In Teil 2 unserer ETH2.0-Reihe beschäftigten wir uns mit der Beacon Chain, dem ehrgeizigen Schritt zum Proof-of-Stake und der Skalierbarkeit von Ethereum im Allgemeinen. Lange Rede, kurzer Sinn: Ethereum hat seit 2016 mit Skalierbarkeitsproblemen zu kämpfen. Ihre Lösung neben der Beacon Chain? Basic Sharding!

Das DCS-Dreieck

In der Blockchain-industrie gibt es ein häufiges Dilemma, oder in diesem Fall ein Trilemma, das auf das DCS-Dreieck (auch bekannt als das Skalierbarkeitsdreieck) hinausläuft. Dieses Dreieck besteht aus den folgenden drei Achsen: Dezentralisierung (Decentralization), Konsistenz (Consistency) und Umfang (Scale). Es wurde bald klar, dass eine Blockchain nicht alle drei Aspekte maximieren konnte und dass man sich nur auf zwei konzentrieren konnte. Ein Aspekt war den beiden anderen immer unterlegen, Scale im Falle von Ethereum (und Bitcoin).

Hier wird das DCS-Dreieck visualisiert:

• Decentralized: Keine Instanz hat die Kontrolle über das Netzwerk. Daher kann sich jeder als Validator anschließen.
• Consistent: Alle Netzwerkknodes sehen die gleichen Daten zur gleichen Zeit, wodurch ‘double-spends‘ vermieden werden.
• Scale: Abkürzung für Planetary Scale, die sich mit hohem Durchsatz, Kapazität und niedriger Latenz zusammenfassen lässt. Einfach gesagt, die Fähigkeit, viele Transaktionen zu verarbeiten.

Den Unterschied teilen

Basic Sharding ist die Lösung (oder der Versuch), alle drei Aspekte des DCS-Dreiecks zu maximieren. Wie funktioniert das genau? Derzeit ist das Ethereum-Netzwerk langsam, weil alle Nodes alle Daten überprüfen, den vollständigen ‘state‘ speichern und somit jede Transaktion verarbeiten müssen. Dies macht Ethereum dezentralisiert, sicher und konsistent, ist aber auch der Grund dafür, dass Ethereum nur 15-20 Transaktionen pro Sekunde verarbeiten kann. Basic Sharding unterteilt den ‘state‘ und die Geschichte der Blockchain in 64 kleinere Mini-Chains, die als Shards bezeichnet werden. Jeder Shard ist autark, verwaltet seine eigene Transaktionsgeschichte und hat seine eigene spezifische Funktion. Zwei Beispiele für sich selbst erhaltende Shards:

1. Eine dApp mit einem eigenen Shard, wobei alle Transaktionen, die sich auf diese dApp beziehen, auf diesem einzigen Shard gespeichert werden.
2. Alle Adressen, die mit 0x01 beginnen, mit einem eigenen Shard.

Vitalik Buterin verwendete während der DEVCON 2018 die folgende Metapher:

Aber gibt es eine Kehrseite der basic sharding? Sicherlich gibt es sie, denn in der Anfangsphase wird sie weniger sicher sein. Es ist einfacher, eine einzelne shard zu hacken als die gesamte blockchain. Ein weiteres Problem ist die Tatsache, dass jede shard autark ist und daher nicht mit anderen shards kooperiert und/oder kommuniziert. Dies wird schließlich mit der Einführung der Cross-Shard-Kommunikation in Phase 2 gelöst werden.

Phase 1.5

Diese 64 Mini-Chains werden parallel zur Beacon Chain verlaufen und die Skalierbarkeit von Ethereum deutlich erhöhen. Die Implementierung wird Phase 1 abschließen und Phase 1.5 einleiten; ein Begriff, der geschaffen wurde, um die Fusion von Ethereum 1.0 und Ethereum 2.0 einzuläuten. Nach Abschluss von Phase 1.5 wird Ethereum 1.0 als Shard im neuen Ethereum 2.0 Proof-of-Stake -Netzwerk fungieren. Phase 2 ist noch nicht vollständig entwickelt, wird sich aber auf die Implementierung von Ether-Accounts, die Cross-Shard-Kommunikation und viele weitere "kleinere" Funktionen konzentrieren. Unser nächster Artikel über ETH2.0 wird vorerst der letzte sein und sich darauf konzentrieren, was die Zukunft dieses prestigeträchtigen Projekts bringt. Bis dahin!