The Merge is de naam van de langverwachte upgrade waarmee Ethereum overschakelt van Proof-of-Work naar Proof-of-Stake. Op het moment van schrijven zijn de laatste belangrijke testfasen aangebroken en het is de bedoeling dat het netwerk rond augustus 2022 officieel overgaat op het nieuwe consensus mechanisme.
Momenteel draait het Mainnet van Ethereum nog op Proof-of-Work en is de Beacon Chain die op Proof-of-Stake draait los van het bestaande netwerk gelanceerd. Als alles klaar is komen deze systemen samen en neemt de Beacon Chain het werk van het huidige netwerk over. The Merge is Engels voor “de samensmelting” en als dat succesvol verloopt, dan is het daarna niet meer mogelijk om Ethereum te minen met Proof-of-Work hardware.
Het idee is dat Ethereum hiermee een stuk minder energie nodig heeft om op decentrale wijze consensus te bereiken. “Stel je voor dat Ethereum een ruimteschip is dat nog niet klaar is voor een interstellaire reis. Met de Beacon Chain heeft de gemeenschap een nieuwe motor en een gehard omhulsel gebouwd. Als de tijd rijp is, dan meert het huidige schip aan in het nieuwe systeem en versmelt het tot één schip, klaar om enkele serieus lichtjaren op de meter te zetten en het op te nemen tegen het universum”, zo schrijven de ontwikkelaars van Ethereum.org op de website.
The Merge gaat voor alles
In eerste instantie was het idee om voor het afronden van The Merge ook aan zogenaamde “Shard Chains” te werken. Hiermee is het mogelijk om de schaalbaarheid van Ethereum significant te vergroten. De explosie van “layer two” schaalbaarheidsoplossingen voor Ethereum heeft het team echter doen besluiten om de prioriteit van sharding te verleggen naar de overgang van Proof-of-Work naar Proof-of-Stake via The Merge.
Op het moment van schrijven verwacht het Ethereum team dat sharding in 2023 klaar is om aan het ruimteschip dat Ethereum heet toegevoegd te worden. Daarbij plaatsen ze de kanttekening dat dit afhankelijk is van hoe snel het werk verloopt na The Merge. De zogenaamde Shard Chains geven Ethereum meer capaciteit om data op te slaan en te bereiken. Sharding is simpelweg het proces waarbij een database op horizontale wijze in delen wordt opgehakt om het gewicht te verdelen.
In de context van Ethereum betekent dit dat het netwerk minder snel vastloopt en dat het aantal transacties per seconde in theorie drastisch hoger wordt. Dit kan worden bereikt omdat het netwerk hiermee in feite nieuwe kleine blockchains creëert die we “Shards” noemen. Dit is niet alleen belangrijk voor het opschalen van het netwerk. Het maakt het draaien van een Ethereum node namelijk ook eenvoudiger.
Als het netwerk met Shards werkt, dan hoeft een node niet meer het hele netwerk te valideren. Ze hoeven alleen maar data op te slaan en controleren voor de specifieke Shard die zij valideren en niet het gehele netwerk. Het nadeel is dat een individuele node niet meer het hele netwerk kan controleren en valideren, maar het grote voordeel is dat het de boel drastisch versnelt en de hardware-vereisten voor het draaien van een node verlaagd. Maar voordat we hieraan kunnen denken moet het team eerst The Merge tot een succes brengen.
De complexiteit van The Merge
In 2013 publiceerde Vitalik Buterin de white paper waarin het concept Ethereum staat omschreven. Vanaf het prille begin had Buterin al het idee om Ethereum uiteindelijk over te schakelen op Proof-of-Stake. De eerste jaren werd vooral nagedacht over het consensus mechanisme zelf. Om Proof-of-Stake succesvol te laten werken moet de veiligheid en efficiëntie tenminste op hetzelfde peil liggen als bij Proof-of-Work. Uiteindelijk besloot het team in 2017 om voor “Casper the Friendly Finality Gadget” te kiezen. Vanaf dat punt verlegde het ontwikkelteam de focus naar de transitie. Hoe kan een decentrale gemeenschap het hart van een decentraal netwerk upgraden terwijl het hart klopt? In feite is dat waar je in het geval van The Merge aan moet denken. The Merge is in feite een digitale harttransplantatie met een levende patiënt die meer dan 200 miljard euro waard is.
De oplossing voor dit probleem is de Beacon Chain. De Beacon Chain is een volledig onafhankelijk netwerk dat momenteel al werkt met het Proof-of-Stake consensus mechanisme. Door de Proof-of-Stake blockchain geïsoleerd van het huidige netwerk te testen kan het nieuwe consensus mechanisme in stilte worden geperfectioneerd. Mocht er in die testfase nog een cruciale fout naar boven komen, dan gaat dat niet ten koste van het bloeiende ecosysteem van decentrale applicaties dat Ethereum rijk is. Met de lancering van de Beacon Chain opende ook de mogelijkheid om Ethereum te staken op het nieuwe netwerk. Sinds de lancering in december 2020 heeft het netwerk 393.981 actieve validators en is er meer dan 12 miljoen Ethereum in het nieuwe netwerk vastgezet. Die Ethereum komt pas weer los na The Merge.
De transitie van Proof-of-Work naar Proof-of-Stake heeft geen gevolgen voor de transactiegeschiedenis van Ethereum. De volledige bestaande database wordt meegenomen in het nieuwe Proof-of-Stake netwerk. In feite is The Merge dan ook geen lancering van een nieuwe versie van Ethereum, maar vooral een upgrade van het consensus mechanisme. Hiermee zet Ethereum weer een stap richting de oorspronkelijk visie die Vitalik Buterin voor het decentrale smart contract platform had.
Hoeveel Ethereum heb je nodig om als validator te opereren?
In het nieuwe Proof-of-Stake systeem van Ethereum heb je 32 Ethereum nodig om een validator te worden. Die 32 Ethereum moet je vastzetten om te participeren in de validatie en productie van nieuwe blokken. Het afstempelen van een nieuw blok vergt de handtekening van tenminste 2/3e van alle actieve validators in het netwerk. Als iemand probeert het netwerk aan te vallen en met een grote hoeveelheid validators probeert om transacties terug te draaien, dan verliezen zij een deel van hun stake als dat mislukt. Op die manier straft het netwerk niet-legitiem gedrag af. Dit maakt het aanvallen van het nieuwe Ethereum netwerk extreem kostbaar en daarom onwaarschijnlijk. Interessant is dat je voor het valideren in de nieuwe Proof-of-Stake blockchain van Ethereum geen dure hardware nodig hebt. Met gemiddelde consumenten hardware en 32 Ethereum kun je al aan de slag. Het enige probleem wat dat betreft is dat die 32 Ethereum voor de gemiddelde consument behoorlijk in de papieren kan lopen.