Путь к Ethereum 2.0. Часть 1: Новый алгоритм консенсуса
Разбираем, что произойдет в сети Ethereum 3 января 2020 года.
Добавить в закладки
Масштабные обновления, или хардфорки — один из важных методов развития блокчейн-сетей. Если коротко, то хардфорк — это блокчейн с новыми правилами работы, который запускается параллельно существующему, и в него переходят участники из прежней сети. Любой сторонний разработчик может организовать хардфорк существующей сети, но поддержат ли его участники «оригинала» — большой вопрос. В случае Ethereum «переход» будет согласован с предложениями сообщества, поэтому в консенсусе вокруг грядущего обновления сомневаться не приходится.
Ethereum — это инфраструктура, «мировой компьютер», который служит основой для создания множества приложений и программ. Поэтому дискуссия о будущих обновлениях сети имеет для него ключевое значение. Основные шаги развития Ethereum изложены в его дорожной карте, которая постоянно дорабатывается. Ethereum — публичный блокчейн, и развитием его кода занимается сообщество разработчиков.
Перспективы развития Ethereum изложены в «дорожной карте», составленной командой проекта во главе с Виталиком Бутериным. Сейчас работа направлена на решение задачи «трилеммы». Она заключается в том, что в блокчейне Ethereum необходимо совместить три основные характеристики: безопасность, децентрализацию и масштабируемость, тогда как существующие блокчейн-сети обладают только двумя свойствами из трех.
Решение этой задачи разделено на несколько стадий, каждое из которых привносит определенные изменения. Кульминацией этого движения должна стать имплементация обновления Serenity, которую также называют Ethereum 2.0. Главные улучшения, которые должны произойти — это переход от алгоритма валидации «Доказательства работы» (Proof-of-work, PoW) к «Доказательству владения долей» (Proof-of-stake, PoS), внедрение шардинга и eWasm.
Изначально обновление Serenity было намечено на 2019 год, но его неоднократно переносили. Недавно разработчики раскрыли новые планы — переход на Serenity будет осуществлено в несколько этапов. Релизация первой фазы намечена на 3 января 2020 года — годовщину генезис-блока в сети Биткоина. Судя по всему, эта дата окончательна.
PoS — что это?
Сейчас валидация транзакций в Ethereum происходит по тому же принципу, что и в Биткоине — с помощью алгоритма «Доказательство работы». Он предполагает валидацию блоков с использованием вычислительных мощностей компьютеров. С одной стороны, это безопасный способ. Однако он не позволяет должным образом масштабировать сеть, то есть, достичь высокой пропускной способности, высокой скорости и дешевизны транзакций. Для Ethereum это ключевой момент, поскольку, как сказано выше, его смысл работы заключается в том, чтобы в сети было как можно больше пользователей.
Для решения этой задачи Ethereum планирует перейти на новый алгоритм консенсуса — «Доказательство владения», или PoS. В отличие от PoW, новый алгоритм не требует использования аппаратной мощности для подтверждения блоков. Протокол будущего PoS-алгоритма в Ethereum назван Casper.
Майнеров сменят валидаторы. Это пользователи с определенным количеством монет в специальном кошельке. По сути, они будут получать вознаграждения за то, чтобы кошелек находился онлайн, и чтобы на нем хранились монеты. Исполнение нового алгоритма не потребует работы дорогостоящего оборудования, а только знаний по установке и управлению нодой.
PoS — когда?
Чтобы перейти от майнеров к валидаторам, команда Эфириума разработает специальный депозитный контракт. Его планируется официально представить на конференции Devcon, которая пройдет в Японии 8-10 октября. До этого разработчики намереваются привлечь как минимум 2 миллиона монет эфира на депозитные контракты. 3 января 2020 года будет запущен генезис-блок новой сети.
PoS — зачем?
Внедрение «Доказательства владения» необходимо по нескольким причинам.
Во-первых, из-за PoW майнинг постепенно становится непривлекательным делом. Из-за постоянного роста сложности вычислений майнеры вынуждены постоянно обновлять оборудование и увеличивать энергоемкость. Они зависимы от источников энергии. Кроме того, аппаратный майнинг имеет тенденцию к централизации — если раньше майнерами были множество пользователей, державших домашние фермы, то сейчас эффективными являются только крупные центры обработки данных.
Во-вторых, при PoW не всегда совпадают интересы майнеров и пользователей. Чтобы окупить затраты на работу, майнерам важно, чтобы цены на криптовалюту непрерывно росли. Однако рыночные условия этого не позволяют. Нельзя также забывать, что в правила протокола заложено снижение вознаграждения для майнеров.
В-третьих, хотя в теории механизм консенсуса PoW был придуман для создания децентрализованной системы нод, так как она уязвима к «атаке 51%», по факту сейчас 5 майнинг-пулов контролируют две трети сети хэшрейта Биткоина. В сети Ethereum 4 майнинг-пула контролируют более 70% хэшрейта.
В следующей части читайте о системе организации валидаторов, шардинге и новом формате виртуальной машины eWasm.
Смена алгоритма Ethereum на PoS и его влияние на курс
Виталик Бутерин постоянно говорил о том, что он задумывал блокчейн эфириума как платформу, работающую на консенсусе PoS. Но на момент запуска этот алгоритм не был отработан и работал нестабильно. Поэтому он выбрал технологию PoW. Но сейчас разработчики уже запустили обновления, цель которых — смена алгоритма Ethereum на PoS. Аналитики в один голос утверждают, что это приведет к сильному росту курса ETH и возможному флиппингу. Почему PoS влияет на цену криптовалюты?
Особенности алгоритма и влияние на цену эфира
Алгоритм PoW предусматривает решение сложных математических задач майнерами. Участник блокчейна, который первым найдет ответ, получает право на присоединение блока к цепочке. То есть именно он забирает вознаграждение за это действие. Минус такого подхода в том, что для поддержания работы блокчейна нужно тратить много электроэнергии, а криптофермы выделяют огромное количество тепла. Это наносит существенный вред экологии.
Консенсус PoS или доказательство владения — это способ формирования блокчейна, для которого достаточно иметь определенную сумму в криптовалюте на счету. Для эфириума нужно заблокировать на кошельке монеты эфира. Коины выступают в качестве залога, а также изымаются при нарушении валидатором установленных правил.
Очевидные минусы консенсуса PoW заставили разработчиков эфириума ускорить переход на алгоритм «доказательства владения». Этому способствовали несколько факторов:
- во-первых, существенное увеличение нагрузки на блокчейн эфира из-за роста популярности этой платформы среди пользователей;
- во-вторых, высокие комиссии в сети эфира, которые вынуждены платить пользователи за ускорение транзакций в системе;
- в‑третьих, усиление давления общественности, которая борется за отмену или уменьшение вредного для экономики майнинга.
Эфир и так считается более «зеленой» валютой по сравнению с BTC. В один блок пакуется больше транзакций, то есть каждая из них оставляет меньший углеродный след. Однако после перехода на PoS затраты энергии снизятся на 99%. То есть крипта станет одной из наиболее «экологически чистых».
Смена алгоритма Ethereum на PoS будет способствовать росту курса ETH по отношению к другим валютам. Процесс запущен еще в декабре 2020 года. Ожидается, что он будет завершен в течение 2022 года. Уже сейчас цепочка PoS работает, а также позволяет зарабатывать деньги валидаторам методом стекинга.
Но для получения дохода от хранения крипты нужно заморозить в сети ETH2 сумму в 32 ETH и получить от нее прибыль после перехода на протокол второй версии. Размер вознаграждения будет зависеть от количества валидаторов на тот момент.
Сейчас у инвесторов есть шанс приобрести эфир по относительно низкой цене и получить прибыль на росте курса после перехода на Ethereum 2.0.
Доказательство владения (PoS)
Ethereum переходит к механизму консенсуса, называемому доказательством владения (Proof-of-Stake, PoS), с консенсуса доказательства работы (Proof-of-Work, PoW). Этот переход планировался, поскольку он — ключевая часть стратегии сообщества по масштабированию Ethereum с помощью обновлений. Однако переход к PoS является более сложной технической задачей, чем использование относительного простого PoW для достижения консенсуса в сети.
Прежде чем начать
Чтобы лучше понять эту страницу, мы рекомендуем сначала ознакомиться с механизмами консенсуса.
Что такое доказательство владения (PoS)?
Доказательство владения (proof-of-stake, PoS) — это механизм консенсуса, используемый блокчейн-сетями для достижения консенсуса в распределенной системе.
PoS требует от пользователей вкладывать свои ETH, чтобы стать валидаторами в сети. Валидаторы несут ту же ответственность, что и майнеры в случае с доказательством работы: упорядочение транзакций и создание новых блоков, чтобы все узлы могли согласовать состояние сети.
У доказательства владения есть много преимуществ по сравнению с доказательством работы:
- Выше энергоэффективность: не нужно использовать много энергии для майнинга блоков
- Ниже порог для входа, уменьшение требований к оборудованию: нет необходимости в дорогом оборудовании, чтобы иметь возможность создавать новые блоки
- Больше защита от централизации: доказательство владения должно увеличить количество узлов в сети
- Больше поддержка цепей-осколков: ключевое улучшение для масштабирования сети Ethereum
Доказательство владения, стейкинг и валидаторы
Доказательство владения является базовым механизмом, который дает возможность стать валидатором при достаточном залоге. В Ethereum пользователи должны заложить 32 ETH, чтобы стать валидаторами. Валидаторы выбираются случайным образом для создания блоков и отвечают за проверку и подтверждение блоков, которые они не создавали. В качестве стимула для правильной проверки также используется залог пользователей. Например, пользователь может потерять часть своего залога, если будет вне сети (поскольку не сможет выполнять свою функцию — подтверждение блоков), или даже весь залог из-за преднамеренного сговора.
Как работает доказательство владения в сети Ethereum?
В отличие от доказательства работы валидатору в системе с доказательством владения не нужны большие вычислительные мощности, поскольку валидаторы, проверяющие очередной блок, выбираются случайно и между собой не конкурируют. Валидатор не добывает блок, а просто создает его, если он (случайно) был выбран проверяющим, в противном случае он проверяет созданный другим валидатором блок. Данная проверка называется аттестацией. Аттестация означает, что валидатор подтверждает правильность блока. Валидаторы получают вознаграждение за предложение новых блоков и за аттестацию прошлых.
За аттестацию неправильных, злонамеренных блоков вы будете терять свой залог.
При замене доказательства работы на доказательство владения возникнет дополнительная сложность с цепочками осколков. Это отдельные блокчейны, которым тоже нужны валидаторы для обработки транзакций и создания новых блоков. План состоит в том, чтоб будет 64 цепочки осколков, и у них у всех должно быть единое понимание состояния сети. В результате необходима дополнительная координация, которую будет выполнять Beacon Chain.
Сеть Beacon Chain получает информацию о состоянии осколков и делает ее доступной для других цепочек осколков, чтобы сеть могла оставаться синхронизированной. Сеть Beacon также будет управлять валидаторами, начиная с регистрации поставленных ими депозитов до выдачи наград и штрафных санкций.
Вот как это все работает.
Как происходит проверка
Когда вы отправляете транзакцию в осколок, за добавление вашей транзакции в блок осколка будет отвечать валидатор. Валидаторы для предложения новых блоков выбираются алгоритмически сетью Beacon.
Если валидатор не выбран для предложения нового блока осколка, он должен аттестовать предложение друг