Путь к Ethereum 2.0. Часть 1: Новый алгоритм консенсуса

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.

[post id="22541"]

В следующей части читайте о системе организации валидаторов, шардинге и новом формате виртуальной машины eWasm.