Ethereum Sharding & Casper

На 8 май разработчиците пускат планирано подобрение на мрежата Ethereum. Това надстройване е нова и подобрена версия на Каспър, приспособлението за финална хибридна съвместимост. Тази актуализация възнамерява да отдалечи мрежата от проблеми, свързани с копаенето, както ставаше все по-често при старата имплементация.

Тези проблеми съществуват поради прекомерната зависимост от Proof-of-Work за сигурност и неизменност на платформата и включват;

  • проблеми, свързани с добива
  • засилена централизация на пулове за добив
  • проблеми с потреблението на енергия 
  • огромен приток на ASIC на пазара

Крайната цел е в крайна сметка да се премести мрежата Ethereum от Proof-of-Work към система, базирана на Proof-of-Stake, значително намалявайки изчислителната тежест в мрежата.

Нека да разгледаме някои от по-деликатните подробности за вероятно най-значимото надстройване на мрежата Ethereum до момента.

Потребление на енергия и такси за транзакции

Актуализацията на Casper е първата стъпка към крипто устойчивост, първото въздействие ще бъде върху потреблението на енергия, тъй като мрежата се придвижва към алгоритъма Proof-of-Stake.

Въпреки че 2017 беше отлична година за криптовалутата поради метеорния им растеж, тя се разкри че нито Ethereum, нито Bitcoin в настоящата им итерация не биха могли да се конкурират с fiat в глобален мащаб поради ограничената им пропускателна способност.

Друг проблем, който беше подчертан, е огромно количество енергия необходимо е да се стартират мрежите за добив на тези криптовалути. Поради това изследователите, журналистите и анализаторите са се заели с това сравнете разходите за добив със средните разходи за енергия във всяка страна в опит да се намери най-печелившата страна за добив.

Към 2018 г. проблемът с мащабирането, пред който са изправени повечето, ако не и всички криптовалути, е предстои да бъде решен. По-специално Ethereum многократно е бил подлаган на експлоатация за мащабиране много лошо, въпреки размера на неговата минна мрежа. Изглежда обща логика, че с увеличаване на размера на добивната мрежа при хеширане и броя на миньорите броят на транзакциите, които системата може да обработва в секунда, трябва да се увеличава линейно в тегленето.

Майньорите ще получават по-малко и по-малко пари, след като премине основната актуализация, която е предназначена да насочи мрежата към POS.

Реалността обаче е, че тъй като всички тези майнери едновременно обработват един блок и тъй като трудността се увеличава периодично, относителната мощност на хеширане на мрежата не се увеличава.

За съжаление, това означава, че все още ще отнеме 10 секунди, за да се получи блок, а цената на електроенергията значително се увеличава въпреки факта, че броят на миньорите в мрежата се е увеличил драстично.

Един от значимите последствия с лоша скалируемост е високата комисионна на мрежата. Майньорите могат да изберат да приоритизират транзакциите, предлагащи по-високи комисионни, за да увеличат възвръщаемостта на инвестициите си (ROI) и оттам да максимизират печалбата си. Това води до натрупване на хиляди транзакции с ниска комисионна, които остават да чакат да бъдат приети в следващия блок, което може да отнеме часове, няколко дни или евентуално безкрайно дълго, ако таксата е достатъчно ниска.

Появата на невероятно мощни нови ASIC миньори също застраши мрежата Ethereum, тъй като увеличава шансовете, че един от пуловете за добив ще постигне значителен дял от хеширащата мощност на мрежата, като по този начин ще увеличи централизацията на Ethereum.

Адаптираща система

Блокчейн и криптовалутите са гъвкави системи, които се променят и адаптират към екологичните сигнали, подобно на това как природата реагира на променящите се условия през четирите годишни сезона.

Има няколко опита за решаване на тези проблеми, повечето от които са хард форкове, целящи да подобрят скоростта на транзакциите чрез създаване на „новия биткойн“. Оттогава други криптовалути са изпитали същото явление, с няколко вилици случващо се с някои от най-популярните криптовалути, като Ethereum, Monero и Litecoin. Цялостното движение зад това беше наречено  “ASIC устойчивост” и събира подкрепа, тъй като заплахата от ASIC добив за дългосрочната жизнеспособност на криптовалутата става призната.

Един от най-разумните подходи за решаване на тази каскада от проблеми беше демонстриран от екипа зад Ethereum, който се нае да комбинира и двете Proof-Of-Stake (PoS) и Доказателство за работа (PoW) алгоритми в комбинация от двете, които те наричат ​​„Casper – Friendly Finality Gadget (FFG).

Тази нова система коренно променя принципите на създаване и разпространение на блокове в Ethereum, като същевременно намалява сложността на блокчейна като цяло. Разработчиците на Ethereum са уверен че принципът на PoW е ​​в основата на всички проблеми, пред които са изправени криптовалутите. Те вярват, че въпреки своята ефективност за постигане на децентрализиран консенсус, PoW също причинява огромна енергийна тежест, няма икономическа окончателност и няма ефективна стратегия за съпротива на картела. Освен това е широко признато, че алгоритъмът PoW ограничава производителността на блокчейна, като в най-добрия случай ограничава до няколко десетки транзакции в секунда.

Поради тези ограничения екипът на Ethereum обяви a планирате да се отдалечите от алгоритъма PoW, вместо това да приеме по-ефективния PoS алгоритъм. За алгоритъма PoW потребителите могат директно да купуват реални компютри, които консумират енергия и да изчисляват блокове със скорост, приблизително пропорционална на нивото на инвестицията (разходите за компютър). За случая PoS обаче предметът на покупката са виртуални монети в системата, които след това се преобразуват от виртуални компютри, които изчисляват блоковете. Този подход не разчита на процесорна мощ, а вместо това на броя монети в акаунта на потребител-валидатор. Ако този валидатор участва в потвърждаване на транзакции, средствата им се замразяват с всеки присъден блок.

Протоколът на Каспер е донякъде междинна стъпка при прехода от PoW към PoS, чрез комбиниране на принципи от двата протокола. FFG позволява основната PoW блокчейн да бъде финализирана чрез използване на етерни депозити, условия за нарязване и модифицирана вилица. Тъй като сигурността на мрежата преминава от PoW към PoS, наградите за PoW блокове ще бъдат намалени.

Засенчване

Това ще доведе до разпадане на мрежата на отделни „острови“, всеки от които има собствена процесорна мощ, правомощия и връзка с основната мрежа.

Освен актуализацията на Casper, която води до прехода към PoS система, има и друга потенциално задълбочена технология, разработвана с големи надежди – рязкост.

Идеята на Sharding е, че само част от разпределения регистър се съхранява на всеки конкретен възел, но математиката, лежаща в основата на основните протоколи, гарантира, че всеки възел може да разчита на информацията на други възли, за да осигури прозрачност и отчетност на системата. Виталик Бутерин, основателят на мрежата Ethereum, сравнено елементите на заливане с острови, принадлежащи на един и същ архипелаг, като си представят, че дори Етериум да бъде разделен на хиляди острови, всеки остров все пак ще може да контактува с другите острови по някакъв протокол. Също така, ако всеки от островите има своите особености и население (напр. Част от блокчейна), островите могат да работят заедно, за да формират пълноценна среда.

В неспециализиран смисъл това означава, че основната верига на Ethereum ще бъде разделена на отделни вериги, наречени парчета. Тези парчета ще бъдат свързани както помежду си, така и с основния блок. Функцията Shards осигурява паралелна обработка на транзакцията, при което всеки възел може да обработва своя парче поотделно и работи паралелно с други възли, за да увеличи честотната лента и скоростта на транзакцията на мрежата с няколко порядъка, като същевременно реши проблема с мащабирането за постоянно.

Миньори и валидатори за спасяване

„Виждам валиден блок!“ – Валидаторите крещят, тъй като се опитват да не загубят депозитите си в Ethereum.

Транзакциите в рамките на всеки парче ще бъдат проверени от валидатори – основните маршали на системата Каспер заедно с миньорите. Валидаторите работят, за да гарантират легитимността на операциите с монети, действайки като нещо като системна ескроу, потвърждаваща транзакциите с техния депозит. Системата действа по следния начин – ако валидаторът намери блок, който смята, че трябва да бъде включен в блокчейна, те ще могат да го одобрят, като поставят депозит върху този блок. Ако този блок бъде добавен към блокчейна, тогава валидаторът ще получи награда, пропорционална на сумата, която са инвестирали в блока, докато ако този блок се окаже невалиден или злонамерен, те ще загубят инвестицията си.

Валидаторите също имат за задача да създават контролно-пропускателни пунктове на всеки петдесет блока. Производството на контролни точки осигурява завършването на блокчейна и значително увеличава сигурността на мрежата, като изключва възможността за връщане на транзакции преди контролно-пропускателния пункт. Според Влад Замфир, виден разработчик на Ethereum, всяка манипулация или опит за атака няма да бъде от икономически интерес за валидаторите, цитирайки: „Сякаш фермата ви ASIC е изгоряла, ако сте участвали в 51-процентова атака.“

Минималният размер на депозита, който валидаторът трябва да заложи за потвърждение, е 1500 ETH, значителна сума за загуба според ничии стандарти и мощен възпиращ фактор за участие във всякакви манипулационни схеми. Разработчиците също предлагани решение на проблема с мащабирането, широко считано за решаващо за по-нататъшното развитие на мрежата Ethereum и изисквано да позволи на Ethereum да се конкурира с по-напреднали блокчейни като Graphene.

Тази актуализация е като получаване на надстройка на процесора за вашия компютър, с изключение на това, че е за цялата мрежа Etherum, надстройка на скорост, възможности и дългосрочна надеждност.

Увеличенията в скоростта на обработка, които достигнаха разработчиците, се дължат до голяма степен на участието на по-малко възли и делегирането на повечето от основните работи на леки клиенти. Поради това скоростта на обработка на транзакциите ще бъде много по-висока, отколкото на отделен компютър, докато мрежата ще може да поддържа децентрализация, докато работи на голям брой конвенционални лаптопи. Освен това сигурността на мрежата претърпява значителна промяна от сложната PoW система към „скъпата“ PoS система, където се осигуряват блокови награди както на майнери, така и на валидатори. Наградата за миньорите и производството на етер ще намалее петкратно по новата система, намалявайки от сегашните 3 ETH на само 0,6 ETH, правейки монетата по-малко привлекателна за ASIC миньорите, като същевременно намалява риска от централизация на мрежата.

Според новата система валидаторите са получатели на награди, но в по-малки суми, като тяхното възнаграждение е ограничено до само 0,82 ETH на блок (почти четири пъти по-ниско от текущото ниво на награда). В бъдеще Vitalik Buterin твърди, че разработчиците на Ethereum ще могат напълно се отклоняват от старата PoW система, като допълнително намаляват възнаграждението за валидатори до 0,22 ETH на блок.

Освен промени в системата за възнаграждение, мрежата ще види и значително нараства в ефективността по две причини. Първата се дължи на консенсуса на PoS алгоритъма, който се постига без добив, като по този начин намалява енергийните разходи и осигурява необходимите емисии на ETH. Второто се постига чрез намаляване на времето за генериране на блокове до минимум, тъй като сега е по-лесно да се провери кой притежава най-голям дял, вместо да се определи кой има най-голяма мощност за добив.

Актуализации на новини

Очаква се много актуализации на новини да изпаднат около тази актуализация, както и пълното внедряване след това. Поддържайте връзка с www.crypto-news.net за най-новата информация.

По време на конференцията в Edcon в началото на май 2018 г., Vitalik Buterin – създателят на Ethereum, даде известна информация за актуализацията на „приятелския призрак“. Бутерин съобщава че системата за възнаграждение на валидатора, присъстваща в актуализацията на Casper, ще включва и наказателна система. В системата за възнаграждение, колкото по-голям е залогът, толкова по-нисък е лихвеният процент, спечелен по този залог, например залагането на 2,5 милиона ETH ще генерира годишна такса от 10%, докато залог от 10 милиона ETH ще генерира само 5% лихва.

Санкциите, на които е подложен валидаторът, зависят от тежестта на неговите грешки, но могат да достигнат до 100% от неговия дял. Валидаторите ще бъдат обект на глоби, ако те често отсъстват от мрежата. Освен това, ако бъдат открити проблеми в парче или диск, на които портфейлът е разположил, ще бъде издадено наказание в размер на 2% от сумата на депозита. Ако парчетата за група валидатори са едновременно дефектни или липсват в мрежата, тогава санкциите ще бъдат много по-високи, достигайки до двуцифрените цифри. В същото време Бутерин отбелязва, че този подход вероятно ще бъде обект на хакерски атаки, тъй като колективните наказания могат да оставят валидаторите с до 100% наказание, което ги прави уязвими за злонамерени хакери с намерение да причинят щети.

Най-новите новини, свързани с “приятелския призрак”, попаднаха на 8 май, когато Дени Райън, разработчик на Ethereum, публикува кода за първата версия на Casper на GitHub:

„V0.1.0 ни маркира по-ясно маркиране на издания, за да помогне на клиентите и външните одитори да проследяват по-лесно договора и промените.“ Райън също така отбеляза, че разработчиците на клиенти могат също да започнат да пишат и тестват софтуер на собствените си езици, вместо да бъдат ограничени до Solidity, както беше преди.

Каспър – Какво да очакваме

По-добре започнете да складирате ETH, ако искате да можете да добивате Ethereum след като основната актуализация премине, тъй като ще струва 1500 ETH за обработка на блок.

Стартирането на Casper FFG е планирани за Q3 2018. Тъй като това е значително надграждане на мрежата, то ще бъде несъвместимо с предишните версии на софтуера Ethereum и като такова ще бъде внедрено чрез хард форк.

Поради своя потенциал в решаването на проблема с мащабируемостта, Casper стои като едно от най-важните надстройки на блокчейн до момента, предоставяйки множество предимства както за разработчиците, така и за обикновените потребители. Отне три години на работата на фондация Ethereum, за да обедини всички стъпки, необходими, за да направи мрежата Ethereum децентрализирана, ефективна и конкурентна в индустрия с толкова много нови играчи, които искат да я узурпират.

С това увеличение на честотната лента мрежата Ethereum ще види много по-бързи потвърждения на транзакциите и значително увеличена пропускателна способност на транзакциите, което ще осигури основата, необходима за широкомащабно децентрализирано приложение. Платформата Ethereum има голяма, талантлива общност зад себе си, която допринася за нейното развитие и подобряване на нейната функционалност.

Въпреки че остава много работа, за да се определи как тази нова система за възнаграждение ще работи на практика, едно е сигурно – Каспър идва.

Представено изображение чрез BigStock.