Während der Vorbereitung auf Metropolis wurde deutlich, wie umfangreich die Ethereum-Verbesserungsvorschläge (EIP) und ihre Auswirkungen sein würden. Das Upgrade wurde in zwei Phasen unterteilt: Byzantium und Constantinople wurden im Abstand von eineinhalb Jahren umgesetzt.

Durch die beiden Metropolis-Hardforks wurden die Ethereum-Blockprämie jeweils halbiert. Darüber hinaus wurden weitere Verbesserungen eingeführt, die auf Sicherheit, Skalierbarkeit und zusätzliche Funktionen abzielten. Zum Beispiel erfolgte die Einführung von Zero-Knowledge-Beweisen (zk-SNARKs), die von Zcash her bekannt sind.

Aufgrund der starken Dynamik im Blockchain-Bereich und der Beliebtheit von ethereumbasierten ERC20-Token wurde die Nachfrage nach einer Skalierbarkeit der Blockchain so gross, dass das Kernentwicklungsteam nicht mehr mithalten konnte.

Daher musste nicht mehr nur inkrementell, sondern multiplikatorisch skaliert werden, was eine architektonische Umstellung erforderlich machte. Neue Methoden zur Bewältigung des Skalierbarkeitsproblems wie das Sharding standen im Mittelpunkt der Research-Aktivitäten und wurden bald zur obersten Priorität der Ethereum Foundation. Gleichzeitig wurde seit längerem Casper umgesetzt, die Implementierung von Proof of Stake auf Ethereum.

Im Frühjahr 2018 legte die Kernentwicklungsgruppe von Ethereum die beiden Teams, die an Casper gearbeitet hatten, zu einem Team zusammen. Ziel war es, die Roadmap unter dem Projektnamen Ethereum 2 auf Skalierbarkeit und den Proof-of-Stake-Konsensaltgorithmus auszurichten. Diese Zusammenlegung hatte die grossen Durchbrüche zur Folge, die nun in den aktuellen Ethereum-2-Spezifikationen sichtbar sind.

Die Phasen von Ethereum 2 verstehen

Ethereum 2 wird wie nachstehend aufgeführt drei Hauptphasen umfassen.
Ethereum 2.0 wird keine traditionelle Hardfork sein, sondern es wird eine völlig neue Blockchain eingeführt. Dies ist wohl die grösste Entwicklungserweiterung in der Geschichte von Ethereum. Darum wurde die Einführung sorgfältig geplant, und Ethereum 2 ist in mehrere Phasen unterteilt.
Die Prämien werden in Ether auf der Beacon Chain (bETH) ausgezahlt, und bETH sind in dieser frühen Phase nicht übertragbar. Ether sind auf der alten Ethereum-1-Kette weiterhin normal übertragbar. Somit wird es zwei “Ethertypen” geben, bis die aktuelle Ethereum-Blockchain Teil der neuen Chain sein wird.

Phase 0 – Die Beacon Chain

Im ersten Teil der Umsetzung wird das Rückgrat des Konsenssystems etabliert. Auf der Beacon Chain arbeiten die Validatoren nach den Regeln des neuen Konsensalgorithmus Proof of Stake. Die Validatoren werden für die Sicherung des Netzwerks und für die Validierung von Blöcken belohnt (ähnlich wie Miner bei Proof of Work). Betrügerisches Verhalten wird finanziell geahndet, indem der Validator einen Teil seines Einsatzes verliert (Slashing).

Darüber hinaus sorgen Validatoren auf der Beacon Chain für die Finalität der Blöcke der Ethereum 1.0 Chain. Finalität bedeutet, dass die Validatoren abstimmen und ihre Stakes auf einen bestimmten neuen Block setzen, der (ihrer Ansicht nach) immer Teil der Chain sein wird und auf den man sich verlassen kann. Sollte dieser Block später absterben und nicht mehr Teil der Chain sein, wird mindestens ein Drittel des Gesamteinsatzes (Stake) des Validators verbrannt. Die Finalisierung eines Blocks hat implizit die Finalisierung aller vorangehenden Blöcke zur Folge, bis hin zum allerersten Block, der 2015 abgebaut wurde.

Phase 1 – Die Shard Chains

Diese Phase konzentriert sich auf den Aufbau der 1024 Shard Chains. Die Shards (“Scherben”) selbst sind relativ einfach strukturiert: Sie können als eine Art separate Blockchains bezeichnet werden, die über die in Phase 0 gestartete Beacon Chain koordiniert werden. Es wird zufällig bestimmt, auf welche Shard Chains die Validatoren setzen müssen. Ein effizientes gemeinsames Kommunikationsprotokoll ist daher von entscheidender Bedeutung.

Phase 1.5 – Die “Andock”-Phase

In Phase 1.5 wird die aktuelle Ethereum-Blockchain entweder als Shard oder sogar direkt in die Beacon Chain von Ethereum 2 integriert. Dies würde das Ende des Proof-of-Work von Ethereum bedeuten und zu einem starken Rückgang der ETH-Ausschüttung führen (um etwa 66%).

Phase 2 – Die Execution Layer

Nach Abschluss von Phase 1 können die Shards miteinander kommunizieren und ihre Blöcke finalisieren lassen. Sie können jedoch keinen Smart-Contract-Code ausführen – das geht erst in Phase 2. Eine niedrige Ausführungsebene, die auf Web Assembly (eWASM) basiert, fördert Shards, die sich auf Zahlungsgeschwindigkeit oder Datenschutz konzentrieren. Mindestens genauso wichtig ist, dass dies ein klarer Weg für die Migration der Ethereum-1.0-Chain auf eine Ethereum-2.0-Shard ist.

Was bedeutet das für die Zukunft von Ethereum?

Die Umstellung von Ethereum von Proof of Work auf Proof of Stake wird seit der Einführung im Jahr 2015 das Ereignis mit den grössten Auswirkungen sein. Mit der Umstellung soll eine Blockchain geschaffen werden, die das Trilemma im Cryptospace löst: eine skalierbare Blockchain mit einem hohen Mass an Sicherheit, die aber von Natur aus dezentral bleibt. Neben der Überwindung dieser Schwierigkeiten besteht ein weiterer Vorteil darin, dass beim Proof of Stake weniger Energie verbraucht wird – eine häufige Kritik an Proof-of-Work-Blockchains wie Bitcoin. Der Fertigstellungstermin für Ethereum 2 steht zwar noch nicht fest, doch die Entwicklungen laufen bisher gut. Erst kürzlich wurden erfolgreich Interoperabilitätstests zwischen Ethereum 2.0-Kunden abgeschlossen und markierten einen weiteren wichtigen Meilenstein auf dem Weg zur Einführung der Beacon Chain. Die Spannung in der Krypto-Community ist daher sicher berechtigt.

Dieser Artikel wurde aktualisiert, um Entwicklungen bezüglich einer Phase 1.5 einzubeziehen.