V poslední době si můžeme podle rychle rostoucích poplatků za transakci všimnout, že s přibývajícím počtem uživatelů má Ethereum problémy se škálováním.
Do Ethereového blockchainu se vejde jen omezené množství transakcí za sekundu. Aktuálně to je mezi 10 a 20 operacemi za sekundu v závislosti na jejich složitosti. To pro síť, která poskytuje platformu pro mnoho dalších kryptoměn, decentralizovaných kontraktů a aplikací a celkově slouží jako základ pro DeFi, není mnoho.
V posledních letech se toto množství snažili vývojáři zvýšit pomocí zvyšování tzv. block gas limitu, který udává, kolik transakcí se do bloku vejde. To však nárůstu nových uživatelů ani zdaleka neodpovídalo, a proto se cena poplatku za transakci v některých dnech vyšplhala až k 70 dolarům, přičemž složitější operace pak mohly stát i násobně více.
Tento problém se snaží řešit nová verze Etherea: Ethereum 2.0, často také označované jako Serenity. Oproti původní verzi Etherea se liší ve dvou hlavních znacích:
- Prvním rozdílem je, že k těžbě nepoužívá Proof of Work, ale validuje transakce pomocí algoritmu Proof of Stake.
- Druhým je, že přináší takzvané "Shard Chains", mezi které by se měl rozložit provoz sítě.
Díky přechodu na ETH 2.0 by mělo být možné zpracovat řádově větší množství transakcí a na základě toho také snížit poplatky. Není ale dopředu možné odhadnout, jak moc se poplatky sníží. Roli v tom hraje nejen úspěšnost přechodu, ale také rostoucí počet uživatelů a jejich transakcí, využívání složitějších kontraktů, atp.
Zároveň by mohlo ETH 2.0 šetřit velké množství energie, protože Proof of Stake oproti systému Proof of Work k ověření transakce neřeší žádné složité matematické operace, které jsou svou vysokou energetickou náročností tak známé.
Obsah tohoto článku
Fáze přechodu na Ethereum 2.0
Přechod na nový algoritmus ověřování transakcí a přidání Shard Chainů je velmi komplikovaná operace a proto je rozdělena do několika fází, které ani nemají předem známé datum. Kvůli své komplexnosti byla navíc implementace některých novinek i posunuta. Například spuštění Fáze 0 byla odložena hned několikrát.
- Fáze 0 byla spuštěna 1. prosince 2020. Byl v ní spuštěn takzvaný Beacon Chain, který bude ověřován pomocí systému Proof of Stake. Zároveň byla pro uživatele spuštěna možnost “stakování”. Beacon chain běží paralelně s původním blockchainem Etherea.
- Fáze 1 by měla implementovat takzvané “Shard Chainy”. Jedná se o 64 nezávislých blockchainů, mezi které by se měl rozložit provoz, který se aktuálně koncentruje pouze do jednoho.
- Fáze 1.5 si klade za úkol sloučit původní blockchain fungující na Proof of Work a nový Beacon chain operující na Proof of Stake. Uživatelé by tuto změnu neměli poznat, nemusí ani převádět mince mezi starým a novým blockchainem, protože budou ve výsledku sloučeny do jednoho.
- Fáze 2: poté, co budou úspěšně implementovány všechny funkcionality, které jsou popsány v předchozích fázích, by mělo být možné vylepšit účty, transakce a smart kontrakty.
- Na základě všech těchto změn by mělo Ethereum přejít do své finální podoby Ethereum 2.0: Serenity.
Jaké jsou rozdíly v ověřováni pomocí Proof of Work a Proof of Stake?
Proof of Work
V systému Proof of Work jsou transakce ověřovány pomocí těžby. Těžení je v podstatě počítání jednoduchých matematických hádanek, které zajišťuje bezpečnost sítě. Ačkoli je hádanka ve svém principu poměrně jednoduchá, než dojde těžař k výsledku, musí vyzkoušet obrovské množství možností.
Nejrychlejší řešitel pak získá právo zapsat daný blok za starší bloky v blockchainu a za to získá příslušnou odměnu. Více informací se dozvíte např. v našem článku jak se těží bitcoiny.
Proof of Stake
V Proof of Stake validují transakce samotní uživatelé. Pokud se chce uživatel podílet na ověřování transakcí, musí nejdříve nastakovat (shromáždit a uzamknout) určité množství dané kryptoměny. V případě Etherea to je 32 etherů, tedy 32 ETH.
Tyto mince pak v rámci svého uzlu uzamkne do speciálního smart kontraktu. Uzamknuté mince v POS systémech slouží jako zástava a zaručují, že uživatel s uzamčenými mincemi, který validuje transakce, rozhoduje čestně a v zájmu celé sítě.
Pokud uživatel zvaliduje blok, který odpovídá kopiím u ostatních validátorů, je vše v pořádku a jeho uzel dostane odměnu za ověření.
Pokud by však do bloku uživatel přidal transakci, která tam nepatří, nebo z něj nějakou odstranil, ostatní validátoři by to byli schopni snadno ověřit a zpochybnit. Poté by mohl přijít o část nebo všechny mince, které do Smart Contractu jako zálohu uzamknul. Je tak motivován k čestnému jednání, pokud nechce o své finance přijít.
Proof of Stake by měl také snížit počet nově uvolněných mincí do Ethereové sítě. Na rozdíl od Proof of Work k ověřování není potřeba takové množství elektrické energie. Proto by k zaplacení poplatků těžařům měly stačit jen poplatky od uživatelů a přidávání nových mincí do oběhu by vůbec nebylo potřeba.
Problémy přechodu z Proof of Work na Proof of Stake
Asi vás napadne, že není všechno zlato, co se třpytí. I v případě přechodu Ethereum na Ethereum 2.0 a s tím související změnou těžby ze systému POW na POS, existují problémy.
Energetická náročnost
Ve společnosti se často vede diskuze, který z ověřovacích algoritmů je lepší. Často zmiňovaný argument, který podněcuje k přechodu na Proof of Stake je jeho menší energetická náročnost.
Dle mého názoru je ale Proof of Work a jeho vysoká spotřeba energie klíčovou součástí bezpečnosti kryptoměn. Právě díky POW jsou sítě bezpečné a robustní.
Nikdo nekritizuje velkou spotřebu lednic nebo rychlovarných konvic, protože si všichni uvědomujeme jejich přínos a to, že spotřebovaná energie "stojí za to".
Vzhledem k tomu, jak jsou kryptoměny nové a abstraktní téma, je zatím jen málo lidí schopno velkou spotřebu energie docenit i u nich.
Aby těžař získal odměnu v podobě poplatku, musí k těžbě obětovat něco z reálného světa (v případě Etherea elektrickou energii). U Proof of Stake uživatelé jen uzamknou své mince a dál se o nic nemusí starat. To odporuje známému rčení: "Bez práce nejsou koláče."
Těžaři většinu vydělaných mincí utratí za elektřinu. Proto jejich hlasovací síla v čase zůstává relativně stejná. U stakingu však uživatel v čase s přibývajícími odměnami váhu svého hlasu pouze rozšiřuje, aniž by pro to musel něco dál aktivně dělat.
Kvůli těmto špatně nastaveným základním incentivám většina kritiků považuje Proof of Stake za dlouhodobě neudržitelný a ne tak bezpečný jako právě Proof of Work.
Odpor těžařů
S přechodem na Proof of Stake by mohli mít problém také těžaři. Vzhledem k tomu, že Ethereum využívá jiný typ algoritmu těžby než například Bitcoin, je problém těžit s hardwarem určeným na těžbu ETH jiné kryptoměny.
Těžaři, kteří mají také velký podíl na rozhodování o budoucím dění, by tedy tento přestup nemuseli podpořit, protože by pro jejich již nakoupený hardware těžce hledali jiné uplatnění než právě těžbu etherů.
Škálování
Hlavní důvod, proč chtějí vývojáři Etherea přejít na Proof of Stake, je lepší možnost škálování. V tomto systému by byl náhodně vybrán jeden z validátorů, který by transakci ověřil a připsal do blockchainu. Díky tomuto systému by měla být zachována bezpečnost i při vyšším množství transakcí za sekundu.
Tento argument však většina kritiků napadá, protože není zcela jisté, jestli bezpečnost při vyšším množství transakcí v bloku opravdu zajistit lze. Bezpečnost například Bitcoinu spočívá právě v jeho pomalosti a omezeném počtu transakcí.
Ověření a zápis transakce pomocí desítek tisíc uzlů, které jsou rozmístěny po celém světě, je velmi náročná operace z hlediska rychlosti sítě i datového úložiště uzlů i u Bitcoinu, který zpracovává průměrně méně než 5 transakcí za sekundu.
Zpracovat stovky tisíc transakcí za sekundu a zároveň je zapsat do tisíců uzlů, jak Vitalik Buterin slibuje, by bylo extrémně náročné na rychlost sítě a uložiště, které by je zaznamenávaly.
Zároveň by kladlo obrovské požadavky na velikost uložiště uzlů, kam se blockchain ukládá.
Například Bitcoin škálování elegantně řeší pomocí softforku Taproot, který umožňuje transakce sčítat do jedné. Do blockchainu je pak možné uložit součet libovolného počtu transakcí, které ve výsledném zápisu vypadají jako jedna.
Staking na Ethereu 2.0
Nový princip ověřování transakcí v Etherové síti sebou přináší i novou metodou jak vydělat na jejich ověřování. Tou by neměla být těžba, ale staking mincí. Aktuálně je odhadováno, že roční výnosnost stakování bude mezi 5 % a 7 %.
Jak už jsme zmínili, staking je na Ethereu umožněn od 32 etherů. Maximální hodnotou omezen není. Podobně jako u Proof of Work už se u Proof of Stake objevují pooly, které umožňují podílet se na ověřování i uživatelům s menším počtem Etheru. Staking plánují umožnit například velké burzy jako je například Coinbase, Binance nebo Kraken, ale také nově vzniklé služby které se zaměřují čistě na stakování, jako třeba Rocket Pool.
Na adrese, do které uživatelé mohou předběžně svých 32 etherů ke stakování uložit, je aktuálně uzamknuto přes 8 milionů mincí, což je něco přes 7 % celkové zásoby Etherea.
Problémem může být, že mince jsou ve smart kontraktu zatím uzamknuty na neznámou dobu a není tedy jisté, kdy se k nim uživatelé opět dostanou. Proto se doporučuje ke stakování použít pouze mince, které dlouhou dobu nebudete potřebovat.
Zajímavým problémem stakingu je také soukromí. K zachování soukromí se často používá metoda, kdy uživatel pro každou transakci vytváří novou adresu. Proto je těžké propojit všechny transakce a mince s identitou jejich uživatele a je těžké tak určit, kolik mincí jeden uživatel opravdu vlastní nebo jaké operace v minulosti prováděl.
Při stakingu musí uživatel převést mince na jednu adresu, ze které je pak uzamkne do smart kontraktu, jak jsme si již popisovali výše. Touto akcí by tak propojil všechny nebo velkou část svých mincí (v závislosti na tom, kolik ze svých mincí se rozhodne stakovat a kolik si nechá na běžné transakce) a propojil akce těmito mincemi provedené. Tím by se o značnou část soukromí připravil.
Shard Chains a škálování
Další změnou, kterou Ethereum 2.0 ve Fázi 1 přináší, je rozdělení hlavního blockchainu na 64 tzv. Shard Chainů. Tyto blockchainy by na sobě měly být nezávislé a každý by měl ukládat jiné transakce. Transakce by tedy byla zapsána jen do jednoho z 64 blockchainů a síť by tak byla schopna pojmout 64krát víc transakcí než aktuálně.
Vitalik oficiálně prohlásil, že by Ethereum 2.0 mělo být schopné škálovat až na 100 000 transakcí za sekundu. Přidání Shard Chainů samo o sobě však škálování neumožňuje, ale jen 64krát rozšíří objem transakcí, které se rozptýlí mezi 64 nezávislých chainů. Pokud tedy 64krát vzroste provoz, tak bude Ethereum 2.0 ve stejné situaci, jako je Ethereum dnes.
Zhodnocení přechodu na Ethereum 2.0
Uživatelé sledující vývoj Etherea ví, že včasné doručování novinek a vylepšení není jeho silnou stránkou. Už jen spuštění nejjednodušší Fáze 0 bylo opožděno oproti plánovanému termínu o několik měsíců.
Proto není jisté, jestli se další mnohem složitější a komplexnější fáze podaří implementovat v očekávaných termínech v roce 2022.
Kritici se také obávají, že Ethereum 2.0 se škálováním nepomůže ani zdaleka tak, jak slibuje a že s nasazením Proof of Stake se drasticky sníží decentralizace a bezpečnost. Ta už aktuálně není moc vysoká. Jak jsme se mohli přesvědčit při útoku na DAO v roce 2016, kdy byli vývojáři v čele s Vitalikem Buterinem schopni vrátit nazpět transkce již zapsané v blockchainu Etherea a vznikl tak nový blockchain. Blockchain byl tedy rozdělen na nové Ethereum a starý (nyní již téměř nepoužívaný) Ethereum Classic.
Otázkou tedy zůstává, jestli by se vývojáři Etherea měli dál snažit provozovat Ethereum decentralizovaně, nebo si přiznat, že pro většinu operací které Ethereum provází stačí centralizovaná transparentní databáze, kterou možná Ethereum od začátku je.
Vstupte do světa kryptoměn!
Již kryptoměny máte? Držte je v bezpečí hardware peněženky Trezor!
Trezor
★ 95 %
- Jedna z nejvíce bezpečných peněženek
- Vytvořena českou firmou
- Pro začátečníky může působit složitě
- Je dražší než ostatní peněženky, zejména Model T
A co to znamená pro hodlery Etherea? Co bude po spuštění Etherea 2.0