Trilemma Blockchain: Czy można go kiedykolwiek rozwiązać?

Świat wokół nas sprowadza się do kompromisów, których dokonujemy, aby osiągnąć określone wyniki. Trilemat blockchain nie różni się od siebie, dlatego ważne jest, aby zrozumieć, czy problemy związane z blockchain można kiedykolwiek rozwiązać. Programiści poświęcają czas i energię na rozwiązanie tego problemu, a my przyjrzymy się, w jaki sposób skalowalność, bezpieczeństwo i decentralizacja blockchain mogą ze sobą współpracować. Te trzy funkcje są fundamentalne dla funkcjonowania blockchains, z rosnącym uznaniem, że możesz zdobyć tylko dwa z trzech. Oznacza to, że każdy blockchain musi poświęcić coś, aby działać jak najefektywniej.

Czym jest trylemat Blockchain?

Trilemat blockchain to koncepcja, że decentralizacja, bezpieczeństwo i skalowalność nie mogą być reprezentowane w jednym blockchain.

Termin trilemat blockchain został ukuty przez Vitalika Buterina, współzałożyciela Ethereum. Zaproponował ten termin ze względu na swoje doświadczenie w pracy nad Ethereum , drugą najpopularniejszą kryptowalutą w Internecie, która ma problemy podobne do problemów sieci Bitcoin. Główny problem z Bitcoinem polega na tym, że jego sieć nie jest tak skalowalna, jak wiele osób by tego chciało. Trilemat blockchain polega na trzech rzeczach, których oczekują programiści — decentralizacji, skalowalności i bezpieczeństwie — oraz na weksle, który musi wybrać dwa z trzech.

Przykład trilemma Blockchain: Skalowalność Bitcoina

Bitcoin to wspaniała innowacja, ale jego platforma nie jest najbardziej skalowalna. Bitcoin ma jednak jedną z najbezpieczniejszych i zdecentralizowanych platform w Internecie. Jeśli chodzi o skalowalność , niestety zyskał złą reputację dzięki niewiarygodnej szybkości transakcji. To sprawia, że jest to suboptymalne, jeśli próbujesz użyć go jako waluty. W porównaniu z procesorami kart, takimi jak Visa i Mastercard, Bitcoin pozostaje w tyle, ponieważ konkurencja przetwarza transakcje w milisekundach. Chociaż ta sytuacja została usunięta dzięki sieci Lightning, to rozwiązanie do skalowania warstwy 2 wprowadza swój sprawiedliwy udział problemów. Ostatecznie każda kryptowaluta, która ma być wykorzystana jako waluta fiat, musi być w stanie wystarczająco skalować.

Problemem, o którym mówił Vitalik Buterin, jest to, czy możliwe jest osiągnięcie wszystkich trzech tych funkcji w jednej sieci. Wielu programistów stwierdziło, że osiągnięcie wszystkich trzech funkcji jest niemożliwe i że sprowadza się do zrobienia tego, co jest możliwe z obecną technologią — i ustalenia, jak dokonać kompromisu w prawdziwym środowisku. Dopóki każdy projekt próbuje zoptymalizować swoją sieć, przy każdym projekcie blockchain pojawią się pewne niedociągnięcia. Dlatego kluczem dla programistów jest określenie, ile każdej z cech są skłonni poświęcić, aby osiągnąć optymalną wydajność.

Decentralizacja w Blockchain

Decentralizacja Blockchain jest głównym powodem, dla którego ludzie wolą kryptowaluty od obecnych walut fiat . Gdy Twoja waluta jest kontrolowana przez jedną osobę lub podmiot, zawsze jesteś na ich łasce. Przykładem może być rząd amerykański i jego monopol na dolar amerykański. Jeśli znajdujesz się na czarnej liście lub jesteś objęty sankcjami, Twoje aktywa w dolarach mogą zostać zamrożone. Nigdy nie masz pełnej kontroli nad swoją walutą. Decentralizacja Blockchain rozwiązuje ten problem, zapewniając, że żadna osoba ani podmiot nie kontroluje aktywów. Bitcoin to najsłynniejszy przykład. Zasadniczo nikt nie kontroluje dostępu do Bitcoina, a Ty możesz dowolnie posiadać i transportować swoją Bitcoina w każdej sytuacji.

Niestety głównym problemem z decentralizacją łańcucha blokowego na dużą skalę jest ustalenie, jak ją osiągnąć. Jedną z blokad jest zarządzanie siecią. Sieć Visa jest przykładem tego, jak wygląda, gdy wirtualna waluta nie jest zdecentralizowana. Każda transakcja przeprowadzana za pośrednictwem VisaNet musi być przetwarzana przez jeden z wielu serwerów, które Visa posiada na całym świecie. Visa jest odpowiedzialna za zapewnienie, że sieć jest elastyczna i zawsze działa bez przestojów. 

Jednak z tego powodu kontrolują wszystko, aby uzyskać krótsze niż sekunda czasy transakcji. Co więcej, opłaty transakcyjne są stosunkowo niskie w porównaniu z wieloma innymi sieciami. Z tego powodu wiele osób zmierza w kierunku bezgotówkowego społeczeństwa, które usunie potrzebę przenoszenia fizycznych pieniędzy.

Jak widać, decentralizacja blockchain negatywnie wpływa na bezpieczeństwo i skalowalność sieci. Decentralizacja Blockchain ma kluczowe znaczenie — ponieważ wymaga poświęcenia jednej innej funkcji, aby mieć jak najbardziej optymalną sieć. Decentralizacja łańcucha blokowego jest lepsza, gdy jedna jednostka lub osoba nie kontroluje całej sieci. Jednak skalowalność lub bezpieczeństwo blockchain są poświęcane podczas ustalania priorytetów decentralizacji blockchain.

Skalowalność w Blockchain

Niestety skalowalność blockchain jest poważnym problemem, który uniemożliwił wykorzystanie wielu kryptowalut na masową skalę. Aby łańcuch blokowy był praktyczny, musi przejść do etapu, na którym jest poddany tysiącom żądań transakcji i jest w stanie szybko je przetworzyć.

Najlepiej byłoby, gdyby projekty chciały, aby ich blockchain był w stanie skalować do milionów transakcji na sekundę (TPS). Jest to jeden z wielu powodów, dla których Visa i MasterCard są używane na całym świecie. W końcu nikt nie używałby tych kart, jeśli trzeba by było poczekać 20 minut lub więcej na przetworzenie transakcji — i żaden sklep nie chciałby korzystać z tej sieci, gdyby miał długie linie, ponieważ przetwarzanie transakcji trwało tak długo. Skalowalność Blockchain musi zostać wbudowana, ponieważ programiści muszą dowiedzieć się, jak sprawić, aby działała w konkretnych przypadkach użycia, a nie tylko przyglądać się transakcjom na sekundę.

Bezpieczeństwo w Blockchain

Bezpieczeństwo Blockchain to trzecia funkcja, którą wiele sieci może odprężyć, jeśli chodzi o trilemat blockchain. Dobre zabezpieczenia blockchain oznaczają, że wszystko powinno być solidne, aby nikt nie mógł przejąć kontroli nad siecią – na przykład wykorzystując luki w zabezpieczeniach sieci do wstawiania transakcji do sieci. 

Główną wadą utrzymywania bezpieczeństwa łańcucha blokowego jest to, że do jego osiągnięcia potrzeba dużo mocy procesora. Może to stanowić problem, jeśli decentralizacja łańcucha blokowego również zacznie obowiązywać. Połączenie tej konieczności z rzeczywistością decentralizacji łańcucha blokowego i skalowalności oznacza, że musisz znacznie zwiększyć moc obliczeniową, aby osiągnąć niewielką poprawę w swojej ocenie TPS. To są rzeczy, które deweloperzy blockchain muszą zrównoważyć, próbując zbudować sieć. Muszą dowiedzieć się, którą z trzech osób chcą poświęcić.

W przypadku decentralizacji łańcucha blokowego kolejnym problemem jest konsensus. Jaka jest prawidłowa transakcja dla każdej księgi? W jaki sposób upewniasz się, że transakcja zostanie prawidłowo zaktualizowana do wszystkich węzłów podczas pisania transakcji do księgi blockchain? Wymaga to dużej mocy obliczeniowej — dlatego ważne jest, aby zrozumieć, jak zrównoważyć bezpieczeństwo z innymi funkcjami w sieci blockchain. Zabezpieczenia Blockchain stają się ważniejsze dopiero w miarę wzrostu ich użyteczności. Przykładem błędów w zabezpieczeniach są łańcuchy blokowe, które wykorzystują inteligentne kontrakty.

Bezpieczeństwo a skalowalność

Ogólny pomysł z bezpieczeństwem blockchain polega na tym, że działa wstecz w celu skalowalności blockchain. Bezpieczeństwo Blockchain wymaga użycia dodatkowej mocy obliczeniowej, aby nikt nie korzystał z sieci. Główny problem polega jednak na tym, że w konsekwencji jest teraz mniej mocy do przetwarzania transakcji. Programiści muszą decydować między przetwarzaniem większej liczby transakcji a utrzymaniem zwiększonego bezpieczeństwa. Co więcej, im bardziej zdecentralizowana sieć, tym dłużej zajmie osiągnięcie konsensusu, co jeszcze trudniej jest osiągnąć idealną jednoczesną decentralizację i bezpieczeństwo łańcucha blokowego. Wiele osób próbuje obecnie dowiedzieć się, jak sprawić, aby obie te koncepcje działały prawidłowo, bez większych wad sieci.

Przykładem bezpiecznej sieci jest Visa, o której mowa powyżej. Oferuje sieć przetwarzania kart kredytowych, która dostarcza miliony TPS. Mimo to bezpieczeństwo blockchain nigdy z nimi nie jest problemem. Prawie nigdy nie słyszymy o niczym, co jest wykorzystywane. Jednak kiedy coś się wydarzy, zwykle jest to spowodowane tym, że dostawca zrobił coś zabronionego. Nigdy nie jest to firma przetwarzająca karty kredytowe, która sama ma problem, który został wykorzystany. 

Większość blockchain jest całkiem bezpieczna, a naruszenia bezpieczeństwa nie są stałym problemem dla większości sieci. Jednak, jak wspomniano, bezpieczeństwo ma cenę skalowalności. Wiele osób zastanawia się nad różnymi sposobami poprawy bezpieczeństwa i możliwości przetwarzania transakcji — bez niszczenia istoty sieci.

Różne podejścia do trilemumu łańcucha blokowego

Solana (SOL)

Polkadot (DOT)

Cardano (ADA)

Fantom (FTM)

lawinę (AVAX)

Sieć Avalanche ma inne udane podejście do wykorzystania ograniczeń trilematu blockchain. Ich decentralizacja łańcucha blokowego jest osiągana głównie poprzez oferowanie nagród osobom, które grają i prowadzą węzeł weryfikacyjny. Nagrody te są imponujące, co oznacza, że potencjalni weryfikatorzy nie muszą umieszczać wielu tokenów, aby rozpocząć. 

Ponadto minimalne wymagania sprzętowe Avalanche są imponujące. Można zacząć jako walidator z niedrogim sprzętem za mniej niż 1/10 ceny sprzętu potrzebnego do uzyskania walidatora w sieci Solana.

Oczywiste jest, że bycie weryfikatorem jest ważne zarówno dla decentralizacji łańcucha blokowego, jak i skalowalności. Jednak niewiele osób jest zachęcanych do sprawdzania poprawności. Takie postępowanie jest często zbyt drogie lub skomplikowane, aby je uruchomić, ograniczając korzyści do zaledwie kilku

Potencjalne rozwiązania dla trylemumumu Blockchain

Istnieje kilka potencjalnych rozwiązań dla trilematu blockchain, które należy wdrożyć niezależnie. Wielu programistów zastanawia się również, jak osiągnąć trilemat blockchain w każdej części sieci.

Warstwa 0

Łańcuchy przekaźników

Łańcuch przekaźnikowy Polkadot pozwala na dość łatwe łączenie się z wieloma sieciami blockchain, ponieważ mogą łączyć się z wieloma sieciami bez wad charakterystycznych dla trilematu blockchain. Parachainy biegną równolegle do łańcucha blokowego Polkadot. Korzystają z łańcucha przekaźnikowego Polkadot, aby osiągnąć maksymalną skalowalność, bezpieczeństwo i zarządzanie.

Warstwa 1

Główną kwestią dla Warstwy 1 jest określenie sposobu skalowania. Oznacza to dostosowanie mechanizmu konsensusu lub innych aspektów blockchain, które mogą zwiększyć skalowalność. Warstwa 1 zapewnia fundament niezbędny do zapewnienia prawidłowego działania sieci. Sieci, które nie mają solidnej warstwy 1, nie zawsze mają problemy na drodze.

Poprawa protokołu konsensusu

Istnieje wiele sposobów na osiągnięcie konsensusu w zakresie blockchain, ale im szybciej zostanie on wykonany, tym lepszy może rozwiązać trilemat blockchain. Głównym problemem jest zapewnienie, że konsensus zostanie osiągnięty prawidłowo i całkowicie. Kilka algorytmów korzysta ze skrótów, ale zazwyczaj trafiają tam, gdzie muszą. Solana oferuje dowód konsensusu historycznego, który zapewnia, że transakcje są w bieżącej kolejności i pochodzą od właściwego lidera. Liderzy są wybierani z wyprzedzeniem, co oszczędza czas na osiąganiu konsensusu sieciowego.

Odłamki

Rozdzielanie dzieli blockchain i rozdziela go między wiele walidacji. Jest to ryzykowny sposób robienia rzeczy ze względu na teoretyczną możliwość, że wszystkie walidatory trzymające określony odłamek mogą spaść. W takim przypadku cały fragment łańcucha blokowego zostanie utracony. Istnieje kilka algorytmów, które zapobiegają temu zjawisku, co jest jednym z wielu sposobów poprawy procesu, który Ethereum oferuje łańcuchy odłamków jako sposób na poprawę skalowalności. Metoda ta dzieli cały łańcuch bloków poziomo, umieszczając obciążenie na wielu serwerach i umożliwiając geometryczny wzrost udziału w sieci i mocy obliczeniowej.

Warstwa 2

Zagnieżdżone łańcuchy blokowe

Zagnieżdżony łańcuch blokowy istnieje w innym łańcuchu blokowym. Łańcuchy bloków warstwy 1 delegują przetwarzanie do zagnieżdżonego łańcucha bloków, co oznacza, że niestandardowe rozwiązania do przetwarzania mogą być stosunkowo łatwo tworzone. Jest to jeden z najlepszych i najłatwiejszych sposobów na rozwiązanie trilematu blockchain bez zbyt dużych trudności. Największym tego przykładem jest Ethereum Plasma, który wykorzystuje oddzielny łańcuch blokowy, który jest zakotwiczony w głównym łańcuchu, zdolny do przedstawienia dowodu oszustwa w celu arbitrażu sporów.

Kanały stanowe

Kanał stanowy zasadniczo delegował przetwarzanie transakcji i zdolności. Jej węzły nie wymagają walidacji, co oznacza, że jest jak sąsiedni zasób, który robi to, czego potrzebuje. Sieć warstwy 1 wymaga jedynie zarejestrowania ostatecznego stanu kanału w blockchain.

Łańcuchy boczne

Boczny łańcuch jest zasadniczo oddzielnym łańcuchem blokowym, który łączy się z głównym łańcuchem blokowym za pomocą dwukierunkowego kołka. Zwiększa interoperacyjność istniejącego łańcucha blokowego i moc obliczeniową. Na przykład sieć Bitcoin może wykorzystywać sidechain do jeszcze szybszego przetwarzania transakcji. Jest to jeden z wielu sposobów, w jaki ludzie osiągają lepsze wyniki z Bitcoina, nawet jeśli technicznie nie powinno to być możliwe.

Rollupy

Zasadniczo agregacje przetwarzają transakcje poza łańcuchem blokowym warstwy 1 i publikują je później, gdy zostanie osiągnięty konsensus. To rozdziela wiele procesów, które przechodzą na wydajność warstwy 1. Duża część układanki to Zero-Knowledge Rollup (ZK-Rollup), która przetwarza setki transferów z bieżącego łańcucha blokowego i publikuje je w późniejszym terminie. Przyspiesza wszystko i dlatego jest jednym z najlepszych sposobów na poprawę wydajności.

Czy można rozwiązać Trilemmę Blockchain?

Nie ma jednego rozwiązania, gdy patrzy się na to, jak można rozwiązać trilemat blockchain. Teoretycznie niemożliwe jest osiągnięcie Świętego Graala. Najlepszym, co możemy zrobić do tej pory, jest optymalizacja każdego łańcucha blokowego w jak największym stopniu, aby osiągnąć określony cel. Możemy doświadczyć przyszłości z praktycznie nieskończoną mocą obliczeniową i geometrycznie szybszym transferem sieci. W tym środowisku trilemat łańcucha blokowego można stosunkowo łatwo rozwiązać. Przestałoby to stanowić problem, ponieważ prędkości transakcji byłyby napędzane „na księżyc”.

Konkluzja

Trilemat blockchain jest obecnie głównym problemem dla większości programistów. Jednak, jak w każdym innym przypadku, gdy już zrozumiemy charakter problemu, będziemy mieć znacznie większą szansę na znalezienie rozwiązania. Wielu programistów pracuje nad złożonością trilematu blockchain i są oni dość optymistyczni – więc my też powinniśmy być.