Co to jest The Merge? Przejście Ethereum na Proof-of-Stake

Jako drugi obok Bitcoina najpopularniejszy blockchain na świecie, Ethereum stara się przezwyciężyć wiele ograniczeń swojego poprzednika. Niektóre z nich, takie jak algorytm konsensusu proof of work (PoW) i brak skalowalności, hamują jego rozwój. Odpowiedzią ma być "The Merge". Aby rozwinąć sieć, Ethereum kończy właśnie proces aktualizacji, określany jako "The Merge". Tzw. połączenie jest najważniejszą aktualizacją Ethereum i jednym z najczęściej omawianych wydarzeń w przestrzeni kryptowalutowej. Całkowicie zmieni bowiem sposób, w jaki Ethereum będzie funkcjonować w przyszłości. Stanie się to możliwe dzięki zmianie mechanizmu konsensusu z Proof of Work (PoW) na Proof of Stake (PoS). W tym artykule przeanalizujemy te dwa mechanizmy osiągania konsensusu, a także sprawdzimy, jak wpłynie to na oddziaływanie Ethereum na środowisko, emisję, stopień centralizacji i skalowalność. Tak więc, zaczynamy!

---

---

Proof of Work vs Proof of Stake

PoW to mechanizm konsensusu stosowany obecnie w Ethereum do zatwierdzania transakcji i zabezpieczania sieci. W PoW górnicy użyczają mocy swoich komputerów do rozwiązywania złożonych algorytmów i walidacji bloków. Bloki przechowują określoną liczbę transakcji w sieci blockchain. Górnicy są nagradzani za dodanie każdego bloku do łańcucha Ethereum. Bloki są tworzone co piętnaście sekund, a górnik, który je utworzy, jest obecnie nagradzany kwotą 2 ETH. PoS to alternatywny mechanizm konsensusu, wykorzystywany już przez takie blockchainy jak Solana, Cardano i Avalanche. W systemie PoS, uczestnicy sieci muszą wnieść (stakować) swoją kryptowalutę do walidacji sieci. Po przejściu na system PoS użytkownicy będą musieli wnieść 32 ETH aby stać się walidatorami. Walidatorzy są losowo wybierani do tworzenia bloków, a także do sprawdzania i potwierdzania bloków, których nie tworzą. Jeżeli podadzą nieprawidłowe informacje, mogą zostać ukarani poprzez utratę 10-100% stakowanych eterów. Ryzyko kary zniechęca ich do podejmowania niewłaściwych działań. Chociaż PoW jest skutecznym systemem weryfikacji transakcji, wymaga od górników użycia znacznej ilości energii do zabezpieczenia sieci. Jak podaje Ethereum.org, roczne zużycie energii przez Ethereum jest zbliżone do zużycia energii przez całą Finlandię. Jeśli energia potrzebna do prowadzenia operacji wydobywczych pochodzi ze źródeł nieodnawialnych (według Cambridge 38% górników korzysta z węgla), może to być szkodliwe dla środowiska. Systemy PoW pozwalają na wykorzystanie energii uwięzionej (energii, która nie może być produktywnie wykorzystana gdzie indziej). Zachęcają one do inwestowania w odnawialne źródła energii, ponieważ ich eksploatacja może być tańsza. Szacuje się jednak, że przejście na PoS będzie zużywać o 99,95% mniej energii niż obecny model PoW. Co więcej wydobywanie w modelu PoW jest zwykle swego rodzaju arbitrażem - górnicy są zachęcani do uruchamiania swoich maszyn tak długo, jak długo pieniądze wydawane na ich eksploatację są niższe niż otrzymywane przez nich nagrody. Ponieważ marże te są zwykle dość niskie, górnicy mogą być zmuszeni do sprzedaży większości swoich nagród, aby móc dalej finansować swoją działalność. To zwiększa presję sprzedaży na rynku. W przeciwieństwie do tego, działalność walidatora w sieci PoS nie jest tak kosztowna, ponieważ wystarczy tylko stakować posiadaną już kryptowalutę. Proces ten nie wymaga ponoszenia żadnych kosztów na wstępie. Niskie wydatki gwarantują, że walidatorzy nie będą musieli sprzedawać tokenów, aby sfinansować swoją działalność. Dzięki temu chętniej zatrzymują i akumulują swoje nagrody, zamiast je spieniężać. Oba mechanizmy konsensusu mają kompromisy, jeśli chodzi o decentralizację i bezpieczeństwo. PoW wymaga drogiego sprzętu górniczego, co wyklucza większość górników detalicznych. Wysoki koszt koparek sprawia jednak, że prawie niemożliwe jest posiadanie wystarczającego hash rate'u do przeprowadzenia ataku 51%. Przy obecnych cenach kosztowałoby to ponad 10 miliardów dolarów i byłoby bardzo trudne pod względem logistycznym. Z drugiej strony, duże wydatki niezbędne do nabycia specjalistycznego sprzętu sprawiają, że wydobycie jest kontrolowane głównie przez duże firmy, które mogą wykorzystać swój efekt skali. Systemy PoS pozwalają każdemu na staking ETH bez żadnych kosztów wstępnych (inwestorzy posiadający mniej niż 32 ETH mogą również inwestować za pośrednictwem giełd lub platform takich jak Lido). W teorii zapewnienie większego dostępu do walidacji sieci powinno uczynić ją bardziej zdecentralizowaną.

Co to jest The Merge i Beacon Chain?

W ramach planowanego przejścia na PoS deweloperzy Ethereum zbudowali pod koniec 2020 r. tzw. Beacon Chain. Łańcuch Beacon istnieje obecnie oddzielnie od głównej sieci Ethereum i działa w systemie PoS. Póki co użytkownicy mogą w nim jedynie stakować Ether. Swoje monety będą prawdopodobnie mogli wypłacić dopiero kilka miesięcy po The Merge. Gdy sieć Ethereum będzie gotowa, wszystkie znajdujące się w niej zapisy zostaną przeniesione do łańcucha Beacon. W ten sposób oba łańcuchy zostaną połączone. Połączenie to jest obecnie testowane, ostatnio poprzez shadow fork, który polegał na połączeniu kopii blockchaina Ethereum z siecią testową.

Kiedy Ethereum przejdzie na PoS?

Połączenie miało początkowo nastąpić w czerwcu 2022 r., ale Tim Beiko, starszy programista Ethereum, potwierdził, że zostanie ono opóźnione do końca III/początku IV kwartału. Niedawno też inni deweloperzy i sam Vitalik Buterin wspomnieli o sierpniu 2022 roku. Nie warto jednak brać tych informacji w 100% poważnie, ponieważ przejście na ETH 2.0 trwa już przynajmniej kilka lat.

Bomba trudności - co to jest?

Średni czas wydobycia bloku w sieci Ethereum - źródło: Etherescan.io

Aby po połączeniu się głównej sieci Ethereum z łańcuchem Beacon górnicy przestali korzystać ze starej sieci zaprogramowano tzw. "bombę trudności". Polega ona na nagłym, celowym zwiększeniu stopnia trudności miningu, co znacznie wydłuży czas potrzebny do wydobycia każdego bloku. Ma to na celu zniechęcenie górników do dalszego korzystania z PoW i tworzenia hard forka. Hard fork odbywa się, gdy ma miejsce aktualizacja protokołu, a górnicy decydują się albo ją wesprzeć, zatwierdzając nowy protokół, albo kontynuować zatwierdzanie transakcji na "starym" protokole, rozwidlając łańcuch na dwie oddzielne sieci.

Co zmieni The Merge w Ethereum?

Oczekuje się, że po migracji sieci do łańcucha Beacon emisja netto Etheru będzie znacznie niższa. Według prognoz ma ona spaść o 90%, a być może nawet ulec deflacji. Nagroda za blok w Ethereum zmniejszy się z 2 Eth za blok (tworzony co 15 sekund) do ułamka tej wartości (nie da się określić dokładnej nagrody za blok, ponieważ zależy ona od ilości stakowanego Etheru). Przewiduje się, że zyski dla stakerów wyniosą około 7-12%. Jeśli założymy średnią cenę gazu na poziomie 50 Gwei (koszt transferu Ether), Ethereum po połączeniu stałoby się faktycznie deflacyjne. Spalony Ether przekroczyłby Ether wypłacany walidatorom. Świetnie widać to na poniższym wykresie:

źródło: //ultrasound.money/

Warto też podkreślić, że spalanie etheru jest związane z hard forkiem London, który wprowadził EIP-1559.

Podsumowanie

Podsumowując, The Merge jest ogromnym krokiem dla Ethereum i zasadniczo usprawni ten protokół. Oczekuje się, że PoS zmniejszy wpływ Ethereum na środowisko o 99% i ograniczy emisję netto eteru, który może stać się aktywem deflacyjnym. Choć samo połączenie nie rozwiąże problemu skalowania sieci, kładzie ono podwaliny pod przyszłe rozwiązania w tym zakresie (takie jak sharding). Pomogą one zwiększyć szybkość sieci Ethereum, utrzymując jednocześnie niskie opłaty i zachowując maksymalną decentralizację.