Blockchainy mogą pozwolić na bezpieczne, zdecentralizowane przechowywanie informacji bez pozwolenia i ułatwianie transakcji. Jednak te rozproszone bazy danych zwykle borykają się z ograniczeniami w co najmniej jednym z trzech kluczowych obszarów: bezpieczeństwie, skalowalności i decentralizacji.

Wyzwania związane z próbą zrównoważenia tych aspektów technologii blockchain stały się znane jako „trylemat Blockchain”.

Oto wyjaśnienie trylematu blockchain.

Czym jest trylemat blockchain?

Trilemat blockchain, termin, którego pomysłodawcą jest współzałożyciel Ethereum Vitalik Buterin, opisuje trudności, jakie napotykają programiści podczas tworzenia architektury blockchain, która jest bezpieczna i skalowalna, a jednocześnie pozostaje zdecentralizowana.

Spójrz na przykład na łańcuch bloków Bitcoin. Sieć Bitcoin jest najbezpieczniejsza na świecie, z stopa hashowania ponad 460 Exahash na sekundę. Żaden znany komputer na świecie nie byłby w stanie złamać szyfrowania Bitcoin Proof-of-work. Dzięki tysiącom niezależnych operatorów węzłów na całym świecie sieć pozostaje zdecentralizowana i dlatego trudniejsza do ataku.

Ale jeśli chodzi o transakcje, podstawowa warstwa Bitcoina jest mało skalowalna. Sieć może obsłużyć tylko około 7 transakcji na sekundę (TPS).

Jakakolwiek metoda zwiększania stawki TPS prowadziłaby do zmniejszenia bezpieczeństwa lub decentralizacji, lub obu.

W takim czy innym stopniu wszystkie łańcuchy bloków stoją w obliczu podobnego scenariusza: przodują w niektórych obszarach, a w innych zawodzą.

Zrozumienie trzech filarów blockchain

Aby zrozumieć trylemat blockchain, musimy najpierw zapoznać się z podstawowymi filarami technologii blockchain, do których należą 1) bezpieczeństwo, 2) skalowalność i 3) decentralizacja.

Bezpieczeństwo

Bezpieczeństwo jest sprawą najwyższej wagi, jeśli chodzi o blockchain. Jeśli atakujący będzie mógł manipulować księgą, utraci ona integralność i zostanie uznana za niewiarygodną i bezwartościową.

Decentralizacja sprawia, że ​​łańcuchy bloków są bezpieczne, utrudniając ich atak. Likwidacja sieci oznaczałaby zniszczenie wszystkich jej węzłów lub przynajmniej kontrolowanie większości z nich. Jednocześnie jednak osiągnięcie bezpieczeństwa może być wyzwaniem dla systemu, który nie ma centralnego punktu kontroli, ponieważ ochrony nie można powierzyć pojedynczej osobie lub podmiotowi.

Jednym z najczęstszych sposobów ataku na sieć blockchain jest tak zwany atak 51%. Jeśli ktoś może przejąć kontrolę nad większością węzłów sieci, może zmienić księgę. Może to pozwolić na podwójne wykorzystanie transakcji, usunięcie poprzednich transakcji lub inną manipulację danymi w celu dostosowania do potrzeb atakującego. Ethereum Classic (ETC), oryginalna sieć Ethereum, ucierpiała wielokrotne ataki 51%., na przykład.

Choć bezpieczeństwo jest ważne, pozostaje ono uwikłane w dwa pozostałe aspekty trylematu blockchain: skalowalność i decentralizację. Zwiększanie bezpieczeństwa często prowadzi do redukcji innych elementów łańcucha bloków.

Skalowalność

Skalowalność odnosi się do zdolności łańcucha bloków do obsługi dużej liczby transakcji na dużą skalę bez wpływu na szybkość, wydajność lub opłaty. Biorąc pod uwagę, że większość łańcuchów bloków ma ambicje zostać przyjęte na skalę globalną, ich technologia musi być w stanie poradzić sobie z bardzo dużą liczbą użytkowników wysyłających wiele transakcji. Jednak skalowalność przy jednoczesnym zachowaniu dwóch pozostałych filarów decentralizacji i bezpieczeństwa może być trudna do osiągnięcia.

Rozważ sprzęt potrzebny operatorom węzłów blockchain. Wysokiej klasy sprzęt zwiększa wydajność sieci, zwiększając jej skalowalność. Jednak ustalając tak wysokie standardy sprzętowe, ograniczamy, kto może dołączyć do sieci. Mniej uczestników może oznaczać bardziej scentralizowany system. Zasadniczo, goniąc za skalowalnością, możemy pójść na kompromis w sprawie decentralizacji.

Tak jak zwiększenie bezpieczeństwa łańcucha bloków może zmniejszyć jego skalowalność, tak zwiększenie skalowalności może zmniejszyć bezpieczeństwo i decentralizację.

Decentralizacja

Decentralizacja sprawia, że ​​blockchain różni się od innych metod przechowywania danych lub ułatwiania transakcji. Zamiast wszystkich danych przechowywanych na jednym serwerze i kontrolowanych przez jego właścicieli, łańcuchy bloków stanowią formę rozproszona technologia księgi (DLT). Księgi rozproszone przechowują dane na wielu serwerach w różnych lokalizacjach geograficznych. Tym, co odróżnia łańcuchy bloków od innych form DLT, jest to, że serwery, czyli węzły, są często obsługiwane przez niezależne osoby, a dane są stale przechowywane w blokach tworzących łańcuch ze znacznikiem czasu.

Decentralizacja może zwiększyć bezpieczeństwo sieci poprzez wyeliminowanie pojedynczego wektora ataku lub punktu awarii. Wiąże się to jednak z nowymi wyzwaniami, takimi jak osiągnięcie konsensusu w sprawie zapisu danych, co może stać się trudniejsze w miarę wzrostu liczby uczestników, co skutkuje problemami ze skalowalnością. A kiedy złośliwym aktorom łatwo jest dołączyć do sieci i wpłynąć na jej działanie, decentralizacja może okazać się raczej słabością niż zaletą.

Skalowalność

Skalowalność odnosi się do zdolności łańcucha bloków do obsługi dużej liczby transakcji na dużą skalę bez wpływu na szybkość, wydajność lub opłaty. Biorąc pod uwagę, że większość łańcuchów bloków ma ambicje zostać przyjęte na skalę globalną, ich technologia musi być w stanie poradzić sobie z bardzo dużą liczbą użytkowników wysyłających wiele transakcji. Jednak skalowalność przy jednoczesnym zachowaniu dwóch pozostałych filarów decentralizacji i bezpieczeństwa może być trudna do osiągnięcia.

Rozważ sprzęt potrzebny operatorom węzłów blockchain. Wysokiej klasy sprzęt zwiększa wydajność sieci, zwiększając jej skalowalność. Jednak ustalając tak wysokie standardy sprzętowe, ograniczamy, kto może dołączyć do sieci. Mniej uczestników może oznaczać bardziej scentralizowany system. Zasadniczo, goniąc za skalowalnością, możemy pójść na kompromis w sprawie decentralizacji.

Tak jak zwiększenie bezpieczeństwa łańcucha bloków może zmniejszyć jego skalowalność, tak zwiększenie skalowalności może zmniejszyć bezpieczeństwo i decentralizację.

Decentralizacja

Decentralizacja sprawia, że ​​blockchain różni się od innych metod przechowywania danych lub ułatwiania transakcji. Zamiast wszystkich danych przechowywanych na jednym serwerze i kontrolowanych przez jego właścicieli, łańcuchy bloków stanowią formę rozproszona technologia księgi (DLT). Księgi rozproszone przechowują dane na wielu serwerach w różnych lokalizacjach geograficznych. Tym, co odróżnia łańcuchy bloków od innych form DLT, jest to, że serwery, czyli węzły, są często obsługiwane przez niezależne osoby, a dane są stale przechowywane w blokach tworzących łańcuch ze znacznikiem czasu.

Decentralizacja może zwiększyć bezpieczeństwo sieci poprzez wyeliminowanie pojedynczego wektora ataku lub punktu awarii. Wiąże się to jednak z nowymi wyzwaniami, takimi jak osiągnięcie konsensusu w sprawie zapisu danych, co może stać się trudniejsze w miarę wzrostu liczby uczestników, co skutkuje problemami ze skalowalnością. A kiedy złośliwym aktorom łatwo jest dołączyć do sieci i wpłynąć na jej działanie, decentralizacja może okazać się raczej słabością niż zaletą.

Aktualne rozwiązania i innowacje

Zaproponowano wiele rozwiązań pozwalających uporać się z trylematem kryptograficznym wynikającym z zrównoważenia bezpieczeństwa, skalowalności i decentralizacji. Większość z nich próbuje rozwiązać problem, wprowadzając zmiany na poziomie warstwy 1 (zwanej także warstwą bazową) lub wykorzystując narzędzia na warstwie bazowej, znany jako warstwa-2.

Rozwiązania warstwy 1

Ulepszenia protokołu konsensusu: Najbardziej wszechstronne podejście do rozwiązania dylematu blockchain polega po prostu na zmianie mechanizm konsensusu na których opiera się sieć. Można tego dokonać na przykład poprzez przejście z modelu konsensusu typu „proof-of-work” (PoW) na model „proof-of-stake” (PoS). Zamiast polegać na węzłach górniczych w celu wykonywania energochłonnych obliczeń w celu zabezpieczenia sieci, sieci PoS wymagają, aby węzły walidacyjne blokowały lub „stawiały” tokeny na określony czas. Ethereum przeszło ten proces pod koniec 2022 roku, tzw Scalanie.

Sharding, zwane także partycjonowaniem poziomym, to metoda zarządzania bazami danych polegająca na dzieleniu danych na fragmenty i przechowywaniu ich w różnych lokalizacjach. Dzieląc fragmenty danych łańcucha bloków pomiędzy różne węzły, można zwolnić więcej miejsca na równoległe przetwarzanie transakcji. Zazwyczaj każdy pełny węzeł w łańcuchu bloków musi przechowywać zbiór danych całego łańcucha, od pierwszego bloku transakcji do najnowszego. Ale w przypadku shardingu nie musi tak być.

Podział danych łańcucha bloków na mniejsze części powoduje, że każdy węzeł jest w stanie przetworzyć więcej transakcji, co oznacza większą skalowalność.

Rozwiązania warstwy 2

Wiele z najpopularniejszych propozycji rozwiązania trylematu blockchain nie pojawia się w warstwie bazowej blockchainów, ale raczej w rozwiązaniach warstwy 2. Praca nad drugą warstwą może zapewnić sposób na zwiększenie skalowalności przy jednoczesnym zachowaniu decentralizacji i bezpieczeństwa głównego łańcucha, który pozostaje niezmieniony.

• Zagnieżdżone łańcuchy bloków użyj struktury obejmującej łańcuch główny z kilkoma łańcuchami drugorzędnymi. Dzięki temu łańcuchy mogą współpracować ze sobą. Łańcuch główny koncentruje się na przydzielaniu zadań i kontrolowaniu parametrów, natomiast łańcuchy drugorzędne mogą przetwarzać transakcje. OMG Plasma to przykład warstwy 2, która wykorzystuje zagnieżdżony łańcuch bloków na warstwie 1 Ethereum w celu zapewnienia większej skalowalności.
• Kanały państwowe zapewniają uczestnikom możliwość dokonywania transakcji bezpośrednio poza łańcuchem, przy czym warstwa podstawowa pełni rolę ostatecznego arbitra transakcji. Użytkownicy otwierają kanał poza łańcuchem poprzez wykorzystanie transakcji z wieloma podpisami w łańcuchu bloków. Następnie kanały można zamknąć, a rozliczenie odbywa się bezpośrednio w łańcuchu. Bitcoin's Lightning Network jest przykładem warstwy 2 kanału stanu.
• Łańcuchy boczne działają jako niezależne łańcuchy bloków, które działają równolegle do warstwy bazowej. Stosują własne metody konsensusu, które, jak wspomniano wcześniej, mogą pozwolić na większą skalowalność. Wadą jest to, że łańcuch boczny nie korzysta z bezpieczeństwa swojej warstwy podstawowej, co stwarza potencjalne luki w zabezpieczeniach. Wielokąt, Polkadot, Cosmos i Avalanche to kilka przykładów popularnych projektów korzystających z sidechainów.

Implikacje na przyszłość

W miarę ewolucji krajobrazu kryptowalut przyjęcie płatności i technologii opartych na blockchainie będzie nadal przebijać się przez główny nurt.

O warstwie Ethereum-2 już wiemy sześć razy więcej transakcji jako warstwa podstawowa Ethereum. Co więcej, ponieważ BitPay dodał obsługę transakcji Lightning Network, widzieliśmy to co miesiąc Błyskawiczne transakcje prawie potrójne w niecałe 10 miesięcy, prezentując potencjał rozwiązań off-chain.

Społeczność kryptograficzna pozostaje niezachwiana w dążeniu do rozwiązania tego trylematu, dążąc do harmonijnego połączenia decentralizacji, skalowalności i bezpieczeństwa. Szczególnie w dziedzinie płatności kryptowalutowych przyszłość wygląda obiecująco. Dzięki wspólnemu wysiłkowi i pomysłowości jesteśmy o krok od przekształcenia paradygmatu finansowego. Bądźcie czujni, bo najlepsze dopiero przed nami.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://bitpay.com/blog/the-crypto-trilemma/