Was ist Ethereum 2.0?

Was heute als Ethereum-Blockchain bekannt ist, wird mehreren Änderungen unterzogen, um das Protokoll auf Ethereum 2.0 zu aktualisieren. Ethereum 2.0 stellt eine vollständige Überarbeitung des ursprünglichen Protokolls dar. Das Upgrade soll mehr Skalierbarkeit bringen, um den gestiegenen Netzwerkanforderungen von Ethereum gerecht zu werden. Darüber hinaus zielt die Änderung darauf ab, das Protokoll in Bezug auf seine Sicherheit und Dezentralisierung zu verbessern.

Ein wichtiger Aspekt des Upgrades wird der Übergang des Ethereum-Protokolls von Proof-of-Work (PoW) zu Proof-of-Stake (PoS) sein. Laut der Ethereum-Roadmap würde die aktuelle PoW-Kette, Eth1, schließlich durch die Schwierigkeitsbombe beendet werden. Das Ergebnis ist, dass Benutzer automatisch auf die neue PoS-Kette migriert werden, die allgemein als Ethereum 2.0 bekannt ist. Proof-of-Stake ist der Konsensmechanismus, bei dem Ether eingesetzt werden, um einen Konsens zu finden. Dies steht im Gegensatz zum Proof-of-Work, bei dem Energie für das Mining und das Erreichen der Blockendgültigkeit aufgewendet wird.

Ein weiteres wichtiges Ziel des Ethereum 2.0-Upgrades ist es, der „Krypto-Energie-Debatte“ durch die Einführung eines weniger energieintensiven PoS-Mechanismus entgegenzuwirken. Durch die Umstellung auf Proof-of-Stake wird das Mining eliminiert und der Energieverbrauch von Ethereum soll um 99,95 % sinken.

Interessanterweise war über die Protokollentwicklung hinaus eine bedeutende Entwicklung bei Ethereum die Abkehr von der Eth1- und Eth2-Terminologie. Core-Entwickler haben seitdem die Terminologie fallen gelassen und die „Execution Layer“ (ehemals Eth1) bzw. „Consensus Layer“ (ehemals Eth2) übernommen. Dies war auf mehrere Faktoren zurückzuführen, darunter die Wahrnehmung der Nutzer, Inklusivität und Klarheit der Skalierung.

Der ursprüngliche Zeitplan für die Einführung von Ethereum 2.0 war für das 2. Quartal 2022 festgelegt. Dies wurde jedoch auf Ende 2022 oder Anfang 2023 verschoben. Ein solcher Schritt wurde teilweise durch den „frühen Fusionsvorschlag“ beeinflusst, der versucht, es loszuwerden der PoW-Kette und überführen alles in die Beacon-Kette. Dieser Schritt wurde am 15. März 2022 erfolgreich im Kiln-Testnetz implementiert.

Das Ethereum-Upgrade wird von einem Kernteam von Ethereum-Kunden angeführt, darunter Lighthouse, Nimbus, Prysm, Teku und Lodestar. Ethereum-Clients stellen die Software bereit, die erforderlich ist, damit Ethereum-Knoten Transaktionen in der Ethereum-Blockchain lesen können.

Wie sieht das Update aus?

Aus allgemeiner Sicht wird das Ethereum-Upgrade in drei Hauptphasen implementiert. Die erste Phase war der Rollout der Beacon Chain. Es wurde am 1. Dezember 2020 aktiviert und hat den Proof-of-Stake-Konsens für Ethereum eingeführt.

Dies ermöglichte es Ethereum-Benutzern, das Netzwerk durch Staking von ETH zu sichern und dabei mehr ETH zu verdienen. Die Beacon Chain ist auch für die Verwaltung des PoS-Mechanismus verantwortlich. Wenn Ethereum-Entwickler wirklich dem Sharding-Ansatz folgen, wird die Beacon-Kette außerdem Querverbindungen verarbeiten, die für die Bestimmung und Sicherung des Zustands von Shard-Ketten unerlässlich sind. Schließlich wird die Beacon Chain Blockfinalität über PoS bereitstellen.

Die nächste Phase wird die „Merge“ sein, bei der das aktuelle Ethereum-Mainnet mit der Beacon Chain zusammengeführt wird, um das Ende von PoW Ethereum zu markieren und den Übergang zu PoS abzuschließen. Durch die Zusammenführung der Ausführungsschicht und der Konsensschicht erhält die Beacon Chain Smart Contract-Fähigkeit sowie die vollständige Geschichte und den gesamten gegenwärtigen Zustand von Ethereum. Dies ist unerlässlich, um einen reibungslosen Übergang für Ethereum-Benutzer zu gewährleisten.

Sobald die Zusammenführung abgeschlossen ist, werden Staker – auch Validatoren genannt – damit beauftragt, das Ethereum-Netzwerk zu validieren. Von nun an wird der Bergbau nicht mehr unterstützt, und Bergleute können ihre Einnahmen in das neue Protokoll einsetzen. Bestimmte Funktionen wie das Abheben von abgesteckten ETH werden nach dem Upgrade nicht mehr unterstützt, aber in späteren Netzwerk-Upgrades eingeführt. Die Fusion wird voraussichtlich im 3./4. Quartal 2022 stattfinden.

Die letzte Phase ist die Einrichtung von Shard Chains. Sharding ist die vorgeschlagene Aufteilung der Architektur von Ethereum in kleinere Teile, um das Netzwerk zu skalieren. Das sind Chains, die parallel zueinander verlaufen und mit der Mainchain, der Beacon Chain in Ethereum, verbunden sind. Daher wird Sharding auch als horizontaler Skalierungsansatz bezeichnet. Es handelt sich um ein mehrphasiges Upgrade, um die Kapazität und Skalierbarkeit von Ethereum zu berücksichtigen. Shard-Ketten ermöglichen es Validierern, Daten für den zu validierenden Shard und nicht für das gesamte Netzwerk zu speichern und auszuführen. Dies beschleunigt das Netzwerk und hat weniger Hardwareanforderungen.

Sharding wird es Benutzern ermöglichen, Clients selbst auszuführen, ohne dass aufgrund geringerer Hardwareanforderungen Zwischendienste erforderlich sind. Außerdem bieten Shard Chains im Vergleich zu Layer-2-Lösungen wie Rollups große Verbesserungen für die Gesamttransaktionsgeschwindigkeit von Ethereum. Es ist geplant, dass Shards zusätzliche Funktionen wie das Speichern und Ausführen von Code sowie die Abwicklung von Transaktionen haben. Jeder Shard verfügt über Smart-Contract-Fähigkeiten und ermöglicht die Shard-übergreifende Interoperabilität.

Welche Vorteile bringt das Update?

Aus einer Gesamtsicht kann das Upgrade von Ethereum durch die Linse des Versuchs betrachtet werden, das Trilemma der Skalierbarkeit von Sicherheit, Skalierbarkeit und Dezentralisierung zu lösen. Dies ist besonders schwierig, da die drei Eigenschaften einander widersprechen. Eine öffentliche Blockchain kann immer nur zwei der drei Features gleichzeitig bereitstellen:Sicherheit, Dezentralisierung und Skalierbarkeit.

Wenn Sie beispielsweise Ethereum zentralisieren, um Größe zu erreichen, gehen Sie Kompromisse bei Sicherheit, Datenschutz und Zensurresistenz ein. Mit den Updates strebt Ethereum jedoch danach, so dezentralisiert wie möglich zu skalieren und schließlich alle drei Funktionen gleichzeitig zu erreichen, wie in seiner Vision umrissen.

Skalierbarkeit

Um Skalierbarkeit zu erreichen, muss das Protokoll Tausende von Transaktionen pro Sekunde verarbeiten, ohne Ethereum aufzublähen, sonst können Netzwerkknoten es nicht mehr vertrauenslos ausführen. Um effizient zu skalieren, muss das Netzwerk also mehr Transaktionen verarbeiten und gleichzeitig die Anzahl der Knoten für Dezentralisierung und Sicherheit erhöhen.

Durch den Einsatz von Shard Chains wird die Last des Netzwerks auf 64 Chains verteilt, wodurch die Geschwindigkeit verbessert und die Netzwerküberlastung verringert wird.

Sicherheit

Der Übergang von Ethereum zu Proof-of-Stake reduziert den Anreiz für Angriffe wie einen 51-Prozent-Angriff erheblich. Dies liegt daran, dass die Validatoren in einem PoS-System große Mengen an ETH im Netzwerk einsetzen und ein Angriff auf das Netzwerk dazu führen kann, dass das Protokoll ihre Bestände zerstört.

Nachhaltigkeit

Die anhaltende Kontroverse darüber, dass PoW-Kryptowährungen energieintensiv sind, ist ein heißes Thema. Daher der Schritt von Ethereum in Richtung Sicherung durch die ETH durch Staking. Dies ist weit weniger energieintensiv als die Rechenleistung, die für PoW-Kryptowährungen wie Bitcoin benötigt wird. Folglich wird sich Ethereum als nachhaltige Blockchain positionieren.

Was passiert mit dem Ethereum-Mining nach dem Update?

Die Fusion wird das Ende von Proof-of-Work Ethereum signalisieren und die Ära eines nachhaltigeren, umweltfreundlicheren Ethereum einleiten.

An diesem Punkt wird Ethereum seiner Vision von Skalierbarkeit, Sicherheit und Nachhaltigkeit einen Schritt näher kommen. Bergleute können ETH nicht mehr schürfen und müssen zu einem anderen Krypto-Netzwerk wechseln. GPU-Miner werden höchstwahrscheinlich versuchen, Ether auf Ethereum Classic (ETC) oder Ravencoin (RVN) abzubauen. Aufgrund der einzigartigen Hardwareanforderungen dieser Netzwerke haben ASIC-Miner jedoch möglicherweise keinen Platz, an den sie sich wenden können. Sobald Ethereum die Fusion umgesetzt hat, wird das Staking zum Standard für Ethereum. Dies bietet einen profitablen und nachhaltigen Ansatz zur Sicherung des Netzwerks.