1 декабря запускается нулевая фаза Ethereum 2.0 — обновления сети второй крупнейшей по капитализации криптовалюты после биткоина. Оно решит проблемы масштабируемости и безопасности сети Ethereum, переведет ее на алгоритм консенсуса Proof of Stake (PoS), запустит шардинг, новую виртуальную машину (eWASM) и возможность стейкинга. Однако обновление не будет активировано мгновенно — оно будет развертываться поэтапно, и на его полную имплементацию уйдет от одного до двух лет. Разобрались, какие изменения произойдут в сети Ethereum на данном этапе, как будет происходить многолетний переход на PoS-алгоритм и как он отразится на развитии проекта Виталика Бутерина. 

Почему Ethereum должен обновиться

У Ethereum давние проблемы с масштабируемостью. Чем популярнее становится эфир, тем менее эффективным становится его блокчейн. Сейчас сеть Ethereum уже перегружена и не подходит для массового использования.  

В Ethereum стоимость комиссии за транзакцию определяется количеством и ценой затраченных ресурсов («газом»). Этот показатель регулируется лишь ростом цены эфира. С начала 2020 года стоимость транзакции выросла в 15.4 раза — с $0.076 до $1.173, а в сентябре достигла своего исторического максимума — $13.4. Это очень дорого для крупнейшей блокчейн-сети, которую используют сотни и тысячи проектов. 

График роста цены средней комиссии за транзакцию в сети Ethereum
График роста цены средней комиссии за транзакцию в сети Ethereum по данным Ycharts. Источник

Начавшийся в этом году бум популярности DeFi-протоколов, большинство из которых используют Ethereum, еще сильнее перегружает сеть и приводит к росту комиссий. В результате блокчейн становится слишком затратным и неэффективным для использования в децентрализованных приложениях (dApps) и в DeFi-секторе, опирающихся на мелкие транзакции. 

Ограниченность Ethereum уже сейчас мешает проекту развиваться. Если ничего не предпринять, сетью станет просто невозможно пользоваться и ее вытеснят конкурирующие блокчейны. А уж о том, чтобы использовать эфир для десятков и сотен миллионов человек, пока и говорить не приходится.

Для решения проблемы масштабирования с 2016 года разработчики Ethereum подготавливали переход сети с алгоритма консенсуса Proof of Work (PoW) на PoS-алгоритм — Ethereum 2.0. Здесь не будет майнинга, а обработкой транзакций и поддержанием работоспособности сети  займутся валидаторы. Это сделает Ethereum более масштабируемым, быстрым и выгодным. 

Каким будет Ethereum 2.0

Ethereum 2.0 — это попытка улучшить масштабируемость, безопасность и программируемость сети без ущерба для децентрализации. 

Масштабируемость и шардинг. Сейчас скорость Ethereum — 30 транзакций в секунду. 

Уже вскоре после запуска нулевой фазы обновления Ethereum сможет масштабироваться примерно до 3 000 транзакций в секунду, а после перехода к первой фазе и запуска шардинга — и до 100 000. 

Сейчас у Ethereum один блокчейн, состоящий из одной цепочки с последовательными блоками. Это безопасно, но очень медленно и неэффективно. 

Шардинг — разделение единого блокчейна на отдельные узлы (шарды), в каждом из которых транзакции будут обрабатываться параллельно. Это одно из основных новшеств Ethereum 2.0. Валидаторам нужно хранить и подтверждать данные только для того сегмента, за который они отвечают, а не для всей сети (как это происходит сегодня с PoW). Это ускоряет процесс и резко снижает требования к оборудованию.

PoS-алгоритм консенсуса и стейкинг. Сейчас в Ethereum для достижения консенсуса между майнерами используется PoW-алгоритм. В Ethereum 2.0 его заменит PoS-алгоритм.

PoW — популярный алгоритм, который используется во всех ранних блокчейнах: Bitcoin, Litecoin, Bitcoin Cash, Monero, Dash, и Zcash среди многих других. Это высокозащищенная, но очень энергозатратная и не масштабируемая консенсусная модель.

Для подтверждения транзакций в PoW специальное оборудование должно решать сложные математические задачи. Тот, кто первым решит задачу, добавляет новую транзакцию в блокчейн и получает за это вознаграждение в монетах. Этот процесс называется майнингом. 

В PoS вместо майнеров транзакции подтверждают валидаторы, которые делегируют (замораживают) монеты в мастер-ноды и получают за это вознаграждение. Этот процесс называется стейкингом. 

Он работает как банковский депозит и предоставляет крипто-инвесторам возможность получать пассивный доход. Чем больше монет заморожено, тем выше вознаграждение.  В самом начале работы сети валидаторы, как ожидается, получат примерно 20% годовых от суммы внесенных для стейкинга ETH. Позже доходность снизится и со временем может опуститься до 5%. 

Главное преимущество алгоритма PoS в том, что он гораздо более энергоэффективен, чем PoW. В нем не важна вычислительная мощность компьютера и нет огромных энергозатрат. Поэтому быть валидатором можно с любого ноутбука. 

Безопасность. Переход на PoS сделает Ethereum более безопасной экосистемой. Например, такая уязвимость PoW-алгоритма, как атака 51%, при которой злоумышленники, завладев больше чем половиной мощности сети, получают контроль над подтверждением транзакций и генерацией блоков, станет невозможной. Минимальное количество валидаторов — 16 384 — обеспечивает нужный уровень децентрализации. Для контроля за валидаторами создана специальная команда. Если валидатор попробует действовать против сети, для него предусмотрено наказание, например, лишение вознаграждения или даже заморозка депозита. В результате валидатор-злоумышленник не может навредить сети, не понеся значительных финансовых потерь. 

Когда завершится обновление ЕТН 2.0?

Обновление Ethereum может казаться простым делом, но подготовка к нему не зря заняла столько лет. Как-то Виталик Бутерин, создатель эфира, заметил, что легко разработать блокчейн, сочетающий два из трех важнейших свойств, которыми являются децентрализация, безопасность и масштабируемость. Но сложно создать блокчейн, сочетающий все три свойства без ущерба для каждого из них. Это называется трилеммой масштабирования: ради большей производительности необходимо пожертвовать децентрализацией или безопасностью. До сих пор ни один блокчейн не смог обойтись без подобных компромиссов. Ethereum 2.0 претендует стать первым блокчейном, в котором удастся добиться равнозначной комбинации всех трех свойств. 

Развертывание Ethereum 2.0 будет проходить в три этапа: Фаза 0 (разработчики любят считать с нуля), Фаза 1 и Фаза 2. Такая неспешность нужна для того, что избежать ошибок и предусмотреть все возможные проблемы. Ожидается, что на полное обновление сети уйдет около двух лет. 

Фаза 0 запустится 1 декабря 2020 года, остальные — в 2021 и 2020 годах, но точные даты пока еще не заданы. По мере развертывания апдейта планы и конкретная реализация обновлений могут быть скорректированы.

Фаза 0: Beacon Chain 

Фаза 0 — Beacon Chain — будет запущена 1 декабря.

В нулевой фазе Ethereum 2.0 будет внедрена так называемая цепочка Beacon Chain. В будущем она обеспечит поддержание консенсуса во всех параллельных блокчейнах, работающих в экосистеме Ethereum. Но пока ее задачи:

  • координировать работу новой сети, управляя реестром валидаторов и распределяя их по сегментам, над которыми они должны работать;
  • развернуть PoS;
  • заложить основу для последующих обновлений, прежде всего, шардинга;
  • проверить работу Lighthouse — клиента новой сети. 

Beacon Chain будет работать отдельно от первоначальной сети. То есть Ethereum 1.0 будет работать параллельно и продолжит функционировать на PoW-алгоритме. При этом запуск обновления не отразится на пользователях ЕТН 1.0 и децентрализованных приложений на Ethereum.

Ethereum 2.0 начнется с делегирования монет валидаторов. Для поддержания децентрализованной сети ETH 2.0 требуется минимум 16 384 валидатора. 

Пользователи, которые хотят стать валидаторами и получать процентное вознаграждение за добавление новых блоков, должны будут «заморозить» минимум 32 ЕТН ($18 442 на день публикации) и держать ноды постоянно подключенным к сети. За регулярное или слишком долгое отключение от сети валидаторы лишатся своего вознаграждения. Вывести средства можно будет только после запуска Фазы 1.5, в которой первоначальный блокчейн ЕТН 1.0 окончательно перейдет на PoS.   

Beacon Chain — это, по сути, лишь проверка работоспособности сети и тестирование возможностей PoS-алгоритма. В ней будет доступен стейкинг новых монет и возможность переводить монеты из EТН 1.0 в ETH 2.0. Но в нулевой фазе не будет транзакций, полноценной экономической активности, смарт-контрактов, децентрализованных приложений и DeFi-протоколов. 

Фаза 1: Шардинг

Фаза 1 предполагает запуск шардинга — разделения данных на несколько фрагментов, или шардов, в результате чего снижается нагрузка на сеть. Эта фаза будет запущена в 2021 году и займет около 6 месяцев.  

Первоначально ЕТН 2.0 будет развернута с 64 шардами. По идее это должно увеличить пропускную способность сети примерно в 64 раза. Позднее количество шардов может быть увеличено до 1024, что сделает сеть еще более масштабируемой.

В Фазе 1 транзакции, взаимодействие с пользовательскими адресами, смарт-контракты и децентрализованные приложения будут недоступны, но, возможно, в качестве тестов они появятся в нескольких шардах. Первоначальный блокчейн останется функционировать на PoW, а EТН 1.0 и ЕТН 2.0  продолжат работать параллельно. 

Скорость транзакций в ЕТН 1.0 увеличится до 100 000 в секунду, что гораздо быстрее скорости платежных сетей Visa и Mastercard — около 65 000 операций в секунду. Это станет возможным благодаря запуску решения второго уровня Rollup, позволяющего проводить транзакции вне основного блокчейна (в него записывается лишь результат операции). По замыслу Бутерина, вся экосистема Ethereum в краткосрочной и среднесрочной перспективе будет опираться в основном на Rollup, а также, возможно,  на другие решения второго уровня — Plasma и каналы состояния (State channels). 

Заметим, что решения второго уровня не из простых. Используя их, даже опытному и технически продвинутому пользователю легко ошибиться и потерять средства. Поэтому они могут значительно усложнить использование эфира, что не будет способствовать его популярности. Кому нужен сверхбыстрый блокчейн, если им могут пользоваться только подкованные технари? Бутерин понимает это, но отмечает, что пока у эфира нет другого выбора. По его мнению, решения второго уровня по-прежнему дают наилучшую надежду на масштабируемость Ethereum до того, как основная сеть Ethereum 2.0 станет полностью работоспособной.

Фаза 1.5: Ethereum 1.0 становится шардом новой сети и переходит на PoS-алгоритм

Фаза 1.5 — это промежуточное обновление, которое должно пройти в 2021 или 2022 году. После него первоначальная сеть Ethereum станет лишь одним из шардов новой сети и перейдет на PoS. Это поможет избежать хардфорка — разделения одного блокчейна на два разных. Первоначальный блокчейн просто станет частью нового, старые смарт-контракты сохранятся. 

После запуска Фазы 1.5 майнинг ЕТН станет невозможен, а эфир, каким мы его знаем, окончательно исчезнет и перейдет в новое состояние. 

Фаза 2: State execution

Фаза 2, окончательное обновление сети Ethereum, должна быть запущена в 2021 или 2022 году после того, как шарды станут полностью функциональными и совместимыми со смарт-контрактами. 

На заключительной фазе в сети запустятся полноценные ЕТН-адреса и транзакции, а также будут работать децентрализованные приложения и смарт-контракты. Каждый шард будет управлять отдельной виртуальной машиной (eWASM), отвечающей за исполнение смарт-контрактов.

Это будет уже полноценно работающая сеть Ethereum 2.0. Только на этом этапе валидаторы, заморозившие ЕТН при запуске обновления, смогут свободно выводить эфир из депозитного контракта. 

Ethereum после обновления: чего ждать

Долгожданное обновление Ethereum, о котором эксперты спорили столько лет, фактически уже началось. Ethereum, каким мы его знаем, довольно скоро прекратит свое существование. 

Обновление не будет быстрым и гладким. Уверены, мы еще не раз услышим новости о технических сбоях, срыве сроков, изменении первоначальных планов. 

Ethereum 2.0 действительно станет более масштабируемым и безопасным. Скорость транзакций достигнет десятков тысяч операций в секунду, проблема высоких комиссий отпадет. В таком виде Ethereum станет по-настоящему доступен для массового использования. 

Решение проблем масштабирования сети повлечет за собой более высокий спрос как на блокчейн, так и на эфир. Это, скорее всего, значительно разгонит цену ЕТН. Эфир с начала года в преддверии запуска обновления уже вырос в несколько раз. Бычий тренд вполне может сохраниться еще долго, что, конечно, не исключает краткосрочных коррекций. 

Все интеграции и обновления Ethereum 2.0 не окажут заметного влияния на работу первоначального блокчейна и на опыт пользователей. Все дополнения к будущей сети совместимы с существующей инфраструктурой. Поэтому пользователям не понадобится устанавливать новые специализированные программы, ETH останется родной монетой блокчейна. 

Стоит помнить, что до полной имплементации обновления проблемы Ethereum сохранятся. Стоимость комиссий продолжит расти, а сеть будет становиться все загруженнее. За год-два эфир вполне могут догнать конкурирующие с ним блокчейны, например, EOS, TRON или NEO. Однако мы думаем, что Ethereum все же сохранит за собой статус лидера, но определенно потеряет монополию. Впрочем, это не плохо — разнообразие и конкуренция на руку рынку. 

Переход Ethereum на PoS значительно увеличит значимость стейкинга на рынке. Из-за высокого минимального депозита должно появиться множество предложений облачного стейкинга и стейкинга посредством криптобирж. Также стейкинг может привлечь значительный приток средств от институционалов. Все это положительно отразится на цене ЕТН. 

Обновление Ethereum показывает, что эфир — развивающийся проект, разработчики которого скрупулезно подходят к решению проблем. Это окупается: Ethereum совершенствуется, пользователи верят в проект, что отражается на росте цены ЕТН.