Понимание платформы блокчейна Ethereum: полное руководство

За последние десять лет мир блокчейна сильно изменился, и есть одна платформа, которая стала движущей силой инноваций в сфере децентрализованных технологий.

С самого начала эта программируемая блокчейн-сеть стала основой для кучи проектов, от децентрализованных финансовых приложений до цифровых коллекционных предметов, и это кардинально изменило то, как разработчики и пользователи взаимодействуют с блокчейн-технологией.

Еще в 2013 году один дальновидный технолог заметил серьезные ограничения в существующей инфраструктуре блокчейна. Проблема была очевидна: хотя первое поколение технологии блокчейн успешно доказало концепцию одноранговой цифровой валюты, оно не было достаточно гибким для более широкого применения.

Это привело к выпуску новой белой книги, в которой описан новый подход к разработке блокчейна.

Идея была в использовании смарт-контрактов Ethereum — автоматических и неизменяемых условных операторов, которые можно было бы запускать без какого-то посреднического контроля.

Эти программируемые соглашения будут выполняться точно так, как они написаны, без нужды в доверенных третьих лицах.

Хотя децентрализованная разработка приложений существовала в разных формах, отличительной чертой этой новой платформы стала ее ориентированность на совместимость, позволяющая различным приложениям и токенам беспрепятственно взаимодействовать в единой экосистеме.

Сеть запустили с четкой целью: дать разработчикам инструменты и инфраструктуру для создания следующего поколения децентрализованных приложений, которые поддерживает Ethereum, сохраняя при этом безопасность и прозрачность, которые делают технологию блокчейн такой ценной.

В основном, платформа работает на основе децентрализованной вычислительной системы, которая обрабатывает транзакции и запускает код на тысячах независимых узлов по всему миру.

Эта распределенная архитектура имеет большие преимущества по сравнению с централизованными вариантами:

• •Без единой точки отказа сеть обладает невероятной устойчивостью к атакам и сбоям
• •Даже если много узлов отключатся одновременно, остальные участники сети позаботятся о том, чтобы сеть продолжала работать
• •Все транзакции, которые проходят в сети, записываются в хронологическом порядке, создавая реестр всех действий, который нельзя изменить

Как майнинг защищает сеть

Те, кто предоставляет вычислительные ресурсы сети, называются майнерами, и они соревнуются, чтобы проверять транзакции и создавать новые блоки.

Этот процесс называется майнингом и защищает сеть, когда майнеры решают сложные математические задачи.

Первый майнер, который сможет решить головоломку и создать правильный блок, передает его всей сети и получает вознаграждение в виде токенов криптовалюты.

Прозрачность и конфиденциальность

Одна из главных особенностей этой системы — полная прозрачность. Каждая транзакция, каждый блок и каждый фрагмент данных, хранящийся в блокчейне, доступен для просмотра всем.

Эта открытость обеспечивает подотчетность, сохраняя при этом конфиденциальность пользователей благодаря криптографическим адресам вместо личных идентификаторов.

Каждый блок имеет уникальный 64-значный идентификатор, что делает невозможным изменение записей в истории незаметно.

Компьютерная обработка, которая запускает эту экосистему, — это среда выполнения, которая может обрабатывать миллионы операций одновременно.

Виртуальная машина Ethereum позволяет разработчикам создавать единую платформу для создания и развертывания приложений, независимо от того, какое оборудование используют отдельные узлы в сети.

Представьте себе эту виртуальную машину как глобальный компьютер, который состоит из тысяч машин, где код можно запускать в изолированной среде, где вредоносные программы не могут повлиять на остальную часть сети.

Эта архитектура позволяет решать сложные вычислительные задачи, обеспечивая при этом безопасность и детерминированность, то есть один и тот же входной сигнал всегда дает один и тот же выходной сигнал, независимо от того, где и когда выполняется код.

Чтобы понять технические сложности этой архитектуры, нужно знать некоторые понятия из области информатики:

• •Вычисления на основе стека
• •Управление памятью
• •Выполнение байт-кода
• •Криптографические хеш-функции
• •Деревовидные структуры данных

Благодаря своей универсальности эта блокчейн-платформа позволила создать удивительный спектр приложений.

Смарт-контракты и автоматизация

Разработчики используют это, чтобы создавать и внедрять автоматические соглашения, которые срабатывают, когда выполняются заранее определенные условия, без посредников в куче бизнес-процессов.

Эти самоисполняющиеся контракты изменили много отраслей, от страхования до управления цепочками поставок.

Децентрализованные финансы (DeFi)

Эта платформа стала синонимом децентрализованных финансов, так как на ней есть протоколы, которые позволяют заниматься кредитованием, заимствованием, торговлей и получением дохода без традиционных финансовых институтов.

Пользователи могут полностью управлять своими активами и при этом пользоваться сложными финансовыми инструментами, которые раньше были доступны только через банки и брокеров.

Цифровые коллекционные предметы и NFT

Рынок цифровых коллекционных предметов в этой сети просто взлетел, с уникальными токенами, представляющими все, от произведений искусства до виртуальной недвижимости.

Эти цифровые активы, которые, как известно, в дефиците, привели к появлению совершенно новых рынков и экономических моделей, где создатели теперь могут напрямую зарабатывать на своих работах, а коллекционеры могут проверять подлинность и право собственности в блокчейне.

Игры и виртуальные миры

Игры — это еще одна сфера, где разработчики создают такие условия, что игроки фактически владеют активами, которые они получают в игре, и могут свободно ими торговать.

Этот сдвиг дает игрокам реальные права собственности на предметы, которые они получают, и создает настоящую экономическую ценность в виртуальных мирах.

Другие крутые варианты использования

Помимо этих основных функций, платформа поддерживает:

• •Децентрализованные автономные организации, которые работают по кодированным правилам, а не по традиционным управленческим структурам
• •Рынки прогнозов, которые собирают информацию с помощью финансовых стимулов
• •Системы идентификации, которые позволяют пользователям контролировать свои личные данные
• •Отслеживание цепочки поставок, которое обеспечивает прозрачность от производителя до потребителя

Несмотря на все свои крутые возможности, платформа сталкивается с серьезными проблемами, которые становятся все более очевидными по мере роста ее популярности.

Высокие транзакционные издержки

Транзакционные издержки поднялись до сотен долларов за простые операции в периоды высокого спроса.

Эти сборы делают их недоступными для пользователей в развивающихся странах и некоторые приложения экономически невыгодными.

Экологические проблемы

Вычислительная мощность, нужная для защиты сети, потребляет много электроэнергии, что вызывает опасения по поводу экологии.

Процесс майнинга, который потребляет много ресурсов, привлек критику со стороны защитников окружающей среды и создал проблемы с общественностью для индустрии криптовалют в целом.

Перегрузка сети и масштабируемость

Перегрузка сети — это постоянная проблема. Платформа может обрабатывать около 15 транзакций в секунду, что сильно ограничивает возможности по сравнению с традиционными платежными сетями, которые могут обрабатывать тысячи транзакций за тот же период.

Когда много людей используют систему, транзакции собираются в очередь, и это приводит к задержкам и увеличению затрат, потому что пользователи борются за ограниченное место в блоке.

Известный пример таких ограничений масштабируемости — проект по цифровым коллекционным предметам, который стал настолько популярным, что практически заблокировал всю сеть.

Транзакции стали очень медленными, а комиссии взлетели до небес, что показало, что инфраструктура платформы не могла справиться с массовым использованием без серьезных дополнений к программному обеспечению.

Вопросы, связанные с предложением токенов

Кстати, в отличие от других криптовалют, где есть жесткий лимит на количество токенов, которые можно создать, здесь нет ограничений на количество токенов, которые можно создать.

Это постоянное выпуски вызывают опасения по поводу сохранения стоимости в долгосрочной перспективе, а также инфляции, хотя сторонники этого подхода говорят, что постоянные выпуски дают нужные стимулы для безопасности.

Понимая эти ограничения, сообщество разработчиков взялось за самое амбициозное преобразование в своей истории — обновление Ethereum 2.0.

Эта трансформация решает проблемы масштабируемости, устойчивости и безопасности, внося фундаментальные изменения в работу сети.

Переход к Proof of Stake

Главное в этом обновлении — это переход сети с энергоемкой модели майнинга на другой подход, где участники сети блокируют токены в качестве залога для сети, а не тратят вычислительную мощность, что означает переход к доказательству доли владения, которое Ethereum использует сегодня.

Это изменение помогает значительно сократить потребление электроэнергии, обеспечивая при этом безопасность сети за счет экономических стимулов.

Те, кто ведет себя нечестно, рискуют потерять свои токены, что сильно отбивает охоту на злонамеренные атаки.

Цепочка маяков

Новая координирующая инфраструктура, называемая beacon chain, контролирует обновление сети.

Он отвечает за:

• •Создание новых блоков
• •Проверяйте, чтобы эти блоки были правильными
• •Координация валидаторов
• •Распределение вознаграждений

Представьте себе это как маяк, который постоянно сканирует сеть, следя за тем, чтобы все работало как надо, а также дает рекомендации по тому, как должна работать система.

Шардинг для масштабируемости

Вместо того, чтобы все узлы обрабатывали все транзакции, сеть разделена на более мелкие сегменты, которые обрабатывают параллельные рабочие нагрузки.

Каждый фрагмент — это отдельная, независимая цепочка со своими транзакциями и состоянием, что значительно увеличивает общую пропускную способность сети без необходимости обработки большего количества данных отдельными узлами.

Эти фрагменты общаются друг с другом через цепочку маяков, которая поддерживает общую согласованность и безопасность системы.

Эта архитектура позволяет сети масштабироваться по горизонтали, добавляя больше фрагментов, вместо того, чтобы делать каждый узел более мощным, что сделает участие в сети более доступным, а также увеличит общую пропускную способность транзакций на несколько порядков.

Ожидаемый эффект

По предварительным оценкам, эти изменения могут привести к следующим результатам:

• •Сокращение углеродного следа более чем на 99 процентов
• •Увеличьте способность проводить транзакции на порядок
• •Улучшили экономическую устойчивость, изменив выдачу токенов на комиссионные сборы
• •При определенных условиях собственная криптовалюта может быть дефляционной.

Платформа против криптовалюты

Многие путают саму платформу с её криптовалютой, но это две стороны одной медали.

Сеть блокчейн отвечает за хранение данных, выполнение кода и создание децентрализованных приложений. Разработчики и пользователи размещают приложения на этой децентрализованной платформе, которая создает сервисы без центрального контроля.

С другой стороны, собственная криптовалюта — это как топливо для этой сети. Пользователи владеют этими токенами и используют их для оплаты вычислений и обработки транзакций.

Валюта — это еще и способ вложить деньги и сохранить их, хотя из-за колебаний цен это довольно спорный вариант.

Сравнение с Bitcoin

Если сравнивать с другими криптовалютами, особенно с оригинальной сетью блокчейна, то можно заметить разные подходы к дизайну.

В то время как одна платформа в основном нацелена на то, чтобы быть цифровыми деньгами с ограниченными возможностями программирования, эта платформа больше ориентирована на гибкость и разработку приложений.

Скорость обработки транзакций отражает эту разницу: блоки создаются примерно каждые 12 секунд по сравнению с 10 минутами в оригинальной блокчейне.

Комиссии за транзакции

Комиссии за транзакции могут меняться в зависимости от того, насколько загружена сеть, от нескольких долларов в спокойное время до сотен в часы пик.

Эти затраты связаны с тем, что места в блоке мало, и система работает как аукцион, где пользователи предлагают цену, чтобы их транзакции попали в блокчейн.

Есть разные инструменты для отслеживания, которые могут дать оценку комиссий в реальном времени, чтобы пользователи могли выбрать лучшее время для своих транзакций, чтобы сэкономить.

Эта блокчейн-платформа зарекомендовала себя как самая технически продвинутая и широко используемая инфраструктура для DApps.

Его две основные сильные стороны — способность решать проблемы и гибкость токенов для разработчиков — привели к появлению процветающей экосистемы инноваций.

Успех этой платформы в долгосрочной перспективе будет зависеть от того, как удастся реализовать ее амбициозный план обновления.

Стать более масштабируемым, безопасным и устойчивым — это просто необходимо, а не просто приятные бонусы.

Принятие нового механизма консенсуса и фрагментированной архитектуры станет проверкой того, сможет ли эта блокчейн-сеть выполнить свое обещание стать основой для децентрализованного интернета.

Проблемы серьезные, но и таланты и ресурсы, которые были задействованы для их решения, тоже серьезные:

• •Тысячи разработчиков работают над основным протоколом и создают для него приложения
• •В проекты, которые используют эту блокчейн-технологию, вкладывают много денег, что дает стимул для дальнейших инноваций и улучшений.

По мере развития технологий и обновления инфраструктуры платформа может либо сохранить лидерство, либо уступить место более гибким конкурентам.

Следующие несколько лет будут решающими в определении дальнейшего пути, поэтому это интересное время для всех, кто интересуется концепцией технологии блокчейн и тем, как ее можно использовать для преобразования нашей цифровой инфраструктуры.