Все, что вы когда-либо хотели знать об Ethereum Merge.
Ethereum

Все, что вы когда-либо хотели знать об Ethereum Merge.

11м
3 месяца назад

Добавьте эту статью в закладки, чтобы подготовиться к предстоящему слиянию Ethereum - в ней вы найдете всё что нужно.

Все, что вы когда-либо хотели знать об Ethereum Merge.

Содержание

Важный контекст для понимания 'The Merge'

Для того чтобы полностью понять, что такое "The Merge", давайте рассмотрим ключевые понятия.

Join us in showcasing the cryptocurrency revolution, one newsletter at a time. Subscribe now to get daily news and market updates right to your inbox, along with our millions of other subscribers (that’s right, millions love us!) — what are you waiting for?

Механизмы консенсуса

Сеть Ethereum работает на узлах, распределённых по всему земному шару. Как все эти узлы согласуют состояние данных по мере их изменения в реальном времени, будь то остатки на счетах или порядок транзакций? Кто получает право добавлять новые блоки в цепочку? Ethereum, как и Bitcoin, в настоящее время использует механизм консенсуса proof-of-work. В системах PoW майнеры тратят огромные объемы электроэнергии для проверки транзакций и построения блоков с ними; этот процесс обеспечивает безопасность блокчейна от атак или мошенничества.
Для того чтобы любой человек мог добавить новый блок транзакций в блокчейн, он должен представить действительное доказательство работы (proof-of-work). Взгляните на последний блок Биткойна (749020), proof-of-work можно увидеть прямо на url:

00000000000000000003cdd5a7fd45610cc2f0c8cc16693d2e4d1909e9ab8ece

Вы видите все эти 0 в начале? Майнеры должны проделать колоссальную работу, чтобы вычислить подходящее значение со множеством нулей в начале.

Рассмотрим как работает алгоритм майнинга PoW:

  1. Сначала берется кучка неподтвержденных транзакций.
  2. Из них собирается блок "кандидат".
  3. Содержимое данных этого блока хешируется с помощью алгоритма SHA256.
  4. Получилось ли на выходе хэша достаточно ведущих 0? (т.е.: была ли сложность хеша ниже поддерживаемого сетью уровня?)
  5. Если да, то это успех! У вас получилось найти действующее доказательство выполненной работы, тот самый proof-of-work. Теперь осталось отправить этот блок в сеть и получить за него вознаграждение. Возвращаемся к шагу 1 и повторяем по новой.
  6. Если нет, повторяем шаг 4.
Майнеры соревнуются друг с другом, чтобы найти блоки как можно быстрее. Приведенный выше алгоритм повторяется майнерами от миллиардов до триллионов раз в каждом блоке. Математически, находя выход с достаточным количеством ведущих 0 (он же: достаточно низкий целевой выход), майнер может доказать, что он вложил труд в защиту системы, и за это получить вознаграждение (прямо сейчас вознаграждение за блок Биткойна = 6,25 BTC, а вознаграждение за блок Ethereum = 2 ETH плюс транзакционные комиссии).

Система PoW в Ethereum работает точно так же. Любой, кто захочет тоже добавлять блоки в блокчейн и получать за это вознаграждения, будет должен вложиться в оборудование, пригодное для выполнения алгоритма PoW триллионы раз.

Вот как работает модель proof-of-work. Майнеры тратят много энергии и времени, чтобы соревноваться в поиске действительного доказательства работы, процесса, который служит для обеспечения безопасности сети и достижения консенсуса.

Консенсус сложнее чем кажется

Описанный выше процесс - это всего лишь алгоритм, который запускается клиентским программным обеспечением для майнинга Ethereum. Теория игр заставляет нас учитывать факторы, внешние по отношению только к программному обеспечению. Блокчейн-сети, являясь мощной движущей силой социальной и экономической активности, переходят в структуры реального мира. За примером далеко идти не надо. Майнеру PoW сегодня нужен реальный капитал, чтобы:

  1. Приобрести оборудование;
  2. Иметь доступ к обильному дешевому электричеству;
  3. Иметь доступ к мощному каналу доступа в интернет;
  4. Обустроить пространство и инфраструктуру для размещения оборудования и отвода тепла.

Все эти риски приходится брать любому, кто решает стать "майнером" в PoW системе. Все эти пункты необходимы для того, чтобы иметь возможность на конкурентном уровне соревноваться за предоставление действительных доказательств работы и обеспечения безопасности рассматриваемой сети. В proof-of-work майнеры доказывают, что у них есть капитал, которым они рискуют, затрачивая энергию.

Как видите, консенсус PoW сети поддерживается многими тысячами единиц оборудования и триллионами киловатт электроэнергии, в которые вложились майнеры со всего мира.

Proof-of-Stake = другой механизм консенсуса

Proof-of-work - это на самом деле лишь один из многих механизмов консенсуса, которые существуют для координации децентрализованных сетей. Это базовый механизм консенсуса, ставший известным благодаря Bitcoin, и потом скопированный Ethereum.

Но Ethereum всегда был рассчитан на то, что его использование консенсуса proof-of work будет временной мерой.

Прежде чем мы поговорим о The Merge, давайте разберемся с proof-of-stake, или PoS.

Proof-of-stake - это механизм консенсуса, который, как и PoW, используется для того, чтобы дать сети блокчейна все то, что должны обеспечивать механизмы консенсуса, т.е.:

  1. Безопасность сети (никакого мошенничества, никаких двойных трат, никаких атак 51%);
  2. Метод, по которому узлы могут договориться о том, какая цепочка является "истинной".
Для того, чтобы участвовать в валидации и предложении новых блоков в цепочке proof-of-stake, необходимо стать валидатором, PoS-эквивалентом PoW-майнера. Вместо того, чтобы покупать оборудование для майнинга и тратить электричество, доказывая вложенным капиталом собственный интерес в функционировании сети, "валидаторы" полагаются на залог в форме собственного токена сети. Это их способ сказать: "Я забочусь о безопасности этой сети. Не веришь мне? Вот мои деньги, я ими рискую."

Tezos - это работающая сеть, успешно использующая PoS; чтобы стать "бейкером" (термин Tezos для обозначения валидатора и майнера) нужно стейкировать (т.е. заблокировать) 6,000 $XTZ. Риск капиталом для поддержки сети, с точки зрения теории игр, должным образом стимулирует акторов быть честными арбитрами сети, иначе их инвестиции не были бы выгодными.

Ethereum + Proof-of-Stake

Ethereum создавался с расчетом на то, что proof-of-work - это временно: создатели всегда планировали перейти на proof-of-stake. Учитывая неоспоримый успех proof-of-work в качестве модели консенсуса для Bitcoin, Ethereum мог сразу начать работу с механизмом PoW, в то время как проектировалась, тестировалась и отлаживалась бы сложная конструкция Ethereum proof-of-stake.

Чтобы стать валидатором Ethereum, необходимо сделать ставку в 32 $ETH (нативный токен сети Ethereum) и запустить клиент Ethereum на машине со стабильным доступом в интернет (даже на ноутбуке!). Делая это, вы сигнализируете, что берете на себя ответственность добросовестно проверять и создавать блоки. Почему? Потому что это в ваших же собственных интересах. При недобросовестном поведении вы теряете вознаграждение валидатора и рискуете потерять свою ставку. В предельном случае даже стоимость самого токена в результате атаки может упасть, и вы так или иначе потеряете деньги.

Попутное замечание: если у вас нет 32ETH, вы все равно можете участвовать в проверке сети разными способами: это стейкинг пулы (включая решения для ликвидного стейкинга, такие как Lido), стейкинг на централизованных биржах, и, наконец, запуск узла, который не предлагает блоки, но все равно поддерживает сеть, прослушивая новые блоки для их проверки. Для получения дополнительной информации вы можете изучить раздел Ethereum.org о стейкинге здесь.
Так же, как и в proof-of-work, если майнер нечестен и пытается отправить блок, который каким-либо образом нарушает правила (двойная трата, недействительные транзакции и т.д.), он теряет все потенциальные награды, которые он мог бы получить, будучи просто честным; остальная часть сети будет просто игнорировать нечестного майнера, потому что он нарушает правила консенсуса. Точно так же валидатор, который пытается каким-либо образом нарушить правила, будет не только проигнорирован, но и "срезана" (slashed), это означает, часть залога забирается в качестве штрафа.

Различия в ключевых понятия в Ethereum PoS и Ethereum PoW

  • Блок в PoW добавляется в цепочку тем, кто успешно решит хеширующую головоломку целевой сложности. Блок в PoS добавляется в цепочку путем выбора случайного узла-валидатора для предложения блока. Второй набор валидаторов затем случайным образом выбирается для проверки предполагаемого блока валидатора.
  • В Ethereum PoW за проверку и добавление новых блоков отвечают "майнеры". В Ethereum PoS за проверку и добавление новых блоков отвечают "валидаторы". Майнеры получают вознаграждение за нахождение правильного целевого решения хэша, валидаторы получают вознаграждение за создание блока, будучи сами выбранными для этого случайным образом.
  • Для добавления блоков Ethereum PoS не требует высокого потребления энергии, в то время как Ethereum PoW требует крайне высоких энергозатрат для быстрого выполнения вычислений хеша. По оценкам, потребность в энергии для PoS на ~99,95% меньше, чем для PoW.
  • Капитал, поставленный на кон в PoW, выражается через время, оборудование и электричество. Капитал, поставленный на кон в PoS, - это время человека + его 32 ETH. Дизайн всей системы согласно теории игр способствует тому, что честным актором быть намного выгоднее чем нечестным.
  • Скорость создания блоков PoW определяется сложностью сети, обычно специально настраиваемой так, чтобы получалось близко к определенному времени, но при этом по факту блоки будут создаваться быстрее или медленнее. Поиск достоверного целевого хэша может занять разное количество времени. Темп создания блоков PoS – фиксированный. Время в PoS Ethereum делится на слоты (12 секунд) и эпохи (32 слота). На основе этого фиксированного темпа работают сразу несколько механизмов протокола, например: каждый слот случайным образом выбирается комитет валидаторов, которому поручается проголосовать за то, является ли валидным блок, предложенный другим случайным валидатором.

Термины и понятия Ethereum + PoS

  • Валидатор: валидатор отвечает за хранение данных, обработку транзакций и добавление новых блоков в блокчейн. Для этого потребуется 32 $ETH в стейкинге + активное оборудование + программный клиент. Ожидается, что валидаторы будут содержать достаточно мощное оборудование и подключение к интернету, чтобы зарабатывать вознаграждения через валидацию/предложение блоков.
  • Слэшинг: злонамеренное поведение валидатора может привести к тому, что его депозит будет "срезан" или уменьшен на сумму штрафа (стоит помнить, что вы можете быть оштрафованы даже за не злонамеренное поведение, такое как выход узла в оффлайн!)
  • Слот: 12 секунд.
  • Эпоха: 32 слота.
  • Мейннет: Текущая "истинная" цепочка Ethereum, работающая на консенсусе PoW. В отличие от тестовой сети вроде Göerli, в этой сети Эфир стоит реальных денег.
  • Клиент Ethereum: пакет программного обеспечения, запускаемый узлами Ethereum, который состоит из двух уровней: уровня исполнения и уровня консенсуса. Узел, на котором работает клиент, может быть либо полным узлом, либо узлом майнинга.
  • Уровень исполнения: это часть клиента Ethereum, где происходит исполнение транзакций и управление состоянием. Именно здесь EVM запускает коды операций и программную логику. Клиенты-исполнители включают: Geth, Erigon и Nethermind.
  • Уровень консенсуса: часть клиента Ethereum, отвечающая за достижение консенсуса. Именно здесь действуют правила о том, что делает блок или транзакцию действительной. Консенсус-клиенты для Beacon Chain включают Lighthouse, Prysm и Teku.
  • Beacon Chain: «сигнальная цепочка», отдельный proof-of-stake блокчейн, созданный 1 декабря 2020 года. Он существует полностью параллельно с мейннетом Ethereum и с момента создания постоянно совершенствуется и используется для тестирования. После слияния он станет новым движком консенсуса сети, на котором будут выполняться все будущие транзакции Ethereum.

Хорошо, так что же такое The Merge?

Теперь, когда мы рассмотрели кучу важных терминов и контекст выше, будет чуть проще понять, что за фигня этот "The Merge".

"Merge" - это последний шаг в стратегии Ethereum по полному отказу от механизма консенсуса PoW и переходу на PoS, доказательство доли владения.

Переход Ethereum на proof-of-stake изначально был разделен на два основных этапа (исключая технические хард-форки Berlin и London, которые произошли в процессе обновления Ethereum до Merge):

  1. Запуск Beacon Chain. Beacon Chain - отдельный параллельный PoS блокчейн, который использовался для проведения тестов, не влияя на Ethereum Mainnet или сотни миллиардов долларов на нём. Другой важной причиной запуска Beacon Chain до официального слияния было желание дать достаточно времени стейкерам вложить свои средства на депозитный контракт – необходимо достаточное количество ETH в стейкинге для того, чтобы сеть была на должном уровне защищена. На момент написания статьи на Beacon Chain размещено 14 000 434 ETH.
  2. The Merge. Слияние консенсусного слоя Beacon Chain с EVM-состоянием Ethereum Mainnet.
Со времен когда был создан первый генезисный блок, proof-of-work обеспечивал безопасность Ethereum Mainnet. А с 2020 года Beacon Chain живёт параллельно с Ethereum, но отдельно от него, управляя модифицированным уровнем консенсуса proof-of-stake. В настоящее время каждый узел Ethereum запускает клиент, который сочетает в себе как слой исполнения, работающий на EVM, так и слой консенсуса, работающий на PoW.
Когда произойдет слияние, текущий уровень консенсуса Ethereum, работающий на PoW, будет заменен на proof-of-stake консенсус. Состояние Ethereum и история транзакций останутся неизменными. Если сегодня вы поставщик ликвидности на Uniswap, после обновления вы по-прежнему им будете в системе proof-of-stake Ethereum; разница лишь в том, что сама система будет обеспечена консенсусом proof-of-stake вместо proof-of-work.

The Merge эффективно изменит то, как клиенты Ethereum в настоящее время связывают вместе уровни исполнения и консенсуса, выделяя их в собственные отдельные клиенты. Это означает, что полный узел PoS Ethereum может запускать клиент с: Geth (исполнение) + Lighthouse (консенсус) - или любую комбинацию из доступных клиентов исполнения/консенсуса. И все это он будет делать в режиме реального времени.

Ок, The Merge - это последний шаг в переходе Ethereum на Proof-of-Stake. Но что же произойдет на самом деле?

Во время слияния клиенты исполнения, например Get, начнут "слушать" блоки, поступающие из Beacon Chain. Спусковым крючком для переключения будет значение новой сетевой переменной (введенной апгрейдами) под названием Terminal_Total_Difficulty, которая представляет собой сумму PoW-сложностей каждого блока, накопленных в PoW-цепочке Ethereum.
PoW Ethereum перейдет в PoS Ethereum, когда Total Terminal Difficulty достигнет значения 58,750,000,000,000,000,000,000,000.
На момент написания статьи номер последнего блока - #15347593, а общая сложность составляет 56 438 897 354 985 249 320 571. Это значит, что до The Merge нам осталось два секстиллиона хешей сложности PoW. https://bordel.wtf/ - это сайт с обратным отсчетом в реальном времени, по оценкам которого целевой TTD будет достигнут 15 сентября.

Вот и все. В этой статье мы познакомились с важными терминами и понятиями, связанными с консенсусными системами блокчейна, в частности с доказательством работы proof-of-work и доказательством доли владения proof-of-stake. Когда кто-то вас спросит, что такое The Merge или "слияние", естественным ответом должно быть: "Заключительный шаг в процессе перехода Ethereum от модели безопасности PoW к PoS."

Эти перемены несут в себе риск? Конечно! Proof-of-work - это проверенная модель обеспечения безопасности, которая обеспечивает Биткойну почти идеально безотказную работу второй десяток лет. С другой стороны, Proof-of-stake - это довольно новая и более сложная модель безопасности. Пока неясно, справится ли эта модель с обеспечением безопасности сотен миллиардов долларов в сети Ethereum.

После того, как Ethereum перейдет на proof-of-stake, впереди ему предстоит пройти еще через много обновлений, которые призваны помочь Ethereum улучшить масштабируемость и дальнейшую децентрализацию. Следующие вехи:

  1. The Merge: PoW Ethereum мертв, да здравствует PoS Ethereum (15 сентября)
  2. The Surge: шардинг для масштабируемости, и особенно для роллапов (TBD).
  3. The Verge: stateless клиенты, облегчающие работу узлов Ethereum (TBD)
  4. The Purge: ликвидация технического долга + устранение исторических данных (TBD).
  5. The Splurge: дополнительные функции (TBD)

Что вы об этом думаете? Был ли переход на новую модель безопасности Ethereum хорошей идеей? Может быть стоило просто остановиться на консенсусе PoW, учитывая, что это, похоже, работало крайне надежно? Приведет ли это к принятию Ethereum мейнстримом или навредит ему в долгосрочной перспективе?

CoinMarketCap Alexandria подготовит серию статей, подобную этой, для каждого из последующих этапов после The Merge. Следите за новостями! Больше материалов из нашей серии о The Merge можно найти здесь.

Отдельное спасибо CryptoPunk 6068 за то, что он поделился своим экспертным опытом для написания этой статьи.

Эта статья предоставляет ссылки на сторонние веб-сайты или другой контент только в информационных целях («Сторонние сайты»). Сторонние сайты не находятся в ведении CoinMarketCap, и CoinMarketCap не несет ответственности за содержание любого Стороннего сайта, включая, помимо прочего, любые ссылки, содержащиеся на Стороннем сайте, или любые изменения или обновления Стороннего сайта. CoinMarketCap предоставляет вам эти ссылки только для удобства, и включение любой ссылки не означает поддержку, одобрение или рекомендацию сайта со стороны CoinMarketCap или какой-либо связи с его операторами. Эта статья предназначена для использования и должна использоваться только в информационных целях. Важно провести собственное исследование и анализ, прежде чем принимать какие-либо существенные решения, связанные с описанными продуктами или услугами. Эта статья не является и не должна толковаться как финансовая консультация. Взгляды и суждения, выраженные в этой статье, являются собственным мнением автора [компании] и не обязательно отражают взгляды и мнения CoinMarketCap.
69 people liked this article