Som världens andra mest populära blockchain-plattformen bredvid Bitcoin (BTC), Ethereum (ETH) syftar till att vara allt som dess föregångare inte är. Några av Bitcoins begränsningar håller Ethereum tillbaka, såsom den förstnämndes insisterande på en proof-of-work (PoW) konsensusalgoritm och övergripande brist på skalbarhet. Ethereums flerfasiga uppgradering, inklusive Beacon Chain, Merge och Shard Chains, avser att förbättra Ethereum-nätverkets skalbarhet och säkerhet genom att göra flera modifieringar av infrastrukturen. Det mest anmärkningsvärda är konverteringen från en proof-of-work (PoW) konsensusmetod till förmån för en proof-of-stake (PoS)-modell, som båda erbjuder olika skillnader i protokollet.

2013 föreslog Ethereum-skaparen Vitalik Buterin en blockchain-plattform som stödde appar och andra fördelar som inte nödvändigtvis var centrerade kring ekonomi. Buterin såg en värld där utvecklare kunde utnyttja kraften i decentralisering för att bygga styrsystem, låneplattformar, databaser, representera fysiska tillgångar i ett digitalt utrymme och så mycket mer.

Buterin utger Ethereum som en global superdator, men nätverket kämpar för att validera några hundra transaktioner inom en rimlig tidsram. Användare som gör transaktioner med små belopp på Ethereum måste ibland betala över 100 % i avgifter och extra kostnader. För en plattform som vill revolutionera hur världen interagerar i ett nätverk, är Ethereum utan tvekan byggd på någon tvivelaktig teknologi.

Lyckligtvis är Buterin, olika nätverksutvecklare och Ethereum Foundation medvetna om projektets begränsningar. Ethereums team förstår också att Ethereums blockchain-begränsningar hindrar institutionella investerare och andra intresserade parter från att anta Ethereum.

För att lösa Ethereums skalbarhetsproblem har Buterin och ETH-teamet skisserat en nätverksuppgradering som heter Ethereum 2.0, eller Eth2. Ethereum 2.0 ger grundförändrande förändringar i hur Ethereum fungerar, men det kommer att ta år att implementera. Sedan 2020 har Ethereum-utvecklare arbetat outtröttligt med att förverkliga nätverkets uppgradering, i hopp om att göra Ethereum snabbare, säkrare och mer tillgängligt än någonsin tidigare.

Uppdelning av Ethereum 2.0

Ethereum 2.0 markerar en betydande förändring i nätverkets konsensusalgoritm. Istället för att Ethereum kör en energikrävande proof-of-work-algoritm, innebär Eth2-uppgraderingen att man byter till en proof-of-stake-algoritm.

En PoS-algoritm ger många fördelar jämfört med en PoW-algoritm, och justerar olika aspekter av ett nätverk som skalbarhet, säkerhet och tillgänglighet.

Proof-of-stake vs. proof-of-work

När det gäller blockchain-konsensus var proof-of-work den ursprungliga metoden som implementerades av Bitcoin (världens första kryptovaluta). I PoW löser gruvarbetare, användare som lånar ut sin datorkraft som grafikprocessorer (GPU) och centralprocessorer (CPU), komplexa algoritmer och validerar block. Block innehåller en viss mängd transaktioner inom ett blockkedjenätverk. När ett block är fullt, valideras det och loggas in på blockkedjan av gruvarbetare.

I huvudsak måste varje block av transaktioner bevisas vara unikt för att förhindra dubbla utgifter eller dubbletter av transaktioner. Varje block har sin egen 64-siffriga hexadecimala kod som bevisar dess unika karaktär, men gruvarbetare måste hitta den koden. Kraften som lånas ut av gruvarbetardatorer används för att lösa den hexadecimala koden, därav namnet proof-of-work. En dator använder verklig kraft för att sätta i arbete och lösa för ett block.

Tyvärr är brytning av block inte särskilt miljövänligt. Det använder massor av ström och höjer en gruvarbetares elräkning avsevärt. Dessutom är brytning av kryptovaluta en tävling. Gruvarbetare med bara ett grafikkort tävlar mot verksamheter med hundratals om inte tusentals kort. Endast den första gruvarbetaren som hittar koden får en belöning utbetald i Bitcoin, vilket begränsar användare utan mycket pengar att investera i en riktig gruvrigg. Det finns alternativ till gruvdrift ensam, som att gå med i en gruvpool, men gruvbelöningen är uppdelad på dussintals deltagare.

Proof-of-stake löser dock många av problemen som är inbyggda i en PoW-konsensusalgoritm. Proof-of-stake liknar gruvdrift genom att det kräver att användarna validerar transaktioner. Deltagare i ett PoS-nätverk kallas dock validatorer. Validatorer är användare som satsar, eller låser in, en mängd kryptovaluta i nätverket. För att låsa in pengar signalerar dessa användare till nätverket att de vill bli validerare, och ju mer pengar en validerare satsar, desto mer tjänar dessa användare i belöningar för sitt deltagande.

Som validerare är användare ansvariga för att validera transaktioner som görs i nätverket de deltar i. När en validator validerar en transaktion skickas den till blockkedjan och valideraren får en belöning. Jämfört med ett PoW-system är PoS mer tillgängligt, eftersom alla kan delta om de har pengarna snarare än att kräva dyr hårdvara.

Nätverkstillgänglighet leder till bättre skalbarhet, eftersom fler användare är anslutna till nätverket och validerar transaktioner. Fler användare som validerar ett nätverk leder också till bättre säkerhet och decentralisering. Det finns fler och fler punkter av stabilitet på ett PoS-nätverk snarare än en central punkt för dåliga aktörer att attackera. Miljön lider också mindre av ett PoS-nätverk, eftersom PoS kräver mindre ström än mining på ett PoW-nätverk.

Mer decentralisering på ett nätverk hjälper också till att förhindra vad som kallas en 51%-attack, en attack som är standard på PoW-nätverk som involverar en dålig aktör som tar kontroll över 51% av noderna och validerar illa avsedda transaktioner. På ett sätt förhindrar proof-of-stake en attack på 51 % eftersom ett försök kräver att man har 51 % av alla tokens på nätverket. Att hålla 51 % av alla tokens i ett PoS-nätverk låter nästan omöjligt, eftersom det skulle kräva att man stjäl från potentiellt hundratals Ethereum-plånböcker samtidigt.

När uppgraderingen är slutförd kommer Ethereum att uppleva alla fördelar som är bevis på insatsen. PoS kommer att ge Ethereum bättre skalbarhet, tillgänglighet och säkerhet, vilket gör det mer miljövänligt. Men Ethereums övergång till ett 2.0-nätverk är ingen lätt uppgift, det kräver massor av input från användarna och ganska mycket tid för ändringar att träda i kraft.

Övergång till Ethereum 2.0

Ethereums övergång till 2.0 är uppdelad i olika stadier.

Fas 0

Fas 0 av Ethereum 2.0-uppgraderingen introducerar vad som kallas Beacon Chain. Lanserades den 1 december 2020 markerar Beacon Chain övergången till PoS, vilket gör det möjligt för användare att satsa (låsa bort) sitt Ethereum och bli validerare. Som sagt, Fas 0 påverkar inte Ethereums huvudblockkedja, Beacon Chain finns vid sidan av Ethereums huvudnät. Men både Beacon-kedjan och mainnet kommer så småningom att kopplas samman. Målet är att "slå samman" Mainnet i det Beacon Chain-kontrollerade och koordinerade proof-of-stake-systemet.

Dessutom kan potentiella validerare fortfarande registrera sitt intresse för Beacon Chain genom att satsa 32 ETH. Att be användarna att satsa 32 ETH är en hög order, med tanke på att 32 ETH är tiotusentals dollar värt Ethereum. Insatta medel kommer också att hållas i två år eller mer för att bara släppas när Ethereum 2.0 är helt redo att lanseras. Tidiga validerare förväntas vara mycket engagerade i projektets framtid, därav de höga inträdeskraven.

Fas 1

Fas 1 var tänkt att lanseras i mitten av 2021 men försenades till början av 2022 med utvecklare som citerade oavslutat arbete och kodgranskning som stora orsaker till Ethereum 2.0:s försening. Detta nästa steg kommer att slå samman Beacon Chain med huvudnätet och officiellt byta till en PoS konsensusalgoritm. Från fas 1 och framåt kommer Eth2 att hysa Ethereums hela historik av transaktioner och stödja smarta kontrakt på PoS-nätverket. Stakers och validerare kommer officiellt att träda igång, eftersom Ethereum 2.0 kommer att ta ut mining ur nätverket. Det förväntas att många gruvarbetare kommer att ta sina innehav och satsa dem för att bli validerare.

Vid starten menade utvecklarna Fas 1 av Ethereum 2.0-uppgraderingen för att introducera sharding. Sharding är handlingen att dela upp en databas, eller i detta fall blockkedjan, i olika mindre kedjor som kallas shards. Eth2 kommer att ha 64 skärvor, det vill säga sprida nätverkets belastning över 64 nya kedjor. Shards gör det enklare att köra en nod genom att sänka hårdvarukraven. Denna uppgradering kommer att ske efter att huvudnätet och Beacon Chain har slagits samman.

Med Ethereum 2.0 kan validerare och andra användare köra sina egna shards, validera transaktioner och förhindra att huvudkedjan ser för mycket överbelastning. En proof-of-stake konsensusmetod krävs för att shard-nätverk ska komma in i Ethereums ekosystem på ett säkert sätt. Utsättning kommer att introduceras på Beacon Chain, vilket förbereder scenen för uppdateringen av skärvkedjan som kommer senare.

Fas 2

Äntligen kommer fas 2 att se introduktionen av Ethereum WebAssembly eller eWASM. WebAssembly skapades av World Wide Web Consortium och är designat för att göra Ethereum betydligt mer effektivt än vad det är för närvarande. Ethereum WebAssembly är en föreslagen deterministisk delmängd av WebAssembly för Ethereums smarta kontraktsexekveringsskikt.

Ethereum har för närvarande vad som kallas en Ethereum Virtual Machine, eller en EVM. En EVM gör att Ethereum kan köras som en global superdator. Användare får åtkomst till den här datorn över hela världen, kör smarta kontrakt och interagerar med decentraliserade applikationer (DApps). EVM lagrar all kod som krävs för att utföra kommandon på Ethereum samtidigt som det underlättar plånboksadresser för transaktioner och beräknar transaktionsavgifter (gas) för varje transaktion.

EVM kan stödja olika åtgärder samtidigt, som att veta om ett smart kontrakt måste avslutas (det använder för mycket gas), om en DApp är deterministisk (om den alltid kommer att utföra samma ingångar och utgångar ), eller om ett smart kontrakt är isolerat (om något går fel, kommer det kontraktets fel inte att påverka det bredare Ethereum-nätverket). Ethereum-nätverket har dock blivit lite för trångt. På grund av att många transaktioner sker samtidigt är EVM mycket långsammare än vad som ursprungligen var tänkt. Ethereums EVM är också svår att uppgradera med tanke på att den skrevs i en specifik, svårförståelig kod, Solidity. eWASM utformades specifikt för att ersätta EVM, som skulle ses implementeras i fas 2.

eWASM kompilerar kod mycket snabbare än EVM, vilket påskyndar processerna inom nätverket. Gas fungerar mer effektivt via eWASM, och eWASM är kompatibel med olika traditionella kodningsspråk som C och C++. I grund och botten är eWASM tänkt att göra Ethereums utveckling mycket mer tillgänglig.

Tyvärr har lanseringen av steg två blivit avsevärt försenad på grund av problem med att implementera de tidigare stegen. Utvecklare är osäkra på när eWASM kommer att träda i kraft.

Vad kommer härnäst?

Ethereum 2.0 är en uppgradering som är nödvändig för Ethereums framtid. I sitt nuvarande tillstånd betalar användarna löjligt höga gasavgifter, upplever långa transaktionsvalideringstider och förbrukar en hel del energi under processen.

Grundläggande transaktioner på Ethereum är inte de enda faktorerna som påverkas av nätverkets bristande skalbarhet. Ethereums problem påverkar icke-fungibla tokens (NFT) och aspekter av decentraliserad finansiering som lån och upplåning. Till exempel kan bygga och handla NFT:er på Ethereum kosta hundratals dollar i gasavgifter på grund av nätstockningar.

När Ethereum 2.0 lanseras kommer nätverket omedelbart att uppleva fördelar i alla aspekter. Handel och myntning av NFTs på Ethereum kommer att bli billigare på grund av sharding och proof-of-stake konsensusalgoritmen. Ethereum-utvecklare kommer att ha lättare att bygga DApps och sammanställa smarta kontrakt tack vare eWASM-implementering. Eftersom eWASM är designat enligt World Wide Web-standarder, blir det lättare att få stöd i webbläsaren för Ethereum lite-klienter. Slutligen kommer Ethereums byte till proof-of-stake att göra nätverket mer tillgängligt än någonsin tidigare samtidigt som det har en minimal påverkan på miljön.

De långsiktiga effekterna av Eth2 är mer överlämnade till spekulationer. Det är värt att notera att Ether (den inhemska valutan i Ethereum-nätverket) inte nödvändigtvis är avsedd att vara en tillgång av högt värde som Bitcoin. Istället används Ether mer för att flytta värde från ett område till ett annat. En användare kan till exempel investera i Ether för att konvertera den till DAI, som de sedan kan låna ut för att få ränta. Medan många kryptoexperter hoppas att Ethereum 2.0 kommer att höja Ethers pris till det femsiffriga märket, kan uppgraderingen mycket väl stabilisera Ethers pris istället.

När allt kommer omkring ger utvidgningen av Ethereums ekosystem helt enkelt plats för fler ERC-20-tillgångar. ERC-20 är den tekniska standarden för alla Ethereum-baserade tillgångar. Varje ERC-20-token följer samma uppsättning regler, vilket säkerställer att alla ERC-20-tillgångar är interoperabla. När användare flockas till Ethereum-nätverket kommer de att investera i Ether och konvertera det till andra ERC-20-tokens innan de interagerar med olika DApps. I Bitcoins ekosystem är det tänkt att investerat värde ska stanna under långa perioder, vilket sakta ökar tillgångens pris. Med Ethereum, ju bättre nätverket blir, desto mer värde är det att byta händer hela tiden.

Vi kan naturligtvis förvänta oss att Ether kommer att stiga avsevärt innan tillgången stabiliseras. Frågan är hur högt Ethereums pris kommer att bete sig när nätverket expanderar och diversifierar sig? Utanför själva Ethereums ekosystem kan Ethereum 2.0:s utökade användbarhet påverka kryptoindustrin positivt.

Till exempel, eftersom DApp-utvecklare drar fördel av Ethereum 2.0:s proof-of-stake-funktionalitet, kommer andra blockchain-nätverk säkerligen att notera det. Ethereum-konkurrenter kommer att behöva erbjuda liknande skalbarhetsfunktioner för att behålla utvecklingen eller till och med en användarbas. Dessutom kan Bitcoin bli pressad att byta från sin begränsande PoW-konsensusmetod.

I takt med att Ethereum 2.0-funktioner som staking får genomslag, kommer individer och företag som inte är intresserade av krypto att börja förstå dess ekonomiska fördelar. Intresserade parter kan gå med i Eth2 om de får reda på höga insatsräntor jämfört med traditionell bankverksamhet.

Fler användare kommer att bli validerare än någonsin tidigare, delta i Ethereum-nätverket och utbilda sig i blockchain som helhet. Kunskapen som lärts om Eth2 kan sedan expandera till andra nätverk, vilket resulterar i mer deltagande i hela kryptoindustrin. Investerare kan gå över till högre räntor som erbjuds av utlåningsplattformar för decentraliserad finans (DeFi), vilket lämnar bankerna bakom sig. Medborgare kan potentiellt flytta alla sina pengar från banker och in i det utbredda Ethereum-nätverket. Att flytta pengar till Ethereum ger användaren fullständig kontroll över sina pengar utan att kräva att en bank tar ut avgifter och begränsar pengarörelser, bland andra kontrollfrågor.

Utan tvekan kommer Ethereum 2.0 att påverka hur världen förstår Ethers värde. Om Ethereum 2.0 fungerar som avsett kan Ether gå från en ofta värderad råvara till en nödvändig tillgång. Företag och individer överallt kan använda Ether i sina dagliga aktiviteter, bygga databaser och appar inom nätverket. En omfattande förändring av världens syn på Ethereum är verkligen en ovärderlig förändring.