Technische uitleg van de Ethereum blockchain en ETH2.0 voor beginners

Bijna iedereen heeft wel is van Ethereum (ETH) gehoord. Ethereum is een van de oude rotte in cryptowereld en heeft zijn sporen ruimschoots verdient. En nu staan er grootse dingen te gebeuren voor de Ethereum-blockchain.

Om de ontwikkelingen in cryptowereld bij te blijven zal ook Ethereum zich moeten blijven innoveren. Het is moeilijker om aan de top te blijven dan er te komen. Het aantal aanvallers op de plek van Ethereum blijft groeien. Nieuwkomers schieten uit de grond om de positie van Ethereum over te nemen. 

We beginnen eerst bij de basis. Vervolgens wordt uitgelegd wat ETH 2.0 (Serenity of ETH2) is, de grote update van old skool Ethereum.

Wil jij weten wat voor mooie ontwikkelingen staan te wachten voor de Ethereum-blockchain? En wil je weten hoe deze blockchain werkt en wat smart contracts inhouden? Lees dan dit artikel.

Bekijk snel

Om deze ingewikkelde materie wat makkelijker te begrijpen staat hieronder een video van zo'n 5 minuten waarin Matt van AllesOverCrypto uitlegt wat Ethereum nu eigenlijk is, en hoe deze blockchain werkt.

Hoe werkt de Ethereum-blokchain?

De Ethereum-blockchain kan je eenvoudig omschrijven als opslagplaats voor data die door vele onafhankelijke computers wordt bijgehouden en gecontroleerd.

De transacties worden opgeslagen in ‘blokken’ vol met informatie en zijn als een ketting (chain) met elkaar verbonden.

De Ethereum-blokchain is een gedecentraliseerd platform. Decentraal betekent dat niemand het netwerk in beheer heeft maar dat het beheer wordt gedaan door verschillende computers die hun krachten bundelen op het netwerk.

Dit heeft als voordeel dat alles transparant is en corruptie tegengaat. Een ander voordeel is dat de data niet is opgeslagen bij bedrijven als Google.

De Ethereum-blokchain bestaat uit drie lagen.

Wat zijn de verschillende lagen van de Ethereum-blockchain?

De Ethereum-blockchain bestaat uit drie lagen. De hardware- ,software- en de applicatielaag. 

Laag 1: De hardware laag

De hardware laag bestaat uit een netwerk van computers met bepaalde software en connectie met het Ethereum-netwerk. Dit zijn nodes en miners, zij controleren en slaan transacties op van de Ethereum-blockchain. 

Het verschil tussen nodes en miners is dat miners ook blokken toevoegen aan de blockchain terwijl miners alleen controleren en distribueren. 

Wat zijn nodes en miners? 
Nodes en miners controleren transacties en de staat van de transacties door middel van het proof-of-work protocol. Door de gebundelde computerkracht, verwerken en valideren ze transacties door wiskundige puzzels op te lossen. 

Deze manier van werken kost zeer veel energie.

De staat, of state, van de transacties houdt in dat er bijgehouden wordt of aan de voorwaarden van het contract is voldaan. Dus of er in de tussentijd iets is veranderd aan de variabelen en of dit invloed op de uitoefening van het contract.

Miners en nodes controleren alleen maar de feiten. Externe invloeden op de omstandigheden worden niet meegerekend. Het is dus van cruciaal belang dat je weet wat er in het contract staat, want je veranderd niks meer aan de uitkomst. 

Dit is een nadeel en een voordeel. Je weet dat het contract wordt uitgevoerd maar je kan niks meer veranderen wanneer de omstandigheden veranderen.

De enige manier om de staat van een contract te veranderen, is als iedere partij van het contract akkoord gaat met de verandering.

Laag 2: De software laag

Deze laag is eigenlijk een grote bibliotheek vol met programeertaal. Voorbeelden van deze talen zijn Solidity,fiber en Javascript.

Aan de hand van deze programeertalen is het mogelijk om smart contracts te maken.

Wat zijn smart contracts?

Smart contracts zijn zoals contracten in het echte leven, alleen zijn ze volledig digitaal. Een smart contract is in feite een computeralgoritme in een blockchain waarbij geen actie nodig is van een mens om het contract uit te voeren.

Zo is het dus bijvoorbeeld niet meer nodig om alles bij een dure notaris vast te leggen.

Door middel van deze smart contracts worden de transacties transparant, traceerbaar en permanent.

Zo wordt eventuele wantrouwen die ontstaat weggenomen. Want als eenmaal de afspraak staat, is er geen weg meer terug.

Het is daarnaast ook mogelijk voor tokens om op het Ethereum-netwerk te draaien door gebruik te maken van smart contracts. Informatie van een token wordt opgeslagen in deze slimme contracten. Een meer uitgebreide uitleg over smart contracts is te zien in het 4 minuten durende filmpje hieronder.

Laag 3: De applicatie laag

De 3e laag is de applicatie laag. Deze applicaties draaien op het gedecentraliseerde Ethereum-blockchain. Op dit moment draaien er bijna 3000 apps op het netwerk. Via state of the apps kun je de statistieken zelf bekijken.

In onderstaande afbeelding, gehaald van bovenstaande link, is te zien dat het aantal nieuwe apps per maand op de Ethereum blockchain snel aan t stijgen is vergeleken met een aantal jaar geleden. De populariteit stijgt.

Image

Wat zijn dApps? 

De Ethereum-blockchain faciliteert andere decentrale applicaties (dApp) door middel van een protocol. De Ethereum-blockchain is een programmeerbare blockchain waarop deze apps draaien.

Ethereum is een open source is en iedereen kan hieraan meedoen. Via het platform van Ethereum kun je codes schrijven voor tokens, valuta, maar vooral smart contracts. 

De blockchain helpt dus bij het lanceren van crypto door een open source aan te bieden waarop deze decentrale apps kunnen draaien. Ethereum verlaagt de drempel om decentrale apps te bouwen.

Deze apps hebben verschillende doeleinden. Deze apps kunnen ontwikkeld zijn om valuta te sturen, voor plezier of andere services.

Wat is een Ethereum-protocol?

Een Ethereum-protocol is een soort blauwdruk waaraan een applicatie moet voldoen om goed te kunnen functioneren op de Ethereum-blockchain.

Denk bij protocollen aan wanneer je aan het vliegen bent. Er zijn ontzettend veel protocollen tijdens een vlucht omdat er veel mis kan gaan. Om regels/richtlijnen aan te bieden om alles goed te laten verlopen, zijn er protocollen ontwikkeld.

Het bekendste Ethereum-protocol is het ERC20-protocol. Door middel van het ERC20 protocol kunnen tokens meedraaien op de Ethereum-blockchain, dit worden ERC20 tokens genoemd.

ERC20-tokens zijn dus cryptocurrencies die op het Ethereum-netwerk draaien. Er zijn al meer dan 242.000 tokens. Voorbeelden hiervan zijn Binance Coin (BNB), Tron (TRX). 

Smart contracts gebruiken dit protocol om te kunnen functioneren op het Ethereum-netwerk en dit protocol is dus van cruciaal belang voor de blockchain.

ERC is een afkorting voor Ethereum Request for Comments.

ERC20-tokens kun je in sommige gevallen vergelijken met Bitcoin (BTC) omdat deze een waarde vertegenwoordigen die peer to peer (P2P) verzonden worden. Peer to peer is transactie tussen twee computers waarbij geen centraal netwerk aanwezig is.

Deze tokens worden verstuurd naar wallets. Dit is je online portemonnee waar je tokens in bewaard. Je krijgt toegang tot deze wallet doormiddel van een privé sleutel, ofwel private key. Het is van zeer groot belang dat je je private key niet kwijtraakt en houdt de sleutel voor jezelf.

Er zijn veel voorbeelden dat mensen hun private key kwijtraken en zo een grote som aan geld verliezen die geparkeerd stond in hun wallet. Zorg ervoor dat jij niet een van deze mensen wordt!

Naast het ERC20-protocol zijn er nog meer protocollen. Voorbeelden hiervan zijn ERC223, ERC621, ERC721 en ERC1511.

Een aantal van deze protocollen dienen als aanvulling/verbetering van het ERC20-protocol en draaien vooral om het functioneren van smart contracts en tokens. Als ontwikkelaar van dApps is het belangrijk om volledig op te hoogte te zijn van deze protocollen.

Zonder de juiste kennis van deze protocollen wordt het lastig om een goed functionerende smart contract te bouwen op het Ethereum-netwerk. 

Ether 

Ether is de oorspronkelijke coin op het Ethereum-netwerk.

Ether heeft als de doelstelling om als brandstof te fungeren van het Ethereum netwerk. Ether heb je nodig om transacties te kunnen sturen, maar het wordt ook gebruikt als betaalmiddel en als store of value.

De prijs om te bepalen hoeveel Ether bij een transactie gestuurd moet worden, is bepaald door GAS. Dit is een ingebouwd prijssysteem. De prijs wordt gebaseerd op de capaciteit van het kanaal (bandbreedte), ruimte en de moeilijkheidsgraad.

Deze gasprijzen worden vaak uitgedrukt in Gwei en is 0,000000001 ETH. Je kunt het zien als 1 eurocent een klein deel van 50 euro is. 

Zo heb je nog meer gradaties van Ethereum, te zien in de afbeelding hieronder. De afbeelding komt uit de eerste video.

Image

Bij het uitvoeren van een transactie op het Ethereum-netwerk kom je het begrip tegen GAS limit. Dit is het maximale aantal Gwei dat je wilt spenderen aan de transactie. Hoe meer Gwei, hoe meer brandstof je de transactie meegeeft, en hoe sneller deze voltooid is.

GAS is de minimale vergoeding die miners willen ontvangen als tegenprestatie voor het werk wat zij doen.

Het totaal aantal Ether wat in omloop wordt gebracht is niet bepaald. Dit zou eventueel in de toekomst nog ingevoerd kunnen worden.

Wat zijn praktijkvoorbeelden van de Ethereum-blockchain?

De Ethereum-blockchain wordt gebruikt voor bijvoorbeeld decentrale exchanges, ICO’s en verschillende industrieën. Voorbeelden hiervan zijn vastgoed, muziek, games, identiteit en zelfs marktplaatsen.

Decentrale exchanges

Door middel van slimme contracten is er geen derde partij nodig bij het handelen in crypto’s. De transacties worden afgewerkt wanneer aan alle voorwaarden is voldaan. Dit wordt ook wel decentralized finance (DeFi) genoemd. De keuze is ruimer dan bij een centrale exchange.

Een voordeel hiervan is dat geld in je eigen beheer blijft in plaats van een bank of andere partijen. Door het wegvallen van tussenpersonen kunnen transacties sneller en goedkoper worden verstuurd. Op dit moment zijn de transactiekosten nog relatief hoog vergeleken met een centrale exchange.

Decentrale exchanges creëren een meer transparant financieel systeem dan het huidige systeem wat we nu kennen. Alle transacties zijn voor iedereen openbaar.

Voorbeelden van decentrale exchanges (DEX) op de Ethereum-blockchain zijn Uniswap, Curve Finance en Compound.

Wat zijn ICO’s?
ICO’s (initial coin offering) zijn vergelijkbaar met crowdfunding, er wordt geld ingezameld voor een crypto start-up door de coins voor het project te verkopen. Het Ethereum-netwerk is hiervoor uiterst geschikt en wordt hiervoor vaak gebruikt.

Het investeren in ICO’s is uiterst risicovol omdat er is geen regulering voor dit proces.

Wat betekent Ethereum voor verschillende industrieën?

De Ethereum-blockchain en de smart contracts kunnen een revolutie betekenen voor een aantal industrieën. NFT-tokens (Non Fungible Tokens) spelen hierin een grote rol.

Wat zijn NFT-tokens?

Een NFT-token is een registratie op de blockchain waar een specifiek item aangekoppeld is. De kracht van deze token is dat deze onvervangbaar is.

Een groot nadeel is het ontzettend hoge energiegebruik voor het maken van één NFT-token.

Een voorbeeld wat deze tokens voor de muziekindustrie betekent wordt nu uitgelegd.

Muziekindustrie

Muzikanten van deze tijd klagen regelmatig over dat het geld wat zij verdienen niet eerlijk wordt verdeeld.

Er zijn veel tussenpersonen zoals managers en platenlabels maar ook platforms zoals Youtube en Spotify. Al deze schakels snoepen de winst af van de artiest waardoor er relatief weinig overblijft voor de maker van de muziek zelf.

NFT-tokens laten deze schakels verdwijnen en zo kan de artiest rechtstreeks geld ontvangen wanneer er een nummer wordt gestreamd.

Zo kunnen NFT-tokens ook worden ingezet om tickets voor concerten te verkopen zonder een mogelijkheid om de tickets te vervalsen.

Wat is Ethereum 2.0? 

ETH 2.0 is een gigantische update van het Ethereum zoals we nu kennen. Het oude Ethereum blijft dus ook gewoon bestaan en er komt geen hard fork  ETH 2.0 is een toevoeging op de bestaande blockchain.

Vanwege het feit dat er geen hard fork is, hoef je ook niks met je huidige ETH te doen.

Het doel van de update is om de blockchain meer schaalbaar, duurzamer en sneller te maken. Om dit doel te behalen zijn een aantal ontwikkelingen bedacht en deze worden in drie fases ingevoerd. De nieuwe toevoegingen zijn staking, beacon chain en sharding. Een uitleg van de update wordt uitgelegd in de volgende video van bijna 13 minuten.

 

De update wordt in drie fases ingevoerd:

• Fase 0
• Fase 1
• Fase 2

Fase 0 is op 1 december 2020 van start gegaan nadat de benodigde 524.288 ETH is opgehaald. Deze hoeveelheid was nodig om Fase 0 in werking te stellen. De verwachting is dat in 2022 de update is voltooid.  

Fase 0

Fase 0 is de invoering van de Beacon chain. De beacon chain is al online.

Wat is de beacon chain? 

De Beacon chain is een PoS blockchain. Mede dankzij de beacon chain is het mogelijk om ETH te staken en om het aantal transacties per seconde op te voeren. Het is de coördinator van ETH 2.0.

Een functie van de beacon chain is het verdelen van de stakers om de shard chains te controleren.

De reden hiervoor is dat shard chains zo op een veilige manier het Ethereum ecosysteem kunnen betreden met een PoS consensus mechanisme.

Wat is staking?

Staking heeft als doel om de blokchain een stuk duurzamer te maken. Er wordt gebruikt gemaakt van het Proof-of-Stake (PoS) algoritme. Het is de bedoeling om de huidige Proof-of-Work algoritme te vervangen.

PoS is een stuk energievriendelijker dan PoW.

Het is sinds 1 december 2020 mogelijk om ETH te staken en zodoende een bijdrage te leveren aan het controleren van de blockchain. Hiervoor wordt je beloond.

Er is een minimum van 32 ETH nodig om te beginnen met staken. Bij Binance kan je al vanaf 0,0001 ETH staken en komt dan in een pool terecht.

Wanneer je besluit om je Ethereum te staken, dan staat jouw ETH vast voor een bepaalde tijd. Je kunt deze nu niet verhandelen. Maar hier heeft Binance een antwoord op gevonden en is het BETH-token in het leven geroepen. Deze token maakt het mogelijk om te handelen tijdens het staken.

De waarde van één BETH staat gelijk aan de waarde van één ETH. Wanneer jij je ETH hebt gestaked ontvang je hetzelfde aantal BETH terug om te handelen. Als de stakingsperiode is afgelopen kun je de BETH-tokens weer ruilen tegen ETH.

Fase 1

Fase 1 is de implementatie van shard chains en roll-ups. Deze fase moet in 2021 of 2022 afgerond worden.

Na deze fase moet het weer mogelijk zijn om je gestaakte ETH terug te vragen.

Wat is sharding? 

Sharding is het horizontaal splitten van een database, er worden meerdere chains (shards) gecreëerd. In dit geval komen er 64 chains bij. Na deze fase moet de mogelijkheid bestaan om nog meer chains toe te voegen met als doel om op te schalen en opstoppingen te voorkomen.

Vergelijk het met een druk tankstation langs de snelweg. Wanneer er slechts 2 benzinepompen of elektrische oplaadpalen zijn dan ontstaat er een wachtrij. Wanneer er meer benzinepompen worden of oplaadpalen worden neergezet, kunnen er meer mensen tegelijk geholpen worden. 

Nu worden alle transacties gecontroleerd door alle nodes en miners. Door het invoeren van sharding, worden de transacties verdeeld in groepen (shard chains). Deze groepen controleren de transacties waardoor niet alle nodes en miners deze transacties hoeven na te kijken.

Sharding maakt het makkelijker om met kleinere hardware de deelnemers een bijdrage te laten leven aan de blockchain. Zo kan ook het aantal deelnemers vergroot worden ten opzichte van PoW-systeem.

Op dit moment kan de Ethereum-blockchain rond de 30 transacties per seconde (TPS) aan. Dit is weinig en dit resulteert dan vaak in vertraging.

Na het doorvoeren van sharding moet het aantal transacties per seconde opgeschaald worden naar 100.000! 

Wat zijn Roll ups?

Roll-ups zijn laag-2 oplossingen om op te schalen mogelijk te maken. Roll ups versnellen het proces om smart contract informatie te verwerken.

Roll ups combineren transacties off-chain in een transactie om ze vervolgens te bevestigen op de blockchain. Zo wordt het aantal transacties met de mainchain geminimaliseerd.

Een doel van roll ups is het verlagen van de transactie kosten. Dit is belangrijk om de kosten te controleren bij massa-adoptie.

Vervolgens worden Ethereum1.0 en Ethereum2.0 samengevoegd. Dit is fase 2. Maar eerst moeten de ontwikkeling klaar worden gemaakt voor het fuseren, docking. Dit wordt ook wel fase 1.5 genoemd.

Ethereum1.0 wordt een van de 64 shard chains. Door de kennis en informatie die Ethereum1.0 meebrengt zal de overgang vereenvoudigen. De blockchain gaat vanaf nu over naar PoS.

Fase 2

In deze fase wordt het huidige Ethereum-mainnet samengevoegd met het PoS-systeem van de beacon chain. dApps kunnen overstappen naar het Ethereum2.0-netwerk. Deze fase wordt in 2022 verwacht.

Shard chains kunnen nu smart contracts, informatie en transacties verwerken. Daarnaast wordt in deze fase mogelijk gemaakt om in alle soorten programmeertalen te schrijven.

Conclusie

Om aan te top te blijven, wordt Ethereum ontwikkeld tot een snellere en duurzamere blockchain. Dit wordt steeds belangrijker naarmate Ethereum meer gebruikt wordt en massa-adoptie steeds dichterbij komt.

Ethereum2.0 gaat hier aan bijdragen. Dit heeft ook voordeel voor de ERC20 tokens die draaien op de Ethereum-blockchain.

Met een sneller, veiliger en duurzamere blockhain is Ethereum klaar voor de toekomst. 

Wanneer de update voltooid gaat zijn, is nog niet duidelijk. Er zitten nog een aantal losse eindjes in het verhaal waaraan gewerkt wordt.

Ik hoop dat je nu begrijpt hoe de Ethereum-blockchain werkt. Heb jij nog vragen over deze blog of heb je misschien vragen over een ander onderwerp? Laat het weten op onze AllesOverCrypto Facebook! Start gerust zelf een discussie of draag een onderwerp aan en wie weet schrijven we de volgende blog voor jou!