Energia consumată de Ethereum

Consumul actual de energie electrică al lui Ethereum folosind protocolul dovada-muncii, este foarte mare și nesustenabil. Rezolvarea problemelor legate de cheltuielile pentru energie fără a sacrifica securitatea și descentralizarea constituie o provocare tehnică semnificativă și s-a situat în centrul cercetării și dezvoltării de ani de zile. Să analizăm de ce construirea Ethereum a avut un mare impact asupra mediului și în ce fel apropiata actualizare a rețelei la protocolul dovada mizei (PoS) va schimba dramatic această situație.

Energia asigură securitatea rețelei

Tranzacțiile de pe blockchain-ul Ethereum sunt validate de miner-i. Aceștia grupează tranzacțiile în blocuri ordonate și le adaugă la blockchain-ul Ethereum. Noile blocuri sunt transmise tuturor celorlalți operatori de noduri care execută tranzacțiile în mod independent și verifică valabilitatea acestora. Orice lipsă de onestitate va apărea ca o inconsecvență între diverse noduri. Blocurile oneste sunt adăugate la blockchain, făcând astfel parte din istorie permanent.

Capacitatea oricărui miner de a adăuga blocuri noi funcționează doar în cazul în care există un cost asociat cu minarea și imposibilitatea de a prevedea care nod anume va trimite blocul următor. Aceste condiții sunt îndeplinite impunând dovada-muncii (PoW). Pentru ca un miner să fie calificat pentru a depune un bloc de tranzacții, acesta trebuie să rezolve un puzzle arbitrar de calcul mai repede decât orice alt miner. Rezolvarea acestui puzzle va crea o concurență între mineri și costuri sub forma cheltuielii de energie. Un miner necinstit ar putea frauda cu succes blockchain-ul numai dacă ar putea câștiga în mod constant cursa pentru dovada-muncii, lucru care este extrem de improbabil și exorbitant de scump.

Ethereum a folosit dovada-muncii încă de la început. Trecerea de la dovada-muncii la dovada-mizei a fost întotdeauna un obiectiv fundamental al lui Ethereum. În ciuda acestui fapt, elaborarea unui sistem pentru dovada-mizei care să adere la principiile fundamentale de securitate și descentralizare ale lui Ethereum nu este un lucru banal. A fost nevoie de multă cercetare și multe descoperiri în domeniul criptografiei, al cripto-economiei și al conceptului mecanismului pentru a se ajunge într-un punct în care tranziția să fie posibilă.

Cheltuieli pentru energie la dovada-muncii

Dovada-muncii este o modalitate solidă de a securiza rețeaua și de a impune modificări oneste în blockchain, totuși ridică probleme din câteva motive. Dreptul de a extrage un bloc necesită rezolvarea unui puzzle arbitrar de calcul, motiv pentru care investiția într-un hardware mai puternic poate crește șansele de succes ale unui miner. Aceste stimulente provoacă o concurență acerbă între miner-i, care cumpără echipamente de minare din ce în ce mai mari consumatoare de energie. Protocolul Ethereum pe baza dovezii-muncii consumă anual aproximativ tot atâta energie cât Finlanda^¹ și are o amprentă de carbon similară cu cea a Elveției^¹.

Dovada-mizei

Un viitor mai ecologic pentru Ethereum este deja în curs de construcție sub forma unui lanț bazat pe dovada-mizei (PoS). În cadrul dovezii-mizei, nu mai este necesară rezolvarea de puzzle-uri arbitrare. Eliminarea rezolvării puzzle-urilor scade semnificativ cheltuielile cu energia necesară pentru a securiza rețeaua. Miner-ii sunt înlocuiți cu validatori, care îndeplinesc aceeași funcție, cu deosebirea că, în loc să-și cheltuiască activele în avans sub forma muncii de calcul, aceștia mizează ETH drept garanție față de un comportament necinstit. Dacă validatorul este leneș, (este off-line atunci când acesta ar trebui să îndeplinească o anumită obligație de validator), ETH-ul pe care a mizat se poate scurge încet-încet, în timp ce un comportament necinstit demonstrabil poate duce la o „reducere” a activelor mizate. Aceasta stimulează semnificativ participarea activă și onestă la securizarea rețelei.

În mod asemănător cu dovada-muncii, o entitate rău intenționată ar avea nevoie de cel puțin 51% din totalul ETH-ului mizat pentru un . Însă, spre deosebire de dovada-muncii, unde pierderea potențială în urma unui astfel de atac constă numai din costul generării puterii hash necesare pentru minare, în cazul dovezii-mizei pierderea potențială în urma unui atac este întreaga sumă de ETH folosită ca garanție. Această structură de descurajare permite securitatea rețelei cu ajutorul dovezii-mizei, eliminând în același timp nevoia de a cheltui energie pe calcule aleatorii. Puteți afla explicații amănunțite cu privire la securitatea rețelei prin dovada-mizei aici și aici(opens in a new tab).

Fuziunea

În prezent, există o un lanț funcțional bazat pe dovada-mizei, numit Lanțul Beacon, care funcționează din decembrie 2020 și care demonstrează viabilitatea protocolului dovezii-mizei. Fuziunea are loc la momentul în care Ethereum va renunța la dovada-muncii și va adopta în întregime dovada-mizei. Se preconizează că fuziunea se va realiza ~T2 2022. Aflați mai multe despre fuziune.

Cheltuieli de energie la dovada-mizei

Pe lângă consolidarea încrederii în mecanismul dovezii-mizei, Lanțul Beacon permite și estimarea consumului de energie al lui Ethereum după fuziune. O estimare recentă(opens in a new tab), a sugerat că fuzionarea la dovada-mizei ar putea duce la o reducere de 99.95% a consumului total de energie, dovada-mizei fiind de ~2000 de ori mai eficientă din punct de vedere energetic decât dovada-muncii. Cheltuielile de energie ale lui Ethereum vor fi aproximativ egale cu costul de funcționare a unui computer personal pentru fiecare nod din rețea.

O estimare a consumului de energie per tranzacție (tx) al dovezii-muncii (PoW) pe baza datelor din mai 2021(opens in a new tab), la momentul redactării acestui articol, a sugerat o valoare de până la 175,56 kWh(opens in a new tab)

Să facem o comparație între aceste cifre și un serviciu precum Visa. 100.000 de tranzacții Visa consumă 149 kWh de energie^². Să presupunem că fragmentarea a fost implementată, iar rata actuală de tranzacții pe Ethereum (15 tranzacții pe secundă) va crește de cel puțin 64x (numărul de fragmente), fără a lua în considerare optimizarea suplimentară datorată rollup-urilor. O estimare realistă pentru un Ethereum post-fuziune, fragmentat și cu rollup-uri, este de 25.000 - 100.000(opens in a new tab) de tranzacții pe secundă. Putem folosi aceste informații pentru a estima cheltuielile maxime și minime de energie pentru 100.000 de tranzacții.

25.000 de tranzacții pe secundă.
100.000 / 25.000 = 4 secunde pentru a procesa 100.000 de tranzacții.

De asemenea, putem estima consumul de energie pe secundă făcând o estimare conservatoare conform căreia 10.000 de validatori activi securizează rețeaua (în acest moment există peste 250.000 de validatori pe Lanțul Beacon(opens in a new tab), dar pot opera mulți validatori pe un singur nod. Actualmente se estimează că există 3.000-4.000 de noduri individuale, așa că cele 10.000 de noduri reprezintă o estimare conservatoare pentru perioada post-fuziune):

1,44 kWh de utilizare zilnică * 10.000 de noduri de rețea = 14.400 kWh pe zi. Într-o zi sunt 86.400 de secunde, deci 14.400 / 86.400 = 0,1667 kWh pe secundă.

Dacă înmulțim acest număr cu timpul necesar pentru a procesa 100.000 de tranzacții: 0,1667 * 4 = 0,667 kWh.

Aceasta este ~0,4 % din energia utilizată de Visa pentru același număr de tranzacții sau o reducere a cheltuielilor de energie cu un factor de ~225 în comparație cu rețeaua actuală Ethereum bazată pe dovada-muncii.

Repetând calculul cu numărul maxim de tranzacții pe secundă, rezultă 0,1667 kWh pe secundă, care reprezintă 0,1% din cheltuielile Visa cu energia sau o reducere de ~894x.

Observaţie: nu este întru totul corectă comparația pe baza numărului de tranzacții, deoarece gradul de utilizare a energiei în Ethereum se bazează pe timp. Consumul de energie al lui Ethereum rămâne același pe minut, indiferent dacă se efectuează una sau o mie de tranzacții.

Totodată, trebuie să luăm în considerare că Ethereum nu se limitează la simple tranzacții financiare ci este de asemenea o platformă completă construită pentru contracte inteligente și aplicații descentralizate.

Un Ethereum mai ecologic

În timp ce consumul de energie al lui Ethereum a fost întotdeauna considerabil, dezvoltatorii au investit mult timp și inteligență în procesul de tranziție de la un proces de validare a blocurilor cu un consum mare de energie la unul eficient energetic. Pentru a cita Bankless(opens in a new tab), modalitatea cea mai eficientă de a reduce energia consumată de dovada-muncii este pur și simplu de a o „dezactiva”, abordare pe care Ethereum s-a angajat să o urmeze.

În cazul în care considerați că aceste statistici sunt incorecte sau precizia lor poate fi ameliorată, vă rugăm să ne semnalați o problemă sau creați un PR. Acestea sunt estimări făcute de echipa ethereum.org, folosind informații accesibile publicului precum și foaia de parcurs actuală a lui Ethereum. Aceste declarații nu reprezintă o promisiune oficială din partea Fundației Ethereum.