Już w czwartek dojdzie do jednego z największych wydarzeń w historii rynku kryptowalut - największa platforma blockchainowa, jaką jest Ethereum, i najwyżej kapitalizowany altcoin, jakim jest ETH, przejdą przełomową aktualizację o nazwie The Merge. W jej ramach sieć Ethereum nie będzie już dłużej zależna od pracy wykonywanej przez cyfrowych górników kopiących ETH i zmieni swój algorytm konsensusu na Proof of Stake. Co to tak naprawdę oznacza dla przeciętnego użytkownika sieci, na czym polega ten proces i w wyniku aktualizacji zmieni się Ethereum? Czy tak szeroko zakrojona zmiana w sieci może pójść nie tak?
Dlaczego kopanie ETH musiało się skończyć?
Sieć Ethereum ruszyła dokładnie 30 lipca 2015 roku i zaledwie kilkanaście dni później, w sierpniu tego samego roku, wprowadzono jedną z pierwszych aktualizacji kodu źródłowego, która implementowała mechanizm tzw. Bomby trudności (ang. Difficulty bomb). Jest to algorytm, który w ściśle określonym momencie „detonacji” ma gwałtownie podnieść trudność wydobycia w sieci Ethereum do poziomu, w którym dalsze kopanie ETH będzie całkowicie nieopłacalne, a nawet niewykonalne. Moment ten został określony jako symboliczna „epoka lodowcowa” (Ice Age), po nastaniu której górnicy nie będą mieli czego szukać w sieci Ethereum, co jest równoznaczne z rezygnacją z algorytmu konsensusu Proof of Work. Dziś już mało kto pamięta, że pierwotnie bomba trudności miała wybuchnąć w połowie… 2017 roku, tym samym rozpoczynając proces przejścia sieci Ethereum na Proof of Stake za pomocą protokołu o nazwie Casper. Jak wiadomo, nic takiego się nie wydarzyło, bo zmiana algorytmu konsensusu w tak skomplikowanym protokole, jakim już wtedy było Ethereum, okazało się znacznie trudniejsze niż oczekiwali developerzy. Konieczne było więc wprowadzenie zmiany w kodzie źródłowym, która opóźniła aktywację Difficulty Bomb. Pierwsza taka aktualizacja, o nazwie Byzantium, miała miejsce w połowie października 2017 roku. Finalnie, bomba trudności była opóźniana jeszcze cztery razy (w tym dwukrotnie w zeszłym roku). Tym razem jednak nadszedł ten moment - bomba trudności, po pięciu latach opóźnienia, zostanie wreszcie zdetonowana i najprawdopodobniej wydarzy się to w czwartek 15 września w godzinach przedpołudniowych (ze wskazaniem na wczesny poranek). Tym samym sieć Ethereum przejdzie na zupełnie nowy algorytm konsensusu, działający w modelu Proof of Stake. Jest to o tyle istotna zmiana, że dotychczas Ethereum było drugą po bitcoinie siecią Proof of Work pod względem mocy obliczeniowej.
Oczywiście odejście od kopania ETH nie jest dla nikogo zaskoczeniem, bo sieć Ethereum od początku była projektowana tak, by finalnie przejść na Proof of Stake. Wielu górników jednak znalazło przez lata swego rodzaju „strefę komfortu” w Ethereum i sprzeciwiało się zmianie algorytmu konsensusu. Sam Vitalik Buterin, współtwórca Ethereum, zapytany o to co mają zrobić górnicy ETH po The Merge odpowiedział, że świetną alternatywą dla nich będzie m.in. Ethereum Classic. Pewnym zagrożeniem dla integralności sieci Ethereum mogą być secesyjne projekty, taki jak np. Ethereum PoW, które skupia górników sprzeciwiających się przejściu na Proof of Stake i chcących dalej kopać ETH, tym samym oddzielając się od głównego łańcucha Ethereum (hard fork Ethereum PoW miał miejsce w środę rano).
Dlaczego przejście Ethereum na Proof of Stake jest tak ważne?
Wiadomo już, że zmiana algorytmu konsensusu Ethereum była nieunikniona i - mimo wieloletnich opóźnień - kiedyś wreszcie nadejdzie. Tym momentem będzie właśnie The Merge. Dlaczego jednak Proof of Work nie był przyszłościowy dla sieci Ethereum?
Przede wszystkim chodzi o kwestie związane ze skalowalnością, która w modelu Proof of Work jest po prostu za niska (w zależności od tego jak jest to liczone, określa się ją mniej więcej na 25 transakcji na sekundę). Warto bowiem pamiętać, że sieć Ethereum jest kompletnie inna niż np. samego bitcoina. Jest ona znacznie bardziej rozbudowana, a na blockchainie Ethereum, oprócz samego ETH, funkcjonują tysiące dużych smart kontraktów i zdecentralizowanych aplikacji oraz tokenów, które generują ruch w sieci i potrzebują coraz wyższej przepustowości. Problemy zapychania się Ethereum i wynikających z niskiej przepustowości rosnących opłat transakcyjnych były bolączką całego ekosystemu od lat, choć pierwszym prawdziwym stress-testem dla Ethereum był wystrzał popularności zdecentralizowanej aplikacji z tokenami NFT CryptoKitties, która pod koniec 2017 roku potrafiła „zapchać” całą sieć. Pozostanie przy algorytmie konsensusu Proof of Work bardzo mocno ograniczyłoby potencjał przyszłego zwiększania skalowalności sieci. Ale to nie jedyny problem.
Proof of Work przy projekcie o tak dużej skali byłby coraz trudniejszy do utrzymania w czasie, przede wszystkim z powodu systematycznie rosnącego poboru energii elektrycznej. Na początku tego tygodnia sieć Ethereum notowała pobór prądu na poziomie niemal 84 TWh (terawatogodzin) w ujęciu rocznym, co stawia ją na równi np. z Finlandią. O tym jak wysoka jest dynamika wzrostu poboru energii sieci Ethereum świadczy to, że rok temu wynosił on niecałe 52 TWh rocznie, a w szczycie hossy z przełomu 2017/18 roku było to niecałe 17 TWh rocznie. I nie chodzi tu tylko o kwestie środowiskowe - w środowisku drożejących surowców energetycznych i rosnącego zagrożenia niedoborów prądu utrzymywanie tak prądożernej i nieefektywnej sieci jest również mało perspektywiczne i nieodpowiedzialne społecznie. W zasadzie wszystkie te problemy rozwiązuje (a w przypadku skalowalności - pozwoli rozwiązać) przejście na Proof of Stake, które z dnia na dzień zmniejszy zużycie energii całej sieci Ethereum o ponad 99%.
O co chodzi w The Merge?
Sam moment określany jako The Merge (z ang. „scalenie”) oznacza przejście z algorytmu konsensusu Proof of Work na Proof of Stake. Jak jednak do tego dojdzie? Sam proces zmiany zasad konsensusu w tak rozbudowanej sieci, jaką jest Ethereum jest bardzo skomplikowany, stąd też wieloletnie opóźnienia i szeroko zakrojone testy. W grudniu 2020 roku ruszył tzw. Beacon Chain, czyli niezależna sieć testowa Ethereum działająca w oparciu o algorytm konsensusu Proof of Stake, w której obecnie znajduje się ponad 427 tys. węzłów zatwierdzających, nazywanych walidatorami, które zabezpieczają sieć ponad 14,445 mln jednostek ETH. W momencie The Merge, dojdzie do “detonacji” opisanej wcześniej bomby trudności, co sprawi że górnicy przestaną kopać ETH. Kolejne bloki transakcyjne będą już dołączane do sieci Ethereum na podstawie konsensusu zawartego pomiędzy walidatorami, czyli w oparciu o Proof of Stake. Sam proces The Merge jest więc scaleniem głównej sieci Ethereum z Beacon Chain, który dotychczas pełnił rolę sieci testowej.
Proof of Stake w Ethereum 2.0
Po przeprowadzeniu aktualizacji The Merge to wspomniani już walidatorzy będą odpowiadać za zatwierdzanie transakcji i tworzenie nowych jednostek ETH, które będą nagrodą za ich pracę. Nie będzie to już cyfrowy urobek, ale nagroda za staking środków na swoim węźle zatwierdzającym. Każdy może zostać walidatorem, bez posiadania specjalistycznego sprzętu. Warunkiem jest zamrożenie co najmniej 32 ETH i prowadzenie pełnego węzła w sieci Ethereum. Oczywiście, są też inne sposoby na staking bez takiej kwoty i konieczności zakładania pełnego węzła, np. wrzucenie środków do smart kontraktu z pulą stakingową albo zrobienie tego na scentralizowanej giełdzie. Co ważne, sama zablokowana kwota walidatora może być przejęta, jeśli ten próbuje złamać zasady konsensusu i działa nieuczciwie (np. Próbując zatwierdzać nieprawidłowe transakcje), zgodnie z zasadą, wedle której uczciwe prowadzenie węzła daje więcej korzyści niż próby łamania zasad. Wspomniane 32 ETH to minimalny próg uruchomienia swojego własnego węzła zatwierdzającego - im więcej środków stakujemy, tym większe będą nasze nagrody za zatwierdzanie bloków. Stopy zwrotu za staking będą jednak niższe niż w przypadku kopania ETH. Po tym jak górnicy przestaną zabezpieczać sieć Ethereum, staking ma przynieść roczną stopę zwrotu zbliżoną do 7% wartości zamrożonego kapitału.
Czy aktualizacja Ethereum zmniejszy opłaty transakcyjne i przyśpieszy działanie sieci?
Jednym z częściej zadawanych pytań na temat The Merge jest to to wysokość opłat transakcyjnych w sieci Ethereum, która od zawsze była bolączką całego ekosystemu. Pytanie jest jak najbardziej zasadne - skoro wejście Ethereum w fazę 2.0 jest tak istotnym wydarzeniem, to czy będzie to miało pozytywny wpływ na korzystanie z ETH? Niestety, samo The Merge nie wprowadza jakichkolwiek zmian, które mogłyby obniżyć ceny Gasu, służącego do pokrywania opłat transakcyjnych w sieci. Tak więc odpowiedź jest prosta - po The Merge i przejściu Ethereum na Proof of Stake opłaty transakcyjne same z siebie nie spadną. Dobra wiadomość jest jednak taka, że jest to dopiero pierwszy etap otwierający drogę do dalszego rozwoju sieci - w 2023 roku w sieci Ethereum ma zostać wprowadzony sharding, czyli rozwiązanie pozwalające na wielokrotnym dzieleniu sieci bloków na mniejsze odłamki, co gwałtownie zwiększy skalowalność sieci. Wg Vitalika Buterina sharding może zwiększyć przepustowość Ethereum nawet stukrotnie. Implementacja shardingu zmniejszy też opłaty transakcyjne. Z perspektywy kosztów transakcyjnych istotna będzie też aktualizacja (hard-fork) o nazwie Shanghai, która jest planowana na pierwszy kwartał 2023 roku. Wprowadzi ona istotne usprawnienia smart kontraktów, które powinny zauważalnie obniżyć ceny gasu. Z samym hard forkiem Shanghai związane jest jednak ryzyko spadków notowań ETH. Spowodowane jest to tym, że validatorzy w sieci będą mogli wycofać swoje stakowane środki dopiero po jego implementacji. Przez najbliższe kilka miesięcy ich ETH (co najmniej 32 na każdy węzeł zatwierdzający) będą więc zamrożone.
Jeśli natomiast chodzi o zmniejszenie czasu zatwierdzania transakcji po The Merge, to zmiana będzie raczej kosmetyczna. Aktualizacja wprowadzi stały czas bloku na poziomie 12 sekund, podczas gdy obecnie oscyluje on w granicach 12-14 sekund, nie będzie to więc zmiana zauważalna dla przeciętnego użytkownika sieci Ethereum.