Quello che serve sapere sul Merge di Ethereum. Bonus: glossario + aggiornamenti successivi

Tutto quello che serve sapere sul Merge di Ethereum: terminologia, aggiornamenti successivi e altro. Investitori aprite le orecchie.

Aggiungi questo articolo ai preferiti per prepararti al tanto atteso Merge di Ethereum: troverai tutto ciò che devi sapere.

Per comprendere appieno cos’è “il Merge”, esaminiamo prima alcuni concetti chiave importanti.

La rete Ethereum gira su nodi distribuiti in tutto il mondo. In che modo tutti questi nodi concordano sullo stato dei dati – come i saldi dei conti e l’ordine delle transazioni – mentre cambiano in tempo reale? Chi può aggiungere nuovi blocchi alla catena? Ethereum, così come Bitcoin, attualmente utilizza un meccanismo di consenso proof-of-work. Nei sistemi PoW, i miner spendono enormi quantità di energia per convalidare le transazioni e costruire blocchi con esse; questo processo protegge la catena da attacchi o frodi. Vediamo quali sono le possibili alternative al proof-of-work.

Meccanismi di consenso

Affinché chiunque aggiunga un nuovo blocco di transazioni a una blockchain, deve presentare una valida proof-of-work. Se guardi l’ultimo blocco Bitcoin (749020), puoi vedere la prova direttamente sull’URL:

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Hai notato tutti quegli 0 iniziali? I miners devono fare un lavoro immenso per trovare queste uscite multiple a 0.

In poche parole l’algoritmo di mining PoW consiste in:

1. Raccogliere delle transazioni non confermate.
2. Costruire un blocco “candidato” utilizzando queste transazioni.
3. Applicare la funzione di Hash al contenuto dei dati di quel blocco, utilizzando uno strumento SHA256.
4. L’output hash ha prodotto abbastanza 0 iniziali? (aka: era al di sotto della difficoltà target abilitata per la rete desiderata?)
5. Se sì, hai vinto! Hai trovato una valida proof-of-work. Invia quel blocco alla rete e vieni premiato. Torna al passaggio 1 e ripeti.
6. In caso contrario, ripetere il passaggio 4.

I miners competono l’uno contro l’altro per trovare i blocchi il più velocemente possibile. L’algoritmo di cui sopra viene ripetuto dai miners trilioni di volte ogni blocco. Matematicamente, trovando un output con un numero sufficiente di 0 iniziali (aka: output target sufficientemente basso), un miner può dimostrare di aver fatto del lavoro per proteggere il sistema e quindi essere ricompensato (in questo momento, la ricompensa del blocco Bitcoin = 6,25 BTC mentre la ricompensa per il blocco Ethereum = 2 ETH più commissioni di transazione).

Il sistema PoW di Ethereum funziona esattamente allo stesso modo. Se vuoi aggiungere blocchi alla chain ed essere ricompensato, devi investire in hardware ed eseguire l’algoritmo PoW trilioni di volte.

Ecco come funziona il modello proof-of-work. I miners spendono molte energie e tempo per competere e trovare una valida prova di lavoro. Il processo serve a proteggere la rete e raggiungere il consenso.

Ci sono molti livelli di consenso

Il processo sopra descritto è solo un algoritmo eseguito dal software di mining di Ethereum. La teoria ci costringe a considerare fattori esterni al solo software. Le reti blockchain, in quanto motori per l’attività sociale ed economica, trascendono i sistemi della vita reale. Ad esempio, un miner PoW deve utilizzare il capitale per:

1. Acquistare apparecchiature hardware;
2. Avere accesso a un’abbondante elettricità a basso costo;
3. Avere accesso a una connessione Wi-Fi potente;
4. Allestire spazio e infrastrutture per ospitare macchine, scarico di calore, polvere.

Questi sono tutti rischi che una persona deve assumersi per diventare un “miner” in un sistema PoW. Tutti questi elementi sono necessari affinché tu possa disporre di tutto il necessario per presentare prove di lavoro, valide e mantenere sicura la rete in questione. Nel proof-of-work, i miners dimostrano di avere un capitale a rischio spendendo energia.

Alla luce di quanto sopra, il consenso di una rete PoW è supportato dalle migliaia di macchine hardware e dai trilioni di kilowatt di elettricità investiti dai miners di tutto il mondo.

Proof-of-Stake = Un altro meccanismo di consenso

Il proof-of-work è solo uno dei tanti meccanismi di consenso esistenti per coordinare le reti decentralizzate. È il meccanismo di consenso de facto, reso popolare da Bitcoin e copiato da Ethereum.

Ma Ethereum è sempre stato progettato in modo che l’uso del consenso sul lavoro fosse temporaneo.

Prima di parlare di The Merge, esaminiamo il proof-of-stake o PoS.

Proof-of-stake è un meccanismo di consenso che – come PoW – viene utilizzato per fornire a una rete blockchain le cose che i meccanismi di consenso dovrebbero fornire, ovvero principalmente:

1. Sicurezza della rete (nessuna frode, nessuna doppia spesa, nessun attacco al 51%);
2. Un modo per i nodi di concordare quale blockchain è quella “vera”.

Se vuoi partecipare alla convalida e alla proposta di nuovi blocchi in una chain proof-of-stake, puoi essere un validatore, ovvero l’equivalente PoS di un miner PoW. Invece di acquistare macchine da mining ed elettricità per rappresentare il capitale a rischio per la rete, i ” validatori” bloccano il capitale sotto forma di token nativo della rete. Questo è il loro modo di dire: “Mi interessa la sicurezza di questa rete. Non mi credi? Ecco il mio capitale a rischio“.

Tezos è una delle reti più conosciute che utilizzanno il PoS con successo; devi mettere in staking (aka: bloccare) 6.000 $XTZ (la coin nativa della rete Tezos) per diventare un “baker”, il termine di Tezos per denominare un “validatore”. Rischiare il capitale per supportare una rete – da un punto di vista prettamente teorico – incentiva adeguatamente gli utenti ad assumere un atteggiamento corretto nei confronti della rete, altrimenti di fatto non guadagnerebbero nulla.

Merge: Ethereum + Proof-of-Stake

Ethereum è stato progettato per utilizzare il proof-of-work solo temporaneamente: i creators hanno da sempre pianificato di passare al proof-of-stake. Dato l’indiscutibile successo del proof-of-work come modello di consenso per Bitcoin, Ethereum è stato in grado di iniziare a lavorare con successo con un meccanismo PoW, mentre il complesso design di un Ethereum proof-of-stake richiedeva un’infrastruttura tecnologica più complicata.

Per diventare un validatore di Ethereum, devi mettere in stake 32 ETH (la coin nativa della rete) ed eseguire il client Ethereum su una macchina ad alto tempo di attività su Internet (persino un laptop!). In questo modo, segnali alla rete che verificherai e creerai blocchi in modo onesto. Come mai? Perché è nel tuo interesse personale farlo. Se sei disonesto, perderai i premi del validatore e potenzialmente anche la tua puntata: anche il valore del token stesso può diminuire, il che significa che alla fine finirai per attaccare te stesso.

Proprio come nel proof-of-work, se un miner è disonesto e tenta di inviare un blocco che infrange le regole in qualsiasi modo (doppia spesa, transazioni non valide, ecc.), il miner perde qualsiasi potenziale ricompensa che avrebbe potuto ottenere semplicemente comportandosi in modo onesto; il resto della rete semplicemente ignorerà il miner disonesto, poiché sta infrangendo le regole del consenso. Allo stesso modo, un validatore che tenta in qualsiasi modo di infrangere le regole non solo verrà ignorato ma “slashato”, nel senso che una parte della sua puntata viene confiscata come se fosse una penalità.

Merge: Ethereum PoS vs Ethereum PoW, quello che devi sapere

• Un blocco in PoW viene aggiunto alla catena da chiunque risolva con successo dei calcoli complicati, come abbiamo visto prima. Un blocco in PoS viene aggiunto alla catena selezionando un nodo di convalida casuale, che propone un blocco. Un secondo set di validatori viene quindi scelto casualmente per verificare il blocco proposto da quel validatore.
• Ethereum PoW ha “miners” responsabili della verifica del blocco + l’aggiunta. Ethereum PoS ha “validatori” responsabili della verifica del blocco + l’aggiunta. I miners guadagnano ricompense per aver trovato una soluzione valida, i validatori guadagnano ricompense costruendo un blocco quando vengono scelti a caso per farlo.
• Per aggiungere blocchi, Ethereum PoS non richiede un elevato consumo di energia, mentre Ethereum PoW richiede un consumo di energia elevatissimo per eseguire rapidamente calcoli hash. Le stime indicano che il fabbisogno energetico per il PoS è inferiore del 99,95% circa rispetto al PoW.
• Il capitale in gioco nel PoW è il tempo, l’hardware e l’elettricità di una persona. Il capitale in gioco nel PoS è il tempo di una persona + i suoi 32 ETH. Dato il design di questo algoritmo di consenso, chi si comporta onestamente può guadagnare di più di chi si comporta in modo disonesto.
• La velocità dei blocchi nel PoW è determinata dalla difficoltà della rete, solitamente ottimizzata per mirare a un tempo specifico, che può andare oltre o meno. La ricerca di un hash target valido può richiedere un periodo di tempo variabile. La velocità dei blocchi nel PoS ha un tempo fisso. Il tempo in PoS Ethereum è diviso in slot (12 secondi) ed epoche (32 slot). Esistono vari meccanismi che funzionano in base a questo tempo fisso, ad esempio: durante ogni slot, un comitato di validatori viene selezionato casualmente e incaricato di votare se il blocco proposto da un altro validatore casuale è valido.

Glossario: Termini e concetti chiave di Ethereum + PoS da conoscere

• Validatore: in qualità di validatore, sarai responsabile dell’archiviazione dei dati, dell’elaborazione delle transazioni e dell’aggiunta di nuovi blocchi alla blockchain: per farlo saranno necessari 32 ETH in stake + un semplice hardware attivo + un client software. Ci si aspetta che i validatori abbiano un hardware ed una connettività Internet sufficienti per ottenere ricompense tramite la convalida/proposta del blocco.
• Slashing: il comportamento dannoso di un validatore può comportare che la puntata di quel validatore venga “slashata” o sottratta, in quantità sempre maggiori (ricorda che puoi essere slashato anche per comportamenti non dannosi come il tuo nodo che va offline!).
• Slot: 12 secondi.
• Epoca: 32 slot.
• Mainnet: l’attuale “vera” blockchain di Ethereum in esecuzione sul consenso PoW. A differenza di una testnet come Göerli, ETH vale soldi veri su questa rete.
• Client Ethereum: pacchetto software eseguito dai nodi Ethereum che consiste in due livelli: esecuzione e consenso. Il nodo che esegue il client può essere un nodo completo o un nodo di mining.
• Livello di esecuzione: livello del client Ethereum responsabile dell’esecuzione delle transazioni e della gestione dello stato della rete. È qui che l’EVM esegue i codici operativi e la logica di programmazione. I client di esecuzione includono: Geth, Erigon e Nethermind.
• Livello di consenso: livello del client Ethereum responsabile del consenso. È qui che si attivano le regole su ciò che rende valido un blocco o una transazione. I client di consenso per la Beacon Chain includono Lighthouse, Prysm e Teku.
• Beacon Chain: blockchain proof-of-stake separata creata il 1° dicembre 2020. Completamente parallela alla Mainnet di Ethereum, è in produzione da quando è stata creata, utilizzata per i test. Una volta pronta, diventerà il nuovo motore di consenso su cui verranno eseguite le future transazioni di Ethereum.

Ok, allora cos’è il Merge di Ethereum?

Ora che abbiamo trattato e capito molti termini importanti, capire cos’è realmente il famoso “Merge” dovrebbe essere più facile.

Il “Merge” è il passo finale nel piano di Ethereum di uscire completamente dal consenso PoW e adottare PoS, o proof-of-stake.

La transizione di Ethereum al proof-of-stake era originariamente divisa in due parti principali (esclusi gli hard fork come Berlino e Londra, che si verificavano come aggiornamenti generali a Ethereum pre-Merge):

1. Avvio della Beacon Chain. La Beacon Chain è una blockchain PoS parallela separata, che è stata utilizzata per eseguire test senza influire sulla Mainnet di Ethereum o sulle centinaia di miliardi di dollari garantiti su di essa. Un altro motivo importante per lanciare la Beacon Chain prima del merge ufficiale è stato quello di dare abbastanza tempo agli staker di bloccare le risorse: è necessario che ci siano abbastanza ETH in staking per proteggere la rete a sufficienza. Nel momento in cui scrivo, la Beacon Chain detiene 14.000.434 ETH.
2. Il Merge. La fusione del livello di consenso della Beacon Chain con lo stato EVM di Ethereum Mainnet.

Aggiornamenti tecnici

Sin dal suo primo blocco di genesi, il proof-of-work ha reso sicura la Mainnet di Ethereum. E dal 2020, la Beacon Chain ha vissuto parallelamente ma separata da Ethereum, gestendo il livello di consenso proof-of-stake modificato. Attualmente, un nodo Ethereum esegue un client che combina sia il livello di esecuzione basato su EVM che il livello di consenso basato su PoW.

Quando si verificherà il Merge, l’attuale livello di consenso basato su PoW di Ethereum verrà disattivato, a favore del consenso proof-of-stake. Lo stato di Ethereum e la cronologia delle transazioni rimarranno esattamente gli stessi. Se sei attualmente un fornitore di liquidità su Uniswap, continuerai ad esserlo, nel sistema Ethereum proof-of-stake. L’unica differenza è che il sistema su cui ti trovi sarà protetto dal consenso proof-of-stake invece che dal proof-of-work. Non avvertirai la differenza.

Il Merge di fatto cambierà il modo in cui i client Ethereum raggruppano i livelli di esecuzione e consenso, splittandoli nei propri client separati. Ciò significa che un full node PoS di Ethereum può eseguire un client con: Geth (esecuzione) + Lighthouse (consenso) — o qualsiasi variazione possibile dei client di esecuzione/consenso. E farà tutto questo in tempo reale.

Ok, il Merge è l’ultimo passaggio nell’aggiornamento di Ethereum alla Proof-of-Stake, ma cosa succederà dopo?

Una volta avvenuto il Merge, i client di esecuzione (come Geth) inizieranno ad elaborare i blocchi provenienti dalla chain PoS, ovvero la Beacon Chain. Il “trigger” per questo switch sarà determinato da una nuova variabile di rete (implementata dagli aggiornamenti) denominata Terminal_Total_Difficulty, che rappresenta la somma della difficoltà di ogni blocco, accumulato sulla chain PoW di Ethereum.

Ethereum passerà a tutti gli effetti ad un algoritmo quando la Total Terminal Difficulty raggiungerà un conteggio di 58.750.000.000.000.000.000.000 .

Nell’ultimo blocco (#15347593) – al momento della scrittura di questo articolo – la difficoltà totale è 56.438.897.354.985.249.320.571, il che significa che abbiamo due sestilioni di difficoltà PoW da percorrere fino al Merge. https://bordel.wtf/ è uno strumento di conto alla rovescia in tempo reale che stima che il TTD target verrà raggiunto il 15 settembre 2022.

Così il gioco è fatto. Dopo aver letto questo articolo, dovresti conoscere tutti i termini e i concetti importanti relativi ai sistemi di consenso blockchain, in particolare per il proof-of-work e il proof-of-stake. Quando qualcuno ti chiede cosa diavolo sia il Merge, la risposta naturale dovrebbe essere: “Il passaggio finale del processo di transizione di Ethereum dal modello di sicurezza PoW al modello di sicurezza PoS“.

Questo cambiamento è rischioso? Puoi dirlo forte! La proof-of-work è un modello di sicurezza testato in battaglia, che ha fornito a Bitcoin un tempo di attività quasi perfetto per oltre un decennio. Il proof-of-stake invece, è un modello di sicurezza abbastanza nuovo e più complesso. Resta da vedere se il modello riuscirà a mantenere al sicuro le centinaia di miliardi di dollari sulla rete Ethereum.

Lista degli aggiornamenti

Una volta che Ethereum raggiunge il suo traguardo di proof-of-stake, ci sono molti altri aggiornamenti nella roadmap che hanno lo scopo di aiutare Ethereum ad aumentare ulteriormente il ridimensionamento e la decentralizzazione. Tra queste milestone figurano:

1. The Merge: la blockchain di Ethereum passa da un meccanismo proof-of-work ad un meccanismo proof-of-stake (in arrivo il 15 settembre 2022);
2. The Surge: implementazione dello sharding per favorire la scalabilità, in particolare per i rollup (TBD);
3. Successivamente è il turno di The Verge: client stateless, che rendono i nodi Ethereum più facili da eseguire (TBD);
4. The Purge: eliminazione del debito tecnico + eliminazione dei dati storici (TBD);
5. The Splurge: funzionalità extra, altra roba complicata.

Cosa ne pensi? L'”upgrade” di Ethereum ad un nuovo modello di sicurezza sarà utile? Avrebbero dovuto lasciare il consenso PoW, dato che è un modello di sicurezza storicamente più affidabile? Questo renderà l’adozione di Ethereum mainstream o la danneggerà a lungo termine?

Criptomercato scriverà una serie di articoli proprio come questo per ciascuno dei passaggi successivi dopo il Merge, quindi restate sintonizzati!