Блокчейн Ethereum 2.0. Устройство и особенности второй криптовалюты

Криптовалюты — это не только средство хранения и обмена ценностями, но и мощный инструмент для создания новых видов приложений и сервисов, которые могут решать различные проблемы современного общества и экономики. Одним из таких инструментов является Ethereum — вторая по популярности и капитализации криптовалюта, которая не только обладает всеми плюсами блокчейн-технологии, но и предоставляет уникальную возможность для запуска различных приложений с помощью смарт-контрактов. 

В этой статье мы рассмотрим, что такое блокчейн Ethereum, как он устроен и какие его особенности, плюсы и минусы.

Что такое Ethereum. Его особенности

Эфириум — это децентрализованная сеть, которая использует технологию блокчейна для запуска самых разнообразных приложений и обработки транзакций. У него есть собственная криптовалюта под названием Ether (ETH), которая является нативным токеном, отвечающим за работу сети и оплату сетевых комиссий. Полезность блокчейна Ethereum заключается в том, что каждый может использовать эту технологию для разработки и развертывания различных приложений, которые не нуждаются в централизованном контроле.

Ключевые особенности блокчейна Эфириума:

• Ether (ETH) — это криптовалюта, которая поддерживает блокчейн-сеть Ethereum и используется для оплаты транзакций и услуг.
• Смарт-контракты — это самоисполняющиеся соглашения (компьютерные программы), которые работают на блокчейне и способны обеспечивать соблюдение правил и условий без необходимости использования посредников и контроля со стороны централизованного органа — регулятора.
• Децентрализованные приложения (DApps) — приложения, которые можно создавать и запускать поверх блокчейна Ethereum, предлагающие различные услуги, такие как финансы, игры, социальные сети и т. д. Подобные использующимся сегодня приложениям, работающим в Web2, можно построить приложения в интернете следующего поколения (Web3), но это будет намного более демократично, транспарентно и безопасно.
• Децентрализованные автономные организации (DAO) — децентрализованная организация, не имеющая центральной власти и управляемая своими членами, владеющими токенами DAO. Участники могут голосовать за предложения, которые влияют на работу и цели проекта. Технология блокчейна автоматически выполняет решения в соответствии с набором правил, закодированных в смарт-контрактах.
• Ethereum Virtual Machine (EVM) — вычислительная сеть, способная исполнять смарт-контракты в сети Эфириум. Это позволяет любому коду, написанному на любом языке, совместимому с EVM, запускать и выполнять вычисления и выполнение кода. EVM, обновлять состояние блокчейна Эфириум после добавления каждого блока. Он предназначен для обеспечения совместимости между цепочками, а также является детерминированным и безопасным.

Краткая история блокчейна Ethereum

Зарождение идеи. Виталий Бутерин, тогда 19-летний канадский программист русского происхождения, был активным участником сообщества Bitcoin и видел в нем большой потенциал. Однако он также заметил, что Bitcoin имеет ограниченные возможности для создания более сложных и функциональных приложений на базе блокчейна. Поэтому он предложил создать новую платформу, которая позволит не только проводить транзакции криптовалютой, но и запускать любые приложения на базе блокчейна с помощью смарт-контрактов. Виталий опубликовал свою идею в статье «Ethereum: A Next-Generation Smart Contract and Decentralized Application Platform» в журнале Bitcoin Magazine в конце 2013 года.

Создание команды и фондирование. Виталий объединился с другими криптоэнтузиастами и разработчиками, такими как Гэвин Вуд, Михаило Юрьевич, Джеффри Уилке, Чарльз Хоскинсон и другие, чтобы основать Ethereum Foundation — некоммерческую организацию, которая занимается развитием и поддержкой Eth. В 2014 году команда провела первоначальное предложение монет (ICO) Ethereum, в ходе которого было собрано около 18 миллионов долларов и выпущено 72 миллиона единиц криптовалюты ETH. В этом же году Гэвин Вуд опубликовал свой желтый лист (yellow paper), в котором описал EVM) для запуска приложений на Эфириуме.

Запуск сети и развитие экосистемы. 30 июля 2015 года был запущен первый вариант блокчейна Ethereum, названный Frontier. Это была экспериментальная версия сети, которая позволяла разработчикам тестировать и развивать свои приложения на Ethereum. В этот период был создан первый крупный проект на Ethereum — Decentralized Autonomous Organization (DAO). DAO собрал более 150 миллионов долларов от своих участников и стал самым успешным ICO в истории криптовалют. Однако DAO был взломан хакером, который украл около 50 миллионов долларов в ETH. Это вызвало огромный скандал и споры в сообществе Ethereum о том, как поступить с украденными средствами. В результате было принято решение провести хардфорк (hard fork) — разделение сети на две части: Ethereum (ETH) и Ethereum Classic (ETC). Первая часть вернула украденные средства своим владельцам, а вторая сохранила исходный код и историю транзакций.

В последующие годы Ethereum продолжал улучшать свою технологию и экосистему, запуская новые обновления сети, такие как Homestead, Metropolis и Istanbul, которые вводили различные оптимизации, новые функции и улучшения безопасности. Также на Ethereum появлялось все больше новых и успешных проектов, таких как Uniswap, MakerDAO, CryptoKitties и другие.

Переход на Proof-of-Stake. в 2020 году Ethereum начал переход на четвертый и последний этап развития, названный Serenity. Этот этап предполагает переход на консенсус Proof-of-Stake (PoS) и внедрение шардинга. Эти меры должны были повысить эффективность, безопасность и масштабируемость блокчейна, а также снизить потребление энергии и выбросы углерода. Этот этап был разделен на несколько фаз, которые завершились в 2022 году запуском Ethereum 2.0.

Данный этап развития Ethereum был разделен на три фазы:

• Переход от PoW к PoS. Это означает, что Ethereum для поддержания сети больше не нужно тратить много энергии на вычисления, а достаточно иметь определенное количество токенов ETH и залочить их на специальном счету.
• Введение шардинга, то есть разделения сети на 64 подсети (шарды), которые могут обрабатывать транзакции параллельно, а не последовательно. Это увеличивает пропускную способность сети и позволяет обслуживать больше пользователей и приложений.
• Слияние существующего блокчейна Ethereum (ETH1) с новым блокчейном Ethereum 2.0 (ETH2). После этого ETH1 стал одним из шардов ETH2. Таким образом, все смарт-контракты и транзакции, которые были разработаны для ETH1, будут продолжать работать и в новой сети ETH2.

Как устроен новый блокчейн Ethereum 2.0

Шардинг. В основе обновленной версии Ethereum 2.0 совершенно новый блокчейн под названием Beacon Chain. Он использует так называемый Sharding для повышения производительности и скорости обработки транзакций. По сути, это подразумевает создание дополнительных (параллельных) цепочек блокчейнов — шардов, которые как бы «прикрепляются» к основной цепочке (в данном случае — Beacon Chain). 

Это означает, что вы больше не полагаетесь на один блокчейн для обработки операций и можете распределить обработку транзакций между несколькими цепочками. Например, у вас может быть один шард исключительно для протоколов DeFi, еще один для виртуальных миров, еще один для Real World Assets (RWA) и т.д.

Proof-of-Stake. В оригинальном (старом) Ethereum новые токены ETH выдавались в качестве вознаграждения майнерам, которые направляют свои вычислительные мощности (обычно в виде специализированного оборудования для добычи криптовалюты) на проверку транзакций путем решения криптографических головоломок в блокчейне Ethereum. Этот процесс называется майнингом, а процесс достижения консенсуса — Proof-of-Work (PoW). Так раньше работал Эфир, и так сейчас работает Биткоин.

После перехода Ethereum 2.0 на Proof-of-Stake процесс добычи новых токенов поменяли на стейкинг. Стейкинг — это способ поддержать работу и безопасность сети, заблокировав свои токены ETH на специальном счету. За это вы получаете вознаграждение в виде новых токенов ETH. Стейкинг позволяет сети выбирать валидаторов, которые создают и подтверждают новые блоки. Валидаторы — это участники сети, которые запускают специальное программное обеспечение на своих компьютерах (узлах) и имеют не менее 32 ETH на стейке. 

Для обычного пользователя стейкинг — это блокчейн аналог банковских депозитов. Вы «замораживаете» свои криптовалюты на специальном кошельке в блокчейне. И точно так же, как банк использует ваши средства для предоставления кредитов и получения прибыли, ваша криптовалюта используется для обеспечения работы сети и проверки транзакций. Вознаграждение за участие в стейкинге состоит из процентов, которые начисляются на ваш баланс за вашу помощь в обеспечении работоспособности сети, подобно процентам, которые вы получаете в банке.

Чтобы начать стейкинг эфира, вам нужно: 

1. Иметь не менее 32 ETH на своем кошельке, который поддерживает стейкинг. 
2. Запустить узел валидатора на своем компьютере или воспользоваться сторонним сервисом, который предоставляет такую возможность. 
3. Перевести свои ETH на контракт депозита, который заблокирует их на стейке. 
4. Следить за работой своего узла и поддерживать его в онлайне, чтобы не потерять часть своего стейка из-за ошибок или пропусков блоков.

Сравнение Ethereum 1.0 и Ethereum 2.0

Плюсы и минусы Ethereum 2.0

Ключевые преимущества блокчейна Эфириум:

• Универсальность. Ethereum позволяет создавать разнообразные приложения и сервисы, которые могут решать различные задачи и потребности. Например, на Эфириум можно создавать децентрализованные финансовые продукты, социальные сети, игры, цифровые идентификаторы, организации без управления и многое другое. Сеть также поддерживает множество других криптовалют и токенов, которые могут быть интегрированы с приложениями на платформе.
• Инновационность. Ethereum — это одна из самых передовых и развивающихся платформ в сфере блокчейна и криптовалют. Создатели и разработчики Эфириум постоянно работают над улучшением и обновлением платформы, внедряя новые функции и возможности. 
• Открытость. Ethereum — это открытая и децентрализованная сеть, которая не контролируется ни одной центральной организацией или властью. Это означает, что каждый может присоединиться к сети, создавать и использовать приложения, а также вносить свой вклад в развитие платформы. Сеть также обеспечивает прозрачность и доступность всех транзакций и данных, хранящихся в блокчейне.
• Надежность. Ethereum использует консенсусный алгоритм доказательства ставки (Proof-of-Stake), который обеспечивает безопасность и стабильность сети. Этот алгоритм защищает сеть от атак и манипуляций, требуя от участников сети держать и ставить свои токены ETH, чтобы подтверждать транзакции и получать вознаграждения. Этот алгоритм также снижает энергопотребление и экологический след сети по сравнению с алгоритмом доказательства работы (Proof-of-Work), используемым в биткоине.

Ключевые недостатки блокчейна Ethereum:

• Сложность. Ethereum — это сложная и техническая платформа, которая требует от пользователей и разработчиков определенных знаний и навыков. Для создания и запуска приложений на Эфириум необходимо изучать специальный язык программирования Solidity, а также понимать принципы работы блокчейна и смарт-контрактов. Для использования приложений на Ethereum необходимо иметь кошелек для хранения и отправки токенов ETH, а также уметь взаимодействовать с различными интерфейсами и протоколами.
• Неопределенность. Ethereum — это экспериментальная и динамичная платформа, которая подвержена рискам и нестабильности. Сеть Эфириум может столкнуться с техническими сбоями, ошибками, уязвимостями, атаками, форками и другими непредвиденными событиями, которые могут повлиять на ее работу и ценность. Кроме того, сеть Ethereum подвержена регуляторному и юридическому давлению, которое может ограничить или запретить ее использование в некоторых странах или регионах.
• Конкуренция. Ethereum — это не единственная платформа, которая предлагает создание и запуск децентрализованных приложений и сервисов на базе блокчейна. Существует множество других платформ, таких как Cardano, Polkadot, BNB, Solana и другие, которые конкурируют с Эфириум за внимание и доверие пользователей и разработчиков. Некоторые из этих платформ могут предлагать более высокую производительность, низкую стоимость, лучшую совместимость или другие преимущества по сравнению с Ethereum.

Краткие выводы

Ethereum 2.0 представляет собой эволюцию блокчейна Ethereum, созданного в далеком 2015 году. Обновленный протокол обещает решить множество проблем, с которыми столкнулась его предыдущая версия. Одной из главных особенностей является переход от механизма доказательства работы (PoW) к доказательству доли (PoS), что обещает повысить масштабируемость и энергоэффективность сети. Также Ethereum 2.0 предлагает улучшенные механизмы безопасности, более быстрые транзакции и возможность стейкинга для пользователей, что делает его значимым этапом в развитии криптовалюты и блокчейн-технологии в целом.