Co to jest Ethereum?

Efekty kształcenia:

1. Co to jest Ethereum
2. Jak działają smart contracts i wirtualna maszyna Ethereum 
3. Jaka jest różnica między Ethereum a Bitcoin 
4. Jak „połączenie” doprowadziło do przejścia Ethereum od Proof-of-Work (PoW) do Proof-of-Stake (PoS) 
5. Przypadki różnego zastosowania Ethereum i ekosystem

Co to jest Ethereum?

Ethereum to platforma typu open-source, której działanie opiera się na technologii blockchain. Umożliwia ona umieszczanie programów komputerowych zwanych inteligentnymi kontraktami (ang. smart contracts) bez pośrednictwa organów centralnych.

inteligentne kontrakty (smart contracts) Ethereum, często nazywane „komputerem świata”, zasilają otwarty rynek cyfrowych aplikacji (dApps). Od finansów i zarządzania do gier i mediów społecznościowych cyfrowe aplikacje burzą spokój sterowanych modeli Amazona, Google czy Facebooka.

Ethereum ma również natywną kryptowalutę zwaną Etherem (ETH), w której pobiera opłaty od dApps za udostępnianie mocy przetworzeniowej. Zdecentralizowana sieć komputerów rejestruje saldo rachunków ETH i stan inteligentnych kontraktów, przechowując te dane w blockchainie Ethereum.

Ethereum stworzył w 2013 roku kanadyjski programista Vitalik Buterin. Koncepcja Buterina wywodziła się z innej sieci zdecentralizowanych płatności, ale uznawała, że łańcuchy bloków mogą służyć wymianie czegoś więcej niż tylko nowej formy internetowych pieniędzy. 

Ethereum weszło na rynek w lipcu 2015 roku, a jego sukces stał się inspiracją dla rozwijającego się ekosystemu wartego miliardy dolarów. Konkurencyjne blockchainy takie jak Solana czy Cardano starają się naśladować i udoskonalić koncepcję Ethereum wykorzystującą zdecentralizowany system komputerowy. 

Zmiany stanu i Wirtualna Maszyna Ethereum 

Jak każdy system komputerowy Ethereum ma własny język – Solidity – w którym pisane są smart contracts. Istnieje również środek służący przetwarzaniu zakodowanych instrukcji w ramach smart contracts, nazywany Wirtualną Maszyną Ethereum (EVM).

EVM jest udostępniana komputerom tworzącym sieć Ethereum. Ich zadaniem jest zachowanie kanonicznej wersji EVM; bezdyskusyjnego i niezmiennego źródła prawdy o stanie aplikacji i rachunków obsługiwanych przez Ethereum. 

Za każdym razem, kiedy pojawia się zmiana w smart contract lub na saldzie rachunku ETH, transakcja zostaje przekazana EVM, a jej stan uaktualniony i zarejestrowany w blockchainie Ethereum przy akceptacji całej sieci co do poprawności zmiany. 

Za realizację smart contracts Ethereum pobiera opłatę wyrażoną w jednostkach Ether, zwanych GAS. 

Uczestnicy sieci Ethereum 

Chcąc zachować dokładność i niezależność swojego blokchaina jak również umożliwić wszystkim użytkownikom otwarty dostęp, Ethereum posługuje się otwartą siecią o trzech rodzajach uczestników zwanych Węzłami (Nodes).

Węzeł to komputer z oprogramowaniem (znanym jako klient), które umożliwia funkcjonowanie Ethereum. Implementacje klientów są dostępne w różnych językach programowania i z różnych niezależnych źródeł, co skutkuje zróżnicowaniem klientów i korzystnym wpływem na ogólne bezpieczeństwo Ethereum.

Wszystkie węzły są ze sobą połączone w ramach sieci, która dobrowolnie współpracuje przy weryfikowaniu transakcji i utrzymuje prawdziwy stan wspólnego blockchaina. 

Węzły pełne

• Utrzymują i przechowują kopię blockchaina Ethereum 
• Okresowo są przycinane, aby podołać rozmiarowi blockchaina 
• Dostarczają dane na żądanie  
• Mogą weryfikować bloki i stany 
• Mogą zatwierdzać nowe bloki 

Węzły lekkie 

• Utrzymują i przechowują ograniczoną kopię blockchaina Ethereum z minimalną ilością danych konieczną do prowadzenia transakcji 
• Węzły archiwalne 
• Archiwa wszystkich zmian stanów historycznych; nie muszą zatwierdzać bloków 

Mechanizm konsensusu Ethereum 

Węzły pełne obsługują dwa elementy oprogramowania klienta: jeden służy wykonaniu instrukcji inteligentnego kontraktu lub nowych transakcji w EVM; drugi jest algorytmem konsensusu zapewniającym ważność zmian.

Uruchamiając walidację, Węzły Pełne mogą również pełnić funkcję walidatorów. Walidator może proponować, aby do blockchaina dodać nowe bloki zawierające porcję ostatniego stanu i zmiany na saldzie. Za tę usługę walidatorzy otrzymują nagrodę w ETH oraz część opłat pobieranych za transakcje.

W Ethereum proces, w którym potwierdzana jest ważność informacji zarejestrowanych w nowych blokach nazywany jest dowodem stawki – Proof-of-Stake (PoS).

W PoS Węzły Pełne działające jako walidatorzy (nazywani też stakerami) wybierane są, by tworzyć nowe bloki i zatwierdzać transakcje w oparciu o kwotę ETH, którą same stakują.

Walidatorzy muszą wnieść kwotę co najmniej 32 ETH, ale im wyższa jest to kwota, tym większe prawdopodobieństwo, że walidator zostanie wybrany, aby zaproponować nowy blok. Alternatywą jest wniesienie kwoty mniejszej niż 32 ETH i stakowanie w puli (staking pool). 

Pulę obsługuje walidator, który jest uprawniony do zaproponowania nowego bloku. Użytkownik otrzymuje nagrodę w wysokości proporcjonalnej do wniesionego przez siebie wkładu do puli.

W Ethereum, w mechanizmie konsensusu PoS losowo wybierani walidatorzy proponują nowe bloki i zatwierdzają transakcje w okienkach (slots) co 12 sekund. 

Stakowane ETH funkcjonuje jako zabezpieczenie; zobowiązanie finansowe, które zniechęca do zatwierdzania nieważnych transakcji lub podejmowania próby podwójnego wydatkowania – w ramach kary za takie działania stakowana kwota może zostać w części lub w całości zatrzymana. 

Proof-of-Stake (dowód stawki)  

Aby lepiej zrozumieć, jak działa PoS, można połączyć wykonanie, konsensus oraz propozycję nowego bloku i prześledzić je w uproszczonej sekwencji wydarzeń w transakcji ETH.

• Nowa transakcja ETH zostaje podpisana prywatnym kluczem i przekazana przez portfel krypto wraz z opłatą zachęcającą walidatora do dodania transakcji do nowego bloku. 

• Transakcja zostaje przekazana do Węzła Pełnego obsługującego klienta wykonania, by upewnić się, że saldo wysyłającego może pokryć opłatę i sprawdzić ważność jego prywatnego klucza.

• Węzeł dodaje blok do innych nowych bloków na liście oczekujących, zwanej mempool i przesyła go do innych węzłów, które robią to samo. 

• Jeden losowo wybrany walidator proponuje dodanie bloku w bieżącym okienku (slocie) – buduje go i przesyła. Klient wykonania generuje uaktualnioną zmianę stanu, a warstwa konsensusu umożliwia sieci wyrażenie zgody na sekwencjonowanie tego bloku. 

• Blok zostaje przesłany do innych węzłów. Węzły wykonują go i zatwierdzają jako kolejny blok w sekwencji dodany do ich lokalnej wersji blockchaina Ethereum. 

• Walidator otrzymuje nagrodę i opłaty.  

• Proces ten powtarza się co 12 sekund, powiększając zasoby ETH i wydłużając łańcuch bloków Ethereum, jego historyczny zapis stanu i zmian salda. 

Tokenomika Ethereum 

Tokenomika opisuje sposób, w jaki mechanizmy dystrybucji i nagradzania wpływają na zasoby kryptowalut i na to, jak kryptowaluty zmieniały się z upływem czasu. Rosnące zasoby powodują inflację, redukując siłę nabywczą waluty i jej efektywność jako środka przechowywania wartości.

Konkretną ilość Ethereum wypuszczono, wchodząc na rynek. To tokeny wstępnie wydobyte (pre-mine). Pewna ilość była dostępna w publicznej sprzedaży za pośrednictwem pierwszej publicznej oferty tokena (ICO), a pewną ilość rozdano fundatorom i ofiarodawcom. 

Kiedy Ethereum wchodziło na rynek, korzystało z tego samego mechanizmu konsensusu co Bitcoin, czyli Proof of Work (dowód pracy). Ale przez brak górnego limitu zasobów nagrody za bloki doprowadziły do inflacji rocznych zasobów ETH w wysokości 4,5%.

Walidatorzy Ethereum są nagradzani nie tylko za bloki, ale również za dodawanie transakcji i zmian stanu do nowych bloków. Te zasady obowiązują również przy PoS, ale mechanizm wprowadzony w sierpniu 2021 roku polegający na spaleniu części opłat transakcyjnych miał zasadniczy wpływ na tokenomikę sieci, redukując roczną inflację Ethereum nieomal do zera.  

Bitcoin, Ethereum i Połączenie 

Zredukowanie inflacji Ethereum ma ważne implikacje dla funkcjonowania ETH jako rzetelnego środka przechowywania wartości i jego porównania z bitcoinem, którego docelowe zasoby są ograniczone do 21 milionów monet.

Przejście Ethereum od PoW do PoS we wrześniu 2022 roku nazywane Połączeniem stanowi kluczowy element różnicujący obie sieci. 

PoS postrzegane jest jako bardziej energooszczędna i przyjazna dla środowiska alternatywa dla PoW, które, aby zapewnić odpowiednią moc obliczeniową do zatwierdzania transakcji i tworzenia nowych bloków, wymaga znaczącej ilości energii elektrycznej.

Ethereum twierdzi, że PoS zredukowało jego ślad węglowy o ok. 99,992%, ale zdaniem krytyków model stakowania i wymagania prowadzą do centralizacji. 

Przyszłość Ethereum 

Połączenie zablokowało stakowane ETH, co oznaczało, że stakerzy nie mogli wycofać ani swoich oryginalnych stawek ani zgromadzonych nagród aż do Aktualizacji Szanghajskiej (ang. Shanghai Update), do której doszło 12 kwietnia 2023 roku. 

Con lo sblocco dello staking e la neutralità dell'inflazione, la speranza è che le ricompense del validatore di Ethereum possano rivaleggiare con i rendimenti a reddito fisso del mercato obbligazionario, il cui valore di 133 trilioni di dollari è pari a oltre 100 volte la capitalizzazione di mercato dell'intero ecosistema delle criptovalute.

Po Połączeniu liczba transakcji Ethereum przetwarzanych na sekundę nadal jest ograniczona, co podnosi koszt miejsca w bloku i doprowadziło do proliferacji rozwiązań warstwy 2. Niemniej Połączenie położyło podwaliny pod ulepszenie skalowalności Ethereum poprzez nadchodzące wdrożenie Dankshardingu. 

Danksharding umożliwi zastosowanie nowej, tymczasowej formy przechowywania danych o bloku, znanej jako blob, która z czasem będzie mogła być usunięta. W ten sposób zyska się więcej miejsca do przechowywania, a to najważniejszy czynnik mający wpływ na wysokość opłat.

Rozpocznij ze Skrill