждение за владение монетами, которые используются в качестве инструментов для поддержания сети.
Концепция Блокчейна
Чтобы понять разницу между двумя обновлениями в рамках данного критерия, необходимо понимать, что блокчейн представляет собой цепочку блоков, которые проверяются с помощью вычислительных мощностей майнингового оборудования. Ethereum 1.0 — это классическая модель сети блокчейн, в которой цепочка блоков непрерывна и последовательна, содержит закодированную информацию обо всех транзакциях. Ethereum 2.0 — это новая модель функционирования системы блокчейн, в которой она разделена на небольшие части, называемые цепочками шардов, что позволяет обрабатывать транзакции не последовательно, а параллельными цепочками.
Безопасность
Ethereum 1.0 следует традиционным правилам блокчейна PoW, когда значимый игрок контролирует всю активность сети во время майнинга, владея более чем 50% вычислительной мощности сети, что теоретически может привести к уязвимостям, например к 51% атак. Эта особенность механизма PoW вызывала серьезные опасения на протяжении всего времени существования монеты, представляя собой риск для безопасности.
В протоколе Ethereum 2.0 нет майнеров, контролирующих блокчейн, что делает невозможным контроль над мощностью майнинга. Для работы сети с новым протоколом консенсуса требуется около 16 000 валидаторов, что делает ее более децентрализованной, безопасной и менее подверженной манипуляциям.
Скорость
Скорость транзакций в сети — один из важнейших показателей производительности сети. В Ethereum 1.0 сеть могла поддерживать только около 30 транзакций в секунду, что приводило к задержкам и перегрузкам.
По официальным данным, производительность Ethereum 2.0 составляет 100 000 транзакций в секунду. Такой прирост был достигнут за счет внедрения цепочек шардов. Более того, применение решений второго уровня, таких как роллапы, а также различных сайдчейнов позволит в будущем достичь еще более высоких скоростей транзакций как внутри экосистемы Ethereum, так и в сторонних сетях. В частности, считается, что кардинальные изменения в сети может принести шардинг. Концепция шардинга заключается в разделении сети на несколько секций, которые могут работать частично независимо друг от друга. Разделение блокчейна на различные секции позволяет значительно увеличить количество обрабатываемых транзакций.
Энергия
Использование консенсуса POW в Ethereum 1.0 предполагает применение майнингового оборудования — компьютерной техники с видеокартой или майнинговой фермы для осуществления процесса добычи. Майнинговая ферма — это комплекс, состоящий из множества взаимосвязанных машин, использующих мощные видеокарты для выполнения больших объемов вычислительной мощности. Майнинг имеет множество негативных последствий, включая чрезвычайно высокое энергопотребление, экологические риски, высокую стоимость оборудования и не самую лучшую безопасность.
Использование консенсуса PoS в сети Ethereum 2.0 позволяет отказаться от привлечения майнеров для добычи новых блоков, заменив их валидаторами, подтверждающими транзакции. Новая модель не требует использования специального высокотехнологичного и сложного оборудования, что позволяет избежать проблем с высоким энергопотреблением, как в случае с PoW. Весь процесс добычи новых монет упрощается благодаря стейкингу, когда пользователи хранят свои монеты внутри блокчейна и получают вознаграждение в виде комиссии сети.
Масштабируемость
Масштабируемость необходима электронным системам, системам программного обеспечения и базам данных, маршрутизаторам, сетям и т.д., если они должны работать при больших нагрузках. Система называется масштабируемой, если она способна увеличивать производительность пропорционально дополнительным ресурсам. Масштабируемость можно оценить через отношение прироста реализации системы к приросту используемых ресурсов. Чем ближе это отношение к единице, тем лучше. Масштабируемость также означает увеличение дополнительных ресурсов без структурных изменений центрального узла системы.
Как уже было сказано выше, Ethereum 1.0 имел множество ограничений, которые в будущем могли создать проблемы, влияющие на масштабируемость сети. Ethereum 2.0 решает все эти проблемы, внедряя PoS и цепочку шардов.
Тарифы на Газ
В Ethereum 1.0 для обработки большого потока транзакций необходимо было платить высокую комиссию за газ. В частности, в Ethereum 2.0 с появлением обновления London было реализовано множество решений, призванных сделать транзакции в Ethereum более предсказуемыми для пользователей за счет пересмотра механизма комиссии. Начиная с обновления сети London, каждый блок имеет базовую комиссию — минимальную стоимость единицы газа для включения, рассчитываемую сетью на основе спроса на место в блоке. К основным улучшениям, представленным в данном изменении, относятся более точное прогнозирование комиссии за транзакции, более быстрая обработка транзакций в целом, а также компенсация за выпуск новых ETH путем сгорания доли комиссии за транзакции.
Перспективы Развития Сети Ethereum
Сегодня, после обновления Ethereum Shanghai, в сети Ethereum 2.0 отсутствует майнинг, то есть подтверждение блоков происходит за счет делегирования пользователями своих монет мастер-узлам. Эти ETH замораживаются, а в качестве вознаграждения пользователи получают часть новых монет. После перехода сети с одного алгоритма на другой принципы работы полностью изменились, что теперь позволяет подтверждать транзакции менее затратно и более безопасно, а пользователям получать пассивный доход от хранения цифровых валют.
Решения второго уровня, такие как Optimistic— и Validity-роллапы, использующие технологию доказательства нулевого разглашения, как ожидается, станут ключевым инструментом в формировании будущего Ethereum. Они позволят проводить бездоверительные, комплексные и доступные транзакции в гораздо больших масштабах. Валидные ролловеры имеют важное преимущество перед оптимистичными ролловерами — они быстро выполняются. Кроме того, не так давно в дорожную карту Ethereum были внесены изменения, предусматривающие поддержку именных роллапов на уровне блокчейна.
Ethereum будет стремиться к еще большей масштабируемости, предлагая новые решения для улучшения работы сети, а именно ускорения транзакций, повышения безопасности и общей эффективности блокчейна. Будущее масштабируемости блокчейна предполагает выполнение сложных децентрализованных приложений на основе сетей второго уровня или рекурсивных свертываний. Это, в свою очередь, может привести к практически бесконечному масштабированию при децентрализации и обеспечении безопасности блокчейна первого уровня. Таким образом, в долгосрочной перспективе сети первого уровня станут расчетным уровнем, а сложные децентрализованные приложения просто переместятся в сети второго уровня.
Ethereum — это живой, развивающийся проект, разработчики которого методично работают над устранением его недостатков и нацелены на долгосрочное развитие. Они постоянно обходят ограничения сети, обновляют инструменты разработки, утверждают новые актуальные стандарты EIP. У разработчиков Ethereum уже есть планы, куда пойдет Ethereum после обновления. Такой подход приносит свои плоды — экосистема развивается, несмотря на проблемы масштабирования. Конечно, полный переход на версию 2.0 вряд ли будет гладким — сбои неизбежны. Но долгожданное обновление не решит в одночасье проблемы с масштабированием и дорогими комиссиями.
Новая сила, которая изменит Ethereum и обуздает его, — это стейкеры или валидаторы. Стейкеры гораздо больше зависят от курса ETH, чем майнеры, поскольку им приходится постоянно держать монеты в своих кошельках. Как правило, к стейкерам можно отнести тех, кто перевел свои ETH в пулы для стейкинга или на соответствующий счет на бирже. Но за работу своих монет в блокчейне будет отвечать оператор пула/биржи, который запускает и обслуживает узлы валидатора транзакций. После окончательного перехода на PoS валидаторы не только возьмут на себя функции майнеров по подтверждению транзакций и выпуску новых монет — они станут, по сути, единственной силой, контролирующей как работу самого блокчейна, так и принятие архитектурных изменений и технических обновлений.
Заключение
Сеть Ethereum, претерпевая масштабные изменения, движется к тому, чтобы стать универсальным инструментом для запуска новых проектов с использованием смарт-контрактов, что еще больше ускорит развитие криптопространства. Работая по новому алгоритму, предполагающему ставку на Ethereum, сеть станет безопаснее, эффективнее и быстрее, что позволит разработать новые методы взаимодействия финансового сектора с миром криптотехнологий.
