บทนำ: Ethereum 2.0 ได้รับแรงบันดาลใจจากการอัปเกรด Ethereum 1.0

ผู้ที่ชื่นชอบ Ethereum (ID: ethfans)ผู้ที่ชื่นชอบ Ethereum (ID: ethfans), ผู้แต่ง: Ivan Martinez, แปล: A Jian, ทำซ้ำโดย Odaily โดยได้รับอนุญาต

บทนำ | ภาพรวม การสรุปบัญชี Ethereum

เมื่อเปรียบเทียบกับ Ethereum 1.0 แล้ว การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญที่สุดใน Ethereum 2.0 คือฉันทามติที่พิสูจน์การมีส่วนได้ส่วนเสียและสถาปัตยกรรมการแบ่งส่วน แต่ในความเป็นจริงแล้ว ยังมีนวัตกรรมมากมายที่ได้รับแรงบันดาลใจจากกระบวนการปรับปรุง Ethereum

สิ่งที่เราได้เห็นตั้งแต่การสร้าง Bitcoin และ Ethereum

Bitcoin blockchain ดำเนินการมาเป็นเวลา 11 ปีแล้ว และการสร้างได้สร้างแรงบันดาลใจให้กับผู้คนนับไม่ถ้วนที่มีอุดมการณ์อันสูงส่งในการศึกษาและแม้แต่ศึกษาการออกแบบและเศรษฐศาสตร์การเข้ารหัสลับของ blockchain เพื่อค้นหาสิ่งที่สามารถปรับปรุงได้

จาก PoW เรารู้แล้วว่าความปลอดภัยของโปรโตคอลนั้นสำคัญที่สุดสำหรับสกุลเงินดิจิทัลเสมอ การใช้ฮาร์ดแวร์ราคาแพงเพื่อสร้างแรงจูงใจให้ผู้คนได้รับสกินมากขึ้นในเกมนั้นทำงานได้ดีอย่างน่าประหลาดใจ ในขณะที่ยังมีช่องว่างสำหรับช่องโหว่ (ที่เรียกว่า "การขุดแบบเห็นแก่ตัว") PoW ได้ทำงานที่ยอดเยี่ยมในการปกป้องความปลอดภัยเครือข่ายของ Bitcoin

Ethereum blockchain เปิดตัวในปี 2558 และการกำเนิดของมันถือเป็นการเกิดขึ้นของ blockchain "สากล": ทุกคนสามารถสร้างแอปพลิเคชันบนเครือข่ายที่สามารถโต้ตอบกับ ETH และโทเค็นอื่นๆ แอปพลิเคชันเหล่านี้เปิดประตูสู่การเงินแบบกระจายอำนาจ และในปัจจุบัน เงินมากกว่า 1 พันล้านดอลลาร์ถูกฝากไว้เป็นหลักประกันสำหรับการดำเนินงานทางการเงินแบบกระจายอำนาจ ฉันมีบทความอื่นเกี่ยวกับวิธีที่ DeFi (การเงินแบบกระจายอำนาจ) เติบโตเป็นบริการจริงบน Ethereum ทีละขั้นตอน

ปัจจัยที่จำกัดทรูพุตการขยาย Eth1.X

ตอนนี้ Ethereum เติบโตอย่างรวดเร็วเป็นเวลา 5 ปี การเติบโตอย่างน่าอัศจรรย์ที่ประสบมานั้นยังชี้ให้เห็นถึงปัญหาคอขวดของอุตสาหกรรมทั้งหมดและจุดที่สามารถปรับปรุงได้

ในปี 2560 เมื่อการพัฒนา Ethereum ประสบปัญหา "Ethereum terminators" หลายคนลุกขึ้นและอ้างว่า "เอาชนะ" Ethereum แต่ "เทอร์มิเนเตอร์" เหล่านี้ส่วนใหญ่ยอมสละความปลอดภัยเพื่อแลกกับปริมาณงานที่สูงขึ้น (TPS, การประมวลผลธุรกรรมต่อวินาที) และพวกเขากำลังโฆษณาที่หลอกลวง (หรือจงใจทำให้สับสน) โดยสิ้นเชิงว่าการทำธุรกรรมไม่จำเป็นต้องจ่ายค่าธรรมเนียม ในความเป็นจริง ไม่มีวิธีใดที่เป็น "ทางออก" สำหรับปัญหาที่ Ethereum กำลังเผชิญอยู่

ในการอัปเกรด Ethereum อย่างแท้จริง ทุกคนต้องแยกออกจากระบบที่มีอยู่แล้วเริ่มต้นใหม่ เราสามารถใช้ประโยชน์จาก Ethereum ที่ดีที่สุดและทิ้งขยะมากมาย

อีเธอเรียม 2.0

อีเธอเรียม 2.0

Ethereum 2.0 เป็นโครงการโอเพ่นซอร์สที่ใหญ่ที่สุดในพื้นที่ cryptocurrency จนถึงปัจจุบัน โดยมีเป้าหมายเพื่อพัฒนาระบบใหม่ที่บรรลุเป้าหมายดั้งเดิมของ Ethereum และเป้าหมายที่เหนือกว่านั้น คุณอาจเคยได้ยินเกี่ยวกับ Casper (อัลกอริธึมที่เป็นเอกฉันท์ภายใต้การพิสูจน์การเดิมพัน) และการแบ่งกลุ่มย่อย แต่เป้าหมายของ Ethereum 2.0 ไม่ได้หยุดอยู่แค่นั้น

บทความนี้ต้องการพูดคุยเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงที่รู้จักกันน้อยใน Ethereum 2.0 และการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ได้รับแรงบันดาลใจจากการช่วยให้ Ethereum ก้าวไปสู่โลกแห่งการกระจายอำนาจที่สวยงามได้อย่างไร

บทความนี้ต้องการพูดคุยเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงที่รู้จักกันน้อยใน Ethereum 2.0 และการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ได้รับแรงบันดาลใจจากการช่วยให้ Ethereum ก้าวไปสู่โลกแห่งการกระจายอำนาจที่สวยงามได้อย่างไร

นโยบายการเงิน (ต้นทุนความปลอดภัย)

ไม่ควรประเมินนโยบายการเงินของสกุลเงินดิจิทัลต่ำเกินไป เนื่องจาก cryptocurrencies จำเป็นต้องใช้สกุลเงินเพิ่มเติม (ในรูปแบบของรางวัลบล็อก) เพื่อดึงดูดนักขุดและพลังการประมวลผล ภายใต้สมมติฐานของการรับประกันความปลอดภัย ยิ่งมีการออกเพิ่มเติมน้อยเท่าไหร่ก็ยิ่งดีเท่านั้น ในบรรดาสกุลเงิน 20 อันดับแรกตามมูลค่าตลาด เราเห็นว่าบล็อกเชนของ Bitcoin มีความปลอดภัยมากที่สุด และอัตราการออกสกุลเงินก็ต่ำที่สุดเช่นกัน อัตราการเพิ่มขึ้นของ Bitcoin ต่อปีในปัจจุบันอยู่ที่ 3.8% ซึ่งต่ำกว่าของ ETH ที่ 4.5% มาก (แม้ว่า Ethereum จะปฏิบัติตามนโยบายการลดจำนวนลงครึ่งหนึ่งของ Bitcoin อัตรานี้จะสูงขึ้นไปอีก)

แม้ว่าผู้สะสม Ethereum จำนวนมากรู้สึกว่าต้นทุนของ Ethereum blockchain นั้นสูงเกินไปสำหรับความปลอดภัย อย่างไรก็ตาม หากสิ่งนี้ลดอัตราการออก อาจทำให้พลังการประมวลผลและความปลอดภัยในการขุดเหมืองลดลงอย่างมาก เนื่องจากนักขุดไม่สามารถสร้างได้มากขนาดนั้น เงินอีกต่อไป ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากที่จะลดอัตราการออกภายใต้ PoW เนื่องจากการลดลงจะมีผลข้างเคียงที่คาดไม่ถึงต่อความปลอดภัยของห่วงโซ่ Bitcoin ไม่มีปัญหานี้ (ส่วนใหญ่) เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงรางวัลการขุดสามารถคาดเดาได้ในระยะยาว

หนึ่งในเป้าหมายที่ใหญ่ที่สุดของ Ethereum 2.0 คือการเปลี่ยนไปใช้กลไกฉันทามติ Proof-of-stake (PoS) นั่นคือการลบบทบาทของฮาร์ดแวร์การขุดที่มีราคาแพง (ไม่ว่าจะเป็น ASIC หรือ GPU) การคำนวณที่เข้มข้นและพลังงาน การบริโภคจะถูกแทนที่ด้วยคอมพิวเตอร์ธรรมดาราคาถูกเพียงพอที่จะจัดการเฉพาะกระบวนการโหนด Eth2 เช่น การส่งผ่านบล็อกและการซิงโครไนซ์ ด้วยวิธีนี้ ค่าใช้จ่ายในการปกป้องความปลอดภัยของเครือข่ายจึงถูกกว่ามาก! อย่างไรก็ตาม ผู้ใช้จำเป็นต้องล็อค 32ETH เพื่อเข้าร่วม

คำอธิบายภาพ

- จำนวนของการออกเพิ่มเติม (มาตราส่วนรางวัล) ปรับตามความจำเป็นจริงในการจ่ายเพื่อความปลอดภัย -

นอกจากการลดอัตราการออก Ethereum 2.0 ยังมีเป้าหมายที่จะแทนที่รูปแบบตลาดการประมูลปัจจุบันที่ใช้เมื่อชำระค่าธรรมเนียมก๊าซ และแทนที่ด้วยรูปแบบที่แตกต่างออกไปเล็กน้อย นั่นคือ "EIP1559" คุณไม่จำเป็นต้องรู้ว่ามันทำงานอย่างไร รู้แค่ว่าในโหมดนี้ ค่าธรรมเนียมส่วนใหญ่ที่ผู้ใช้จ่ายไปจะถูกทำลาย แม้ว่าในโหมดนี้ ผู้ใช้จะจ่ายค่าธรรมเนียมน้อยลง แต่เนื่องจาก Ethereum 2.0 มีเศษจำนวนมาก ขนาดค่าธรรมเนียมทั้งหมดจะใหญ่กว่า Ethereum ปัจจุบัน ดังนั้นจำนวนที่ถูกทำลายจึงมีจำนวนมากขึ้น

ในแง่หนึ่งอัตราการออกจะต่ำมากและในทางกลับกันส่วนหนึ่งของค่าธรรมเนียมการทำธุรกรรมจะถูกทำลายอัตราการออกสุทธิของ Ethereum 2.0 อาจเป็นลบ นั่นคือจำนวนเงินที่เผาจะมากกว่าจำนวนที่ออก ! จากนั้น ETH ก็จะหายากขึ้น ทำให้การโจมตีระบบ PoS มีราคาแพงขึ้น

อัลกอริธึมที่สอดคล้องกัน (เช่น PoW และ PoS) (หมายเหตุผู้แปล: ข้อความต้นฉบับ อัลกอริทึมที่สอดคล้องกัน) มีจุดมุ่งหมายเพื่อให้แน่ใจว่ามีความปลอดภัยและการกระจายอำนาจของบล็อกเชน และกลไกจูงใจในการปกป้องเครือข่ายคือสิ่งที่ทำให้สกุลเงินดิจิทัลมีชีวิตจริง ๆ และไม่ใช่แค่เป็น ตัวประกอบของเลขบัญชีแยกประเภท กลไกจูงใจทำให้มั่นใจได้ว่าผู้ขุด/ผู้เดิมพันจะให้ความปลอดภัยแก่เครือข่าย สิ่งที่ Ethereum 2.0 แสวงหาในแง่ของค่าธรรมเนียมความปลอดภัยคืออัตราการออกขั้นต่ำที่จำเป็น อัตราการออกขั้นต่ำที่จำเป็นหมายถึงจำนวนเงินขั้นต่ำที่ต้องออกเพื่อให้ห่วงโซ่ดำเนินการออกต่อไปเพื่อความปลอดภัย กลยุทธ์อัตราการออกและการทำลายล้างที่ต่ำจะค่อยๆ เพิ่มต้นทุนการโจมตีของผู้โจมตี (เนื่องจาก ETH หายากขึ้นเรื่อยๆ) ซึ่งจะช่วยลดโอกาสในการโจมตีขนาดใหญ่

ไร้สัญชาติ

คุณอาจเคยได้ยินคำว่า "การระเบิดของสถานะ" ซึ่งมักถูกกล่าวถึงเมื่อพูดถึง Ethereum และขนาดของข้อมูลสถานะของมัน สาระสำคัญของปัญหานี้คือการชำระค่าธรรมเนียมก๊าซเพียงครั้งเดียวช่วยให้ข้อมูลของคุณอยู่บน Ethereum blockchain ตลอดไป ซึ่งนำไปสู่การเติบโตอย่างไม่จำกัดของข้อมูลสถานะ และข้อมูลจำนวนมากอาจไม่ถูกใช้อีก การ "ระเบิด" ของข้อมูลสถานะบนสเกลสตอเรจหมายความว่าพื้นที่สตอเรจและสภาวะฮาร์ดแวร์ของโหนด Ethereum จะต้องเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงเมื่อเครือข่ายอยู่รอดต่อไป ในระยะยาว สิ่งนี้จะจำกัดขนาดของประชากรที่สามารถเรียกใช้โหนด Ethereum และปัญหาการเติบโตของข้อมูลสถานะจะแย่ลงทุกครั้งที่มีการเพิ่มขีดจำกัดของบล็อกแก๊ส

คำอธิบายภาพ

- โครงสร้างเครือข่ายภายใต้กระบวนทัศน์ไร้สัญชาติ -

นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการแยกชิ้นส่วน! เนื่องจากแต่ละชิ้นส่วนมีสถานะเฉพาะของตัวเอง และตัวตรวจสอบ Eth2 จำเป็นต้องทำการเปลี่ยนแปลงสถานะ (ประมวลผลธุรกรรม) ตามสถานะของชิ้นส่วนที่ตรวจสอบ โปรโตคอลไร้สัญชาติช่วยลดความจำเป็นสำหรับตัวตรวจสอบความถูกต้องในการดาวน์โหลดสถานะเต็มของชาร์ด มีเพียงต้นไม้ไบนารี Merkle ที่แสดงข้อมูล (ซึ่งเล็กกว่าข้อมูลสถานะมาก)

ยิ่งมี Shards มากเท่าไร การเติบโตของข้อมูลสถานะก็จะยิ่งเพิ่มขึ้นอย่างไม่มีที่สิ้นสุด แม้ว่าจะมีบริการอย่างเช่น Exchange หรือ Block Browser อย่างแน่นอน แต่ก็มีแรงจูงใจในการบันทึกข้อมูล Shard State/ข้อมูลประวัติทั้งหมด และจะแม่นยำโดยไม่คำนึงถึงต้นทุนการจัดส่ง . จากนั้นจึงมีความเป็นไปได้ของซอฟต์แวร์ "ผู้ให้บริการสถานะ" ที่ให้ตัวตรวจสอบความถูกต้องมีส่วนสถานะของธุรกรรมที่จะเปลี่ยนแปลง ทำให้ซอฟต์แวร์หลังสามารถดำเนินการเปลี่ยนแปลงสถานะได้ ผู้ให้บริการสถานะสามารถขจัดความจำเป็นในการอ่านและเขียนฮาร์ดดิสก์และพื้นที่เก็บข้อมูลจำนวนมากในระหว่างกระบวนการตรวจสอบได้อย่างสมบูรณ์ สิ่งนี้ไม่เพียงเปิดโอกาสสำหรับสิ่งจูงใจใหม่เฉพาะสถานะเท่านั้น แต่ยังช่วยให้ผู้ตรวจสอบความถูกต้องได้อย่างมาก ซึ่งไม่จำเป็นต้องรักษาสถานะเศษส่วนทั้งหมดอีกต่อไป แน่นอน พวกเขายังคงสามารถตรวจสอบความถูกต้องของสถานะที่ได้รับจากรีเลย์สถานะได้ เนื่องจากข้อมูลนี้สามารถเปรียบเทียบได้กับแผนผังสถานะที่ซิงโครไนซ์

นามธรรมบัญชี

ในโปรโตคอล Ethereum ปัจจุบัน มีบัญชีอยู่สองประเภท บัญชีที่ควบคุมจากภายนอก (นั่นคือ บัญชีที่ควบคุมโดยผู้ใช้คีย์ส่วนตัว) และบัญชีสัญญาอัจฉริยะ เฉพาะบัญชีที่ควบคุมจากภายนอกเท่านั้นที่สามารถเริ่มต้นธุรกรรมได้ และเฉพาะธุรกรรมที่เริ่มต้นโดยผู้ใช้ที่ควบคุมคีย์ส่วนตัวเท่านั้นที่สามารถเปลี่ยนสถานะของบัญชีของตนเองได้ แม้ว่าตอนนี้จะมีธุรกรรมเมตา แต่จำเป็นต้องพึ่งพาเครือข่ายรีเลย์ (เช่น GSN) เพื่อชำระค่าธรรมเนียมแก๊ส

สำหรับ Ethereum 2.0 เป้าหมายคือการรวมบัญชีทั้งสองนี้เป็นบัญชีเดียว เพื่อไม่ให้มีความแตกต่างระหว่างบัญชีผู้ใช้และบัญชีสัญญาในเครือข่าย แน่นอนว่าสัญญาจะยังคงมีอยู่ต่อไป แต่จากนั้น เครือข่าย Ethereum เองจะสามารถทำหน้าที่เป็นรีเลย์สำหรับธุรกรรม meta ได้ การลงนามในธุรกรรมและแพร่ภาพด้วยตัวคุณเองจะไม่ใช่วิธีเดียวที่คุณโต้ตอบกับเครือข่ายอีกต่อไป

ในเวลานั้น คุณสามารถทำให้บัญชีของคุณเป็นเหมือนสัญญาอัจฉริยะได้ ตัวอย่างเช่น หากมีคนส่ง ETH ให้คุณ บัญชีหลักของคุณก็จะส่งต่อไปยังกระเป๋าเงินเย็นของคุณโดยอัตโนมัติ หรือขาย ETH ทั้งหมดที่ส่งให้คุณโดยอัตโนมัติ กลายเป็น DAI เพื่อถือครอง

ความสามารถในการใส่โมดูลการทำงานลงในบัญชีโดยตรงจะทำให้เกิดการออกแบบและฟังก์ชั่น dApp ที่น่าสนใจมากมาย! การดำเนินการของบัญชีการจัดการผู้ใช้จะกลายเป็นหลาย ๆ แทนที่จะเป็นการดำเนินการที่อนุญาตซึ่งได้รับการแก้ไขเหมือนโปรโตคอล Ethereum ปัจจุบัน

ความเป็นไปได้ที่น่าสนใจของการสรุปบัญชีคือสัญญาสามารถชำระค่าธรรมเนียมน้ำมันและเริ่มการทำธุรกรรมได้ด้วยตัวเอง แต่มันเป็นปัญหาที่ซับซ้อน ยังอยู่ในระหว่างการพัฒนา แต่เมื่อพัฒนาแล้ว ความเป็นไปได้มีมากมาย

สภาพแวดล้อมการดำเนินการ

นักพัฒนาที่พัฒนาแอปพลิเคชัน Ethereum ภาษาโปรแกรมที่ต้องการคือ Solidity หรือ Vyper ซึ่งทั้งสองภาษามีฟีเจอร์แปลกๆ ของตัวเอง แต่ในแง่ของการใช้งานจริง ระบบนิเวศการพัฒนาของพวกเขายังดีมาก ในการใช้งานปัจจุบัน โค้ดที่เขียนด้วยภาษาเหล่านี้จะถูกคอมไพล์เป็นการดำเนินการทั่วไปในระดับล่างเพื่อให้ตีความได้ง่ายโดย Ethereum Virtual Machine (EVM) หากคุณต้องการเข้าใจ EVM อย่างลึกซึ้ง คุณสามารถอ่านบทความนี้ได้ แม้ว่าจะไม่จำเป็น

รหัสออปโค้ด (OPCODE) ที่ใช้โดย EVM ช่วยให้โหนด Ethereum สร้างการคำนวณแบบเดียวกันโดยไม่คำนึงถึงคอมพิวเตอร์ที่ใช้งานโหนด (นี่คือที่มาของส่วน "เครื่องเสมือน") นอกจากนี้ยังช่วยให้ปรับแต่งการดำเนินการที่ซับซ้อนได้ง่ายขึ้น เช่น การตรวจสอบลายเซ็นและการรับยอดคงเหลือในบัญชี โดยใช้โค้ดเพียงบรรทัดเดียว ฟังก์ชันการทำงานจะเป็นไปไม่ได้หากปราศจาก EVM ที่อ่านสถานะและดำเนินการเปลี่ยนแปลงสถานะอย่างแม่นยำ

แม้ว่า EVM จะทำงานได้ดีโดยเป็นรากฐานของระบบนิเวศของสัญญาอัจฉริยะทั้งหมด (แม้แต่ในเครือข่ายอื่นๆ) แต่จะดีกว่าหากแอปพลิเคชันบน Ethereum สามารถใช้ภาษารันไทม์ (รันไทม์) ได้ ห่วงโซ่ไม่ควรกำหนดกฎการเปลี่ยนสถานะของตนเอง (เช่น EVM) กับผู้อื่น และการดำเนินการควรเปิดกว้างมากขึ้น นั่นเป็นเหตุผลที่ผู้คนคิดค้น "สภาพแวดล้อมการดำเนินการ"

กลไกสภาพแวดล้อมการดำเนินการอนุญาตให้รวมกฎการเปลี่ยนสถานะทั้งหมดเข้ากับเลเยอร์โปรโตคอลโดยตรง (โดยใช้ WASM) เพื่อให้วิธีการประมวลผลธุรกรรมสามารถเป็นอิสระจากส่วนอื่น ๆ ของระบบโดยสิ้นเชิง ตัวอย่างเช่น อาจมี Execution Environment (EE) สำหรับ ZK rollups และธุรกรรมแอบแฝง และอีก EE สำหรับธุรกรรมรูปแบบ UTXO (เช่น Bitcoin blockchain) อาจมี EE เฉพาะโทเค็นที่ทุ่มเทให้กับการพกพาโทเค็นทั้งหมดโดยไม่ต้องอัปโหลดรหัสเดียวกันสำหรับแต่ละโทเค็น แน่นอนว่า EVM ที่มีอยู่จะถูกแทนที่ด้วย EE ที่เรียกว่า eWASM เพื่อให้แน่ใจว่ารองรับระบบนิเวศที่มีอยู่

ทุก dApp บน Eth1 จะต้องได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงพฤติกรรมของ EVM ดังนั้นข้อจำกัดของฟังก์ชันการเปลี่ยนสถานะของ Ethereum (เช่น EVM) จึงกลายเป็นปัญหาคอขวดของระบบนิเวศทั้งหมด ด้วยกลไก EE ทำให้คอขวดนี้ไม่มีอยู่อีกต่อไป ช่วยให้ dApps ใหม่ทั้งหมดปรากฏขึ้นโดยใช้ประโยชน์จากการพึ่งพาแบบเปิดบนโปรโตคอล หากคุณต้องการเรียนรู้เพิ่มเติม มีพอดคาสต์ที่ยอดเยี่ยมกับ Will Villanueva ที่ EthHub นอกจากนี้ยังมีบทความอธิบายการพัฒนาล่าสุดที่นี่