В Чем Заключается Трилемма Блокчейна?
Статьи
Открытие блокчейна заложило основу для создания развитой экосистемы, в которой пользователи могут совершать сделки и создавать активы в децентрализованной сети. Технология блокчейн способствует развитию трех основных концепций — децентрализации, безопасности и масштабируемости, которые определяют сегодняшние достижения в криптовалютном пространстве. Эта инновационная технология позволила нам изучить различные возможности для осуществления операций, создания и монетизации денежных средств с помощью блокчейна. Однако оптимизировать все возможности блокчейна одновременно довольно сложно.
Блокчейн-технология сталкивается с парадоксом, который мешает ей полностью раскрыть свой потенциал. Давайте разберемся, в чем заключается эта проблема блокчейна и можно ли ее преодолеть.
Основные выводы
- Безопасность, децентрализация и масштабируемость — три жизненно важных понятия в развитии блокчейна, которые являются движущей силой развития Web 3.0.
- Трилемма блокчейна подразумевает оптимизацию всех трех элементов одновременно и на одном уровне. Однако нынешняя природа блокчейна предполагает усиление одного из них за счет другого.
- В ряде внедрений и обновлений были найдены решения этой трилеммы, включая шардинг, сайдчейны и добавление сети блокчейна второго уровня для повышения производительности и масштабируемости.
- Ethereum 2.0 — новое обновление для блокчейна Ethereum, в котором введен новый механизм консенсуса и добавлен второй уровень для решения этой проблемы.
Максимальный за все время существования Биткоина размер комиссии за транзакцию составляет $70, а минимальный — $1,00 — был зафиксирован в 2020 году.
Суть Трилеммы Блокчейна
Блокчейн продвигает идею о том, что приложения и транзакции могут осуществляться, не дожидаясь одобрения третьей стороны. При этом отпадает необходимость в центральном органе, хранящем частную и конфиденциальную информацию.
Эта идея требует от блокчейн-платформ оптимизации безопасности, децентрализации и масштабируемости. Однако сегодня стоит задача одновременной оптимизации всех трех классов на высоком уровне, которую сооснователь Ethereum Виталик Бутерин назвал «трилеммой блокчейна».
Согласно определению трилеммы, это ситуация, когда необходимо принять решение при наличии трех альтернатив. В этом случае задача заключается в оптимизации децентрализации, масштабируемости и безопасности на одном уровне.
Это трилемма, поскольку развитие одного аспекта происходит за счет другого. Например, увеличение масштабируемости блокчейна может привести к нарушению безопасности, что концептуально противоречит основам блокчейна.
В последнем обновлении Ethereum 2.0 было заявлено, что данный парадокс буденг решен. Однако новая итерация пока находится в стадии поэтапного внедрения, и неизвестно, когда и как она решит эту проблему.
Подробнее рассмотрим три элемента трилеммы, что каждый из них означает для блокчейна и как способствует его развитию.
Масштабируемость
Масштабируемый блокчейн эффективно работает в периоды пиковой нагрузки на сеть и может быть использован в нескольких системах протоколов блокчейна для поддержки различных сценариев использования.
Масштабируемость — важнейшая характеристика блокчейна, которая позволяет ему работать с несколькими блокчейн-сетями и дает разработчикам возможность создавать и эксплуатировать цифровые активы, финансовые приложения и децентрализованные приложения.
Высокомасштабируемые блокчейны позволяют разработчикам запускать свои децентрализованные приложения на нескольких децентрализованных платформах без ущерба для функциональности и удобства использования.
Однако на сегодняшний день масштабируемость является критической проблемой для блокчейна в отношении пропускной способности транзакций, учитывая количество подтверждающих узлов и активных пользователей.
Некоторые блокчейны способны обрабатывать 4 000 и 6 000 транзакций в секунду. Однако это наиболее вероятно, когда несколько узлов доступны только для 50 000 онлайн-пользователей. Вопрос в том, сможет ли блокчейн поддерживать такие же показатели транзакций в секунду при обслуживании миллионов пользователей?
Если сравнивать сеть Биткоина с обычными социальными медиаплатформами, то в Facebook и Twitter ежемесячно находится гораздо больше пользователей, чем активных кошельков в блокчейне BTC.
В блокчейне BTC размещено 22 миллиона активных кошельков в 2021 году, тогда как у Facebook было почти 3 миллиарда активных пользователей в том же году. Это означает, что сетям блокчейна еще предстоит пройти долгий путь, чтобы поддерживать высокую производительность.
Децентрализация
Децентрализация является основным понятием Web 3.0, определяющим большую часть современных обновлений в блокчейне, криптовалютах и приложениях. Децентрализованные сети подразумевают, что ни один центральный орган не управляет и не контролирует структуру, а полномочия распределяются между пользователями, и контроль распределяется.
Рассмотрим, как работает децентрализованная сеть. Это структура без разрешений, позволяющая осуществлять транзакции на основе установленных правил без участия централизованных систем.
Майнеры играют важную роль в этой сети. Майнеры — это вычислительные машины, которые решают сложные уравнения для подтверждения транзакций в блокчейне. В обмен на это майнеры или подтверждающие узлы получают комиссионные за транзакции или, в некоторых случаях, токены в качестве системы вознаграждения.
Таким образом, узлы получают равные полномочия за счет токенов и своего вклада в сеть, что является отличным способом равномерного распределения сети в децентрализованном мире. Никто в децентрализованной сети не может принимать решения самостоятельно. Вместо этого решения принимаются голосованием для достижения консенсуса.
Однако если блокчейн хочет увеличить масштабируемость, то механизму консенсуса может потребоваться время, чтобы получить голоса всех участников. Таким образом, это приводит к увеличению времени обработки данных в сети и, как следствие, перегрузке.
Кроме того, существует проблема безопасности, поскольку злоумышленники могут участвовать в процессе проверки и принимать решения в своих интересах.
Безопасность
Безопасность — важная проблема и один из центральных аспектов децентрализованных сетей. Ежедневно в блокчейне происходят миллионы транзакций, и без продуманной системы безопасности хакеры легко проникнут в кошельки и вытряхнут из них все, что там хранится. Основные сети блокчейн, такие, как Ethereum и Bitcoin, обычно имеют более совершенную структуру защиты сети, чем недавно появившиеся сети. Поэтому взломать их блокчейн довольно сложно.
Основная причина, по которой хакеры нацелились на блокчейн, заключается в том, что они имеют открытый исходный код, и любой желающий может считывать хэш-коды и отслеживать транзакции.
Безопасность блокчейна, как представляется, работает в оппозиции к другим элементам: децентрализации и масштабируемости. Когда блокчейн обладает высокой масштабируемостью и работает с несколькими сетями и платформами, безопасность заключается в поддержании стабильности системы без дополнительных вмешательств.
Кроме того, децентрализация подразумевает, что контроль находится в руках проверяющих узлов, и только они могут принимать решения по транзакциям и другим аспектам. Однако это может привести к проблемам безопасности, если злонамеренные узлы будут участвовать в голосовании и действовать в соответствии со своей повесткой дня.
Таким образом, необходимо не идти на компромисс с безопасностью и сосредоточиться на развитии масштабируемости и децентрализации блокчейна с учетом проблем безопасности. В противном случае вся экосистема блокчейна может разрушиться.
Почему Возникает Трилемма Блокчейна?
Большинство усилий, предпринимаемых сегодня для развития блокчейна, сосредоточено на масштабируемости, которая позволяет сделать такие сети пригодными для использования большим количеством пользователей в нескольких цепочках и сетях при сохранении согласованности.
Кроме того, сети блокчейн не могут справиться с массовым увеличением количества транзакций в секунду и могут привести к огромным перегрузкам, что дестабилизирует работу блокчейна и ослабит его безопасность.
Кроме того, более масштабируемый блокчейн предполагает большее количество проверяющих узлов для удовлетворения растущих запросов на транзакции. Однако при этом необходимо обеспечить безопасность всех узлов, поскольку один вредоносный узел может нарушить работу всей сети и запустить ошибочные ордера.
Безопасность настолько важна для блокчейна, что ее невозможно скомпрометировать, а повышение масштабируемости или децентрализации может привести к нарушениям безопасности.
Таким образом, задача заключается в достижении оптимальной точки между тремя элементами, поскольку увеличение одного элемента, скорее всего, будет происходить за счет уменьшения другого.
Пути Решения Трилеммы Блокчейна
Однозначного решения этой проблемы не существует. Иначе она не была бы актуальна сейчас. Однако было предпринято несколько попыток и обновлений, направленных на решение трилеммы блокчейна. Мы рассмотрим некоторые из этих попыток и обсудим их роль в решении трилеммы.
Шардинг
Шардинг означает разбиение блокчейна на более мелкие части и предоставление каждому субблокчейну возможности управлять транзакциями и информацией отдельно. В конечном итоге каждый из них сможет обрабатывать транзакции в соответствии со своей книгой. Затем эти более мелкие блокчейны, или шарды, соединяются через основную сеть.
Данный процесс снимает нагрузку с единого блокчейна, разбивая информацию на более мелкие фрагменты, предназначенные для каждого шарда, который работает отдельно.
Это решение позволяет масштабировать блокчейн без риска для его безопасности, поскольку каждый шард работает независимо. Это также позволяет ускорить транзакции в блокчейне, поскольку несколько мини-транзакций проводятся одновременно, а не ставятся в очередь на основной блокчейн.
Уровень 2
Разработчики утверждают, что добавление второго слоя к основному слою блокчейна может облегчить процесс транзакций. Внедрение второго слоя, построенного поверх основной сети, поможет обрабатывать информацию быстрее и эффективнее.
Цепочка второго уровня или сайдчейн связана с основной сетью и позволяет перемещать информацию между двумя цепочками. Сайдчейн работает по собственным правилам и имеет право завершать транзакции, не показывая их основной сети.
Тогда для обеспечения взаимодействия между пользователями используются умные контракты. Это решение может показаться похожим на шардинг. Однако в уровне 2 речь идет о добавлении второго сетевого уровня к основному блокчейну, в то время как шардинг предполагает разбиение основного блокчейна на более мелкие части и изменение структуры сети.
Протокол Консенсуса
Многие блокчейны меняют свой традиционный протокол проверки доказательства работы (PoW) на доказательство доли владения (PoS). PoS подразумевает, что проверяющие узлы должны застейкать свои токены перед участием в механизме консенсуса.
Классически, протокол PoW требовал мощных машин (или майнеров) для реализации сложных алгоритмов и проверки транзакций. Однако этот процесс был трудоемким и требовал значительных энергозатрат.
Таким образом, добавление большего числа узлов в процесс проверки является лучшим вариантом, который гарантирует, что узлы будут действовать добросовестно, поскольку они блокируют и ставят свои токены.
Непрерывные Усилия по Решению Трилеммы Блокчейна
Некоторые попытки решить эту проблему заключаются в выпуске новых обновлений для существующих блокчейнов. Ведущая сеть блокчейн, Ethereum, начала предпринимать серьезные шаги по преодолению трилеммы, выпустив последнее обновление Serenity, или Ethereum 2.0.
Кроме того, новое обновление предусматривает переход от механизма PoW к PoS, который обещает обрабатывать 100 тыс. транзакций в секунду. Однако решение трилеммы таким способом потребует времени, поскольку это поэтапный процесс.
Основной целью нового обновления было разделение блокчейна на более мелкие части и улучшение масштабируемости. Однако позже Ethereum объявила, что отказывается от шардинга и переходит на цепочку второго уровня.
Почему Существует Необходимость Решить Трилемму Блокчейна?
Блокчейн-технология обладает огромным потенциалом, и, несмотря на имеющиеся сегодня разработки, она все еще находится на предварительной стадии. Существует целый ряд функциональных возможностей, о которых мы теоретически знаем, но пока не имеем представления о том, как их реализовать.
Таким образом, чтобы достичь этой цели, необходимо найти решение проблемы скорости, сделав транзакции более быстрыми, с минимальным временем ожидания и с низкой комиссией.
В то же время дальнейшее развитие блокчейна может подвергнуть его непредвиденным рискам безопасности, о которых мы еще не знаем. Поэтому разработчики понимают, что укрепление блокчейна сейчас имеет решающее значение для дальнейшего развития блокчейна в будущем.
По сути, блокчейн существует менее 20 лет, и огромный потенциал должен быть изучен. Как только мы решим эту проблему, мы, возможно, обнаружим новые уровни функциональности блокчейна, о которых мы только слышали.
Заключение
Трилемма блокчейна, включающая проблемы развития масштабируемости, безопасности и децентрализации, делает разработку блокчейна сложной задачей. Эти три элемента являются жизненно важными для блокчейна, но, похоже, что увеличение одного элемента может привести к ухудшению другого. В настоящее время ведутся работы по решению этой проблемы блокчейна и продвижению более быстрого и безопасного блокчейна. Примером таких усилий может служить Ethereum 2.0, в котором для обеспечения бесперебойной и безопасной работы транзакций были введены шардинг и технология блокчейна второго уровня, а также обещана скорость обработки транзакций 100 000 транзакций в секунду.
В конечном счете, решение трилеммы откроет новые способы получения выгоды от этой инновационной технологии, и мы, возможно, лишь прикоснемся к новому уровню, который мы можем исследовать в будущих разработках.
Часто задаваемые вопросы
Каковы три составляющих трилеммы блокчейна?
Децентрализация, безопасность и масштабируемость — вот основные три столпа трилеммы, которая ставит перед разработчиками задачу оптимизировать все три элемента на одном уровне, не ослабляя ни один из них. Сохранение всех этих элементов крайне важно, поскольку они являются фундаментальными концепциями блокчейна и всего пространства Web 3.0.
Какую проблему решает обновление ETH 2.0?
Ethereum 2.0 решает проблемы скорости транзакций и газовых сборов. Хотя сейчас блокчейн ETH может обрабатывать до 30 транзакций в секунду, он обещает достичь показателя в 100 000 транзакций в секунду при низкой перегрузке и низких затратах.
Как решить трилемму блокчейна?
Разработчикам еще предстоит найти золотую стратегию для решения трилеммы блокчейна. Тем не менее, они продолжают прилагать усилия по внедрению новых обновлений блокчейна, таких как сегментирование или добавление сети уровня 2, которая увеличивает масштабируемость без ослабления безопасности и децентрализации.
