La storia di Ethereum si caratterizza per la costante attuazione di miglioramenti e upgrade al suo protocollo principale.

Dopo l’aggiornamento Constantinople di febbraio e il prossimo hard fork Istanbul, la community di Ethereum si sta avvicinando a Serenity, la successiva e finale iterazione dell’evoluzione di Ethereum.

Serenity – spiegato in dettaglio da Vitalik nello speech dello scorso Devcon del 2018 – verrà implementato in più fasi, ciascuna stimata a distanza di un anno dall’altra.

Ethereum 2.0 – noto anche come Serenity – è basato su cinque principi progettuali: semplicità, resilienza, longevità, sicurezza, decentralizzazione.

L’approccio graduale a Serenity è inteso a garantire che tutti i principi siano attuati e sostenuti, posizionando ulteriormente Ethereum come leader di mercato nelle soluzioni basate su blockchain.

Ma prima di tutto Istanbul

Prima di Serenity è previsto Istanbul, che è l’ultimo hard fork in programma dopo l’aggiornamento Constantinople dello scorso febbraio di quest’anno.

Istanbul è stimato per ottobre 2019. Attualmente è prevista l’attuazione di 11 EIP mediante questo hard fork, tra cui EIP 1057 (ProgPoW).

La questione legata a ProgPoW è stata oggetto di accese discussioni all’interno della community di Ethereum. Questa EIP propone di implementare un nuovo protocollo di mining chiamato ProgPow.

Si tratta di un algoritmo che riduce il vantaggio di cui godono gli ASICs rispetto alle GPU in termini di efficienza nell’attività di mining.

Gli ASICs (Application-Specific Integrated Circuits) e le GPU (Graphics Processing Units) sono entrambi apparecchi hardware per il mining delle criptovalute.

Gli ASICs sono strumenti hardware altamente specializzati, che possono minare una criptovaluta in maniera molto più efficiente, producendo un maggiore profitto. Sono tuttavia coin-specific, il che significa che un ASIC Bitcoin è utilizzabile solo sulla blockchain Bitcoin mentre un ASIC Ethereum è applicabile solo alla blockchain di Ethereum.

Sebbene efficienti, gli ASICs sono costosi e più difficili da rinvenire, conducendo a potenziali rischi di centralizzazione, se la cerchia di miner diventa limitata a coloro che sono in grado di procurarsi degli ASICs (questo è il succo del dibattito).

Le GPU, al contrario, sono strumenti di calcolo “general purpose”, potendo essere utilizzate per calcoli complessi legati a diversi casi di utilizzo. Al contrario degli ASICs, le GPU possono essere utilizzate per minare qualsiasi moneta e, generalmente, sono ampiamente disponibili.

Tuttavia, non dispongono della medesima potenza di calcolo – specializzata – degli ASICs, essendo quindi in genere meno efficienti e meno redditizie degli ASICs.

Se approvata, EIP 1057 implementerà l’algoritmo ProgPoW, che è un algoritmo ASICs-resistant. Rimuoverà il vantaggio degli ASICs rispetto alle GPU, rendendoli ugualmente efficaci nel mining di Ethereum, assicurando di conseguenza la decentralizzazione della rete (di nuovo, questo è il succo del dibattito).

Pare che i core developers di Ethereum vogliano supportare ProgPoW, ma prima di prendere una decisione definitiva hanno avviato un audit di terze parti dell’algoritmo.

Fase 0: la Beacon Chain – 2019

Prevista nel 2019, la prima fase di Serenity vedrà il lancio della Beacon Chain.

La Beacon Chain è una blockchain Proof of Stake, costituendo la pietra miliare della migrazione da un meccanismo di consenso Proof of Work a uno Proof Of Stake.

La Beacon chain opererà in parallelo all’originale PoW chain di Ethereum, assicurando che non vi siano interruzioni nella continuità dell’attività delle chain. Nella sua primissima forma, la Beacon Chain svolge tre principali funzioni:

• Gestire il meccanismo Proof of Stake

La Proof of Stake è il meccanismo di consenso in cui la rete vincola a garanzia degli ether (invece di sprecare energia per il mining), al fine di creare e finalizzare nuovi blocchi.

• Processare i Crosslink

I Crosslink sono il modo principale in cui la Beacon Chain può determinare e assicurare lo stato delle Shard chains. Le Shard chains verranno rilasciate nella Fase 1, quindi questo aggiornamento è ancora in preparazione per la Fase 1.

• Dirigere il consenso e la finalità

La Beacon chain fornisce finalità attraverso PoS e (ciò che in precedenza era noto come) Casper FFG. PoS impone che 2/3 dei validatori devono “puntare” degli ether sul blocco successivo, il che significa che l’incentivo finanziario è molto più rischioso per potenziali attori malevoli.

Fase 1: Shard Chains – 2020

Le Shard Chains costituiscono una caratteristica fondamentale della futura scalabilità sulla rete Ethereum.

Come concetto generale, lo sharding divide la responsabilità di elaborazione dei dati di un database (decentralizzato o meno) tra molti nodi, consentendo l’invio, l’archiviazione e l’elaborazione parallela delle informazioni.

Si tratta di un’architettura che diverge dall’attuale mainchain di Ethereum, la quale richiede che ogni full node elabori e convalidi ciascuna transazione.

La Fase 1 di Serenity affronterà la finalità e il consenso sulle Shard Chains. Le Shard Chains nella Fase 1 di Serenity daranno luogo più che altro a un giro di prova, rispetto al rilascio di una soluzione immediatamente scalabile.

La Beacon Chain monitorerà l’esecuzione delle Shard Chains.

Un validatore “stakerà” 32 ether e sarà assegnato in modo casuale a servire come validatore su una specifica Shard Chain (la casualità assicura che l’assegnazione dei validatori alle Shard Chains non sia prevedibile, impedendo possibilità di manipolazione).

Secondo le specifiche di Ethereum 2.0, la Beacon Chain supporterà 1024 Shard Chains, ognuna delle quali sarà convalidata da un insieme di 128 nodi.

Fase 2: eWASM – 2020 o 2021

Nella Fase 2, le funzionalità di Ethereum 2.0 vengono messe insieme.

Con l’introduzione di una nuova virtual machine – Ethereum-flavored Web Assembly (eWASM) – le Shard Chains si evolvono da indicatori di dati abbastanza rudimentali a chain per transazioni pienamente funzionanti, in grado di far scalare la rete Ethereum.

Affinché un ecosistema blockchain possa operare, i nodi devono eseguire transazioni e smart contract in una virtual machine. La virtual machine di Ethereum 1.0 è chiamata Ethereum Virtual Machine (EVM).

Con il passaggio a Ethereum 2.0 e alla Beacon Chain, la virtual machine della rete verrà aggiornata a eWASM, una virtual machine basata su Web Assembly, definita dal World Wide Web Consortium (W3C) come uno standard open source.

Poiché WASM supporta numerosi linguaggi di programmazione, eWASM potrebbe consentire l’esecuzione su Ethereum di smart contract scritti in qualsiasi linguaggio, anziché solo quelli scritti in Solidity nell’odierna EVM.

Ethereum 1.x

È importante notare che durante le fasi 0, 1 e 2 di Serenity, l’originale PoW Chain di Ethereum non andrà via. Continuerà a operare parallelamente alla Beacon Chain, con i miner che saranno ancora remunerati in ether attraverso le forme tradizionali di mining.

A poco a poco, man mano che l’ecosistema passerà alla Beacon Chain, la PoW Chain potrà essere gradualmente eliminata se la “Difficulty Bomb” la renderà computazionalmente obsoleta [“potrebbe” perché alcuni sostengono per la sua continuazione permanente].

Nel mentre la Beacon Chain viene testata e collaudata, i miglioramenti verranno comunque apportati all’originale chain 1.0 di Ethereum.

Questa serie di aggiornamenti e hard fork è denominata “Ethereum 1.x”. Garantisce che l’attuale mainchain di Ethereum possa beneficiare di continui aggiornamenti per soddisfare la domanda e l’adozione degli ecosistemi, nell’attesa che la Beacon Chain scali.

Il team dietro Ethereum 1.x è ancora nelle prime fasi della definizione di una roadmap, ma hanno determinato tre obiettivi generali per gli aggiornamenti della PoW Chain:

1. Incremento della scalabilità della mainnet, aumentando il throughput tx/s (ottenuto con ottimizzazioni client che consentiranno di aumentare considerevolmente il gas limit per blocco);
2. Garantire che l’esecuzione di un full node sia sostenibile, riducendo e ponendo un limite ai requisiti di spazio su disco con le “state fee”;
3. Esperienza di sviluppo migliorata con gli aggiornamenti VM, che includono eWASM e un diverso modello di fee di transazione che stabilizzerebbe le fee complessive di transazione;
4. Lavorare sul finality gadget per collegare Ethereum 1.0 e 2.0, utilizzando la Beacon Chain per finalizzare i blocchi di Ethereum 1.x.

Maggiori informazioni su Ethereum 1.x e il team che si occupa dei suoi continui miglioramenti e aggiornamenti, possono essere trovate qui e qui.

Fase 3: miglioramenti continui – 2022

Oltre la Fase 2, la timeline di Ethereum inizia a diventare meno specifica.

Una cosa è certa: gli sviluppatori continueranno a lavorare su questioni urgenti e a migliorare il protocollo per soddisfare le esigenze della crescente domanda sulla tecnologia blockchain.

Tra i miglioramenti che sono stati discussi: il light client state protocol, l’accoppiamento con la sicurezza della mainchain e lo sharding super-quadratico o esponenziale. E ancora, successivamente, “Ethereum 3.0”, la prossima fase della costante evoluzione di Ethereum.

Fonte: ConsenSys.