Ethereum 2.0 – Was das große Update bringt

Ethereum ist nach Bitcoin die Blockchain mit der zweithöchsten Marktkapitalisierung und vereint eine der größten Communities hinter sich – dementsprechend viel passiert in diesem Ökosystem.

Eines der meistdiskutierten Ereignisse ist das Update auf Ethereum 2.0, welches unter anderem den Umstieg von Proof-of-Work (PoW) zu Proof-of-Stake (PoS) ermöglichen soll. Die zweite große Änderung ist das Einführen von Sharding, welches das Speichern und Validieren von Teilen der Blockchain, anstatt der gesamten Blockchain bringen soll. Was diese Änderungen für Ethereum genau bedeuten und welche weiteren Änderungen zu erwarten sind, sehen wir uns in diesem Artikel an.

Wichtig für das Verständnis dabei ist, dass die Entwicklung von ETH2 parallel, neben der bestehenden alten ETH Blockchain erfolgt. Dh. während all die im nächsten Absatz beschriebenen Phasen live gehen, wird die bestehende ETH-Chain nach wie vor weiter so funktionieren wie bisher. Die ETH2 Chain entsteht parallel dazu, es ist also technisch eine neue Blockchain, aber es ist keine neue Währung. Dieselben Ether (ETH) die man auf der bestehenden ETH1 Chain besitzt wird man in einer späteren Phase auf die neue ETH2 Chain übertragen können.

Folgende Phasen sind für die Implementierung und Inbetriebnahme der neuen ETH2 Chain vorgesehen:


Phase 0 – Die Baecon Chain

Ursprünglich sollte Phase 0 von Ethereum 2.0 (kurz Eth2) bereits im Januar 2020 starten, wurde dann aber erst auf Juli und in weiterer Folge auf November 2020 verschoben.  Phase 0 meint den Start der sogenannten Baecon Chain. Diese soll bis zu 64 weitere Shard-Chains koordinieren, wobei diese voraussichtlich erst in späteren Phasen hinzukommen. Shards (zu Deutsch „Splitter“) sollen die Ethereum-Blockchain in mehrere Teile aufteilen und diese bei gleich hoher Sicherheit besser skalieren lassen.

Außerdem soll in dieser Phase Proof-of-Stake als neuer Konsensmechanismus hinzukommen. Bisher wurden Ethereum-Transaktion ja durch Mining und den Konsensmechanismus Proof-of-Work validiert. Proof-of-Stake hingegen meint, dass man durch das „Wegsperren“ eines bestimmten Betrages (lt. aktuellem Plan 32 ETH, die man von der alten ETH Blockchain über eine speziellen SmartContract auf die neue ETH2 Beacon-Chain übertragen muss), an der Konsensfindung teilnehmen kann und ETH-Transaktionsgebühren als Belohnung erhält. Dieser neue Mechanismus soll deutlich energiesparender sein und mehr Dezentralisierung bringen. Denn laut Plan sollen mehr Teilnehmer Transaktionen validieren können, weil man nicht wie bei Proof-of-Work Mining in einen Wettbewerb um Hardware, Kühlung, Strompreise etc. tritt.

Phase 1 und 2

In Phase 1 (voraussichtlich 2021) sollen dann die ersten „Shard Chains“ online gehen und an die Baecon Chain andocken, auch wenn diese zu diesem Zeitpunkt noch keine voll funktionsfähigen Blockchains sein werden, sondern eher als eine Art Datenträger fungieren dürften. In Phase 1 wird zuerst die Synchronisation der Shard-Chains mit der Beacon Chain und untereinander getestet. Diese sollen dann in Phase 2 zu „echten“ Blockchains werden und Transaktionen und Smart Contracts verarbeiten können. Dies wird laut Roadmap frühestens Ende 2021 soweit sein.
In Phase 2 soll auch der gesamte Status der „alten“ ETH Blockchain in shard 0 der ETH2 Blockchain übertragen werden. Also alle bestehenden SmartContracts und Tokens sollten ab diesem Zeitpunkt auf ETH2 funktionieren. Ab diesem Zeitpunkt ist ETH2 auch für Enduser voll funktionstüchtig, so wie sie es bisher von ETH1 gewohnt sind.

Neue virtuelle Maschine

Neben Sharding und dem schrittweisen Umstieg auf Proof-of-Stake ist eine weitere große Änderung die Einführung einer neuen virtuellen Maschine für Ethereum. Diese soll Entwicklern mehr Freiheiten ermöglichen, indem diese eigene Ausführungsumgebungen schaffen können. Dies bedeutet, dass sie auf Shard-Chains eigene Regeln einführen können, die es z.B. bereits auf anderen Blockchains, wie Bitcoin oder Dash gibt. Alle bestehenden alten SmartContracts die von der ETH1 Blockchain übernommen werden, sollen aber weiterhin auf der neuen Chain funktionieren.

Die Phasen 3-6

Auf eth.wiki werden auch schon die darauffolgenden Phasen für die kommenden Jahre umrissen:

-Phase 3: Das Light Client State Protocol:
Mit dem Light Client State Protocol soll es für einen Validator möglich werden, auch Blöcke zu validieren, selbst wenn er selbst nicht den gesamten „state“ (aktueller Zustand aller Contracts) speichert. Dies soll in Zukunft die technische Hürde (wie viel Rechenleistung und Speicherplatz man braucht, um ein Validator sein zu können) weiterhin niedrig zu halten, um eine möglichst gute Dezentralisierung der Validatoren sicherzustellen.

-Phase 4: Cross-shard Transaktionen:
Transaktionen können zwischen verschiedenen Shards durchgeführt werden.

-Phase 5: Enge Kopplung mit der Sicherheit der Ethereum-Main-Chain

-Phase 6: Super-quadratisches oder exponentielles Sharding
Shards können selbst zur „Baecon Chain“ für weitere Shards werden (es könnte damit irgendwann unendlich viele Shards geben).

Natürlich ist bei einem solchen Riesenprojekt und dem Zeithorizont von mehreren Jahren noch unklar, wann genau diese 4 letzten Phasen kommen werden. Es bleibt auf jeden Fall noch viel zu tun, bis Ethereum 2 alias „Serenity“ vollendet ist.