Технологія блокчейну - одне з величезних відкриттів 21-го століття. Її унікальний підхід до децентралізації робить її ключовим аспектом криптовалют - ще одного великого винаходу. Однак для того, щоб криптовалютний актив був прийнятий більшістю, він повинен вийти за межі децентралізації. Він також повинен бути масштабованим та досить швидким, щоб забезпечити рост.

Однак більшість криптовалют не можуть одночасно забезпечити ці три якості в тій самій мірі. Тому вони повинні йти на компроміс для покращення двох інших. Цей феномен відомий у світі криптовалют, як блокчейн трилемма.

Навіть якщо трилема поставляє жорсткий виклик для всесвітнього прийняття криптовалют, вона не є непереможною. Поширення розробників та видатних розумів у криптосфері призвело до кількох ініціатив по вирішенню проблеми. Ми розглянемо такі ініціативи в цій статті. Спочатку дозвольте нам докладно пояснити, в чому суть блокчейн трилеми.

Три стовпи криптотехнології

Децентралізація

Децентралізація - це те, що робить криптовалютні активи настільки цікавими. Це просто означає відбирання контролю від центральної установи та розподіл його серед різних менших установ. Таким чином, ніхто не має монополії на прийняття рішень на децентралізованій платформі.

Це далеко від робочого механізму різних аспектів фінансового світу сьогодні. Банки, наприклад, є централізованими платформами, які обіцяють вам безпеку ваших грошових активів в обмін на повний контроль над ними. Таким чином, невелика група людей встановлює правила і забезпечує їх дотримання. І вам навіть можуть відмовити у доступі до ваших грошей, якщо банк вважає це за потрібне.

Навпаки, криптовалюти не працюють таким чином. Немає одного суб'єкта або групи, відповідальної за управління мережею. Замість цього, кожен учасник мережі може запустити вузол та підтвердити транзакції. Після підтвердження транзакцій вони додаються до цифрового реєстру та зберігаються там назавжди для всіх користувачів.

Однак, хоча децентралізація криптовалют робить їх набагато привабливішими, ніж банки, вона створює унікальну проблему. Оскільки кожен у мережі (або принаймні більшість) повинен підтвердити автентичність транзакцій, інформації може знадобитися деякий час, щоб розповсюдитися.

Отже, блокчейни можуть бути дуже повільними, особливо коли кількість транзакцій, які потрібно обробити, велика. Зазвичай біткоїн підтверджує свої транзакції в блокчейні протягом 10 хвилин. Однак цей термін може збільшитися до годин або навіть днів, коли великий попит на транзакції заторює блокчейн.

Для вирішення цієї проблеми блокчейни повинні масштабуватися, щоб підготуватися до збільшення прийняття. Як вони цього досягають? Дозвольте нам представити вам другого агента трилеми - масштабованість.

Масштабованість

Масштабованість блокчейну відноситься до здатності мережі обробляти зростаючу кількість транзакцій без втрати ефективності. Це важливо для того, щоб блокчейн збільшив свій потенціал бути прийнятим як мейнстрім. Однак, хоч воно і важливе, багато блокчейнів все ще мають проблеми з масштабованістю.

Децентралізований характер блокчейнів - це основна причина цього. Чим більше учасників у мережі, тим більше 'відстань', яку вони подолають для підтвердження транзакцій. Це те, де банкам та іншим централізованим установам легше. Тому що їм не потрібно турбуватися про обмін інформацією з усіма членами мережі перед прийняттям рішення, транзакції відбуваються набагато швидше.

MasterCard, наприклад, може обробляти до 5 000 транзакцій в секунду; в той час як Visa може обробляти до 24 000 tps. Біткойн, з іншого боку, може обробляти лише близько семи tps; і Ethereum в даний час може масштабуватися до 15 tps - далеко не вражає!

Ще однією причиною ускладнення масштабованості для багатьох блокчейнів є механізм консенсусу, який вони використовують. Деякі з них, наприклад, механізм консенсусу Proof-of-work, вимагають великої енергії та потужності обчислювальних систем. Тому вони природно сповільнюються.

Незважаючи на те, наскільки повільний він може бути, механізм PoW дуже безпечний. Таким чином, виникає питання: наскільки безпеку слід пожертвувати для досягнення масштабованості? Давайте обговоримо третього агента трилеми - безпеку блокчейну.

Безпека

Тому що кожен може брати участь у децентралізованих системах, таких як криптовалюти, існує більше схильність до зловмисних атак. Тому системи блокчейн повинні бути безпечними, щоб відстояти ці атаки та сприяти довірі користувачів. Як це досягається безпека?

Децентралізація сама по собі є важливою складовою цієї безпеки. Чим більше децентралізована мережа, тим важче злочинцям домогтися свого. Це тому, що у децентралізованій системі учасники розподілені по всій планеті, і кожен учасник повторно підтверджує ефективність мережі.

Крім децентралізації, у кожного криптоблокчейну є свої заходи безпеки. Ці заходи зазвичай спрямовані на цифровий підпис та механізм консенсусу, який використовується.

Цифровий підпис (або хеш-функція) - це своєрідний математичний код, який ідентифікує кожний блок даних у блокчейні. Як тільки встановлено, його не можна змінити. Будь-яка спроба зробити це буде швидко виявлена рештою мережі та негайно опротестована. Таким чином, блокчейни невід'ємно незмінні та, отже, надійні.

Механізм консенсусу блокчейну відноситься до способу, яким він приймає рішення. Механізм консенсусу доказу роботи був першим. Це вимагає, щоб учасники підтверджували транзакції через процес, відомий як майнінг. Майнінг вимагає багато енергії та займає величезну обчислювальну потужність. Таким чином, бар'єр високий і жорсткий для будь-якого зловмисника. Це служить для захисту всієї мережі.

Чому існує трилемма Блокчейну

Ідеальний блокчейн повинен бути не лише децентралізованим, але й безпечним і масштабованим. Проте розробники часто змушені йти на компроміс, щоб покращити одне, жертвуючи іншими, для впровадження обговорених трьох основних принципів.

Наприклад, очевидним рішенням для покращення масштабованості є зменшення кількості учасників, щоб дозволити мережі обробляти більше навантаження. Але це підірветься свою децентралізацію. Це також підірветься свою безпеку, оскільки зменшує бар'єри, які повинні подолати хакери для атаки на блокчейн.

Отже, перед нами виникає трилема. Як досягти ідеального блокчейну, коли здається, що три стовпи не можуть існувати взаємно?

Рішення трилеми

Перемога над трилемою блокчейну - це не робота для однієї особи. Різні розробники створили рішення, які вирішують проблему на різних рівнях. Ми можемо розділити ці рішення на рішення рівня-1 та рішення рівня-2.

Рішення рівня-1

Ці рішення спрямовані на вирішення трилеми шляхом зміни або модифікації дизайну вихідного блокчейн-шару. Ми розглянемо два таких рішення.

Шардинг

За визначенням, обломки - це менші частини більшого матеріалу. Таким чином, шардування передбачає поділ блокчейну на різні сегменти, кожний з власною рахунковою книгою, що може обробляти свої транзакції. Різні шарди підключені до головного ланцюжка, який працює на керівній посаді.

Отже, шардування знімає навантаження з однієї ланцюжка та розбиває його між шардами. Це робить мережу швидшою. Це також не компрометує децентралізацію та безпеку блокчейну, оскільки протоколи залишаються тими ж. Прикладом проекту, який реалізує шардування, є блокчейн NEAR.

Масштабовані механізми консенсусу

Існують інші механізми консенсусу крім доказу роботи. Деякі з цих механізмів були створені для вирішення блокчейн трилеми. Візьмемо, наприклад, механізм доказу участі (PoS). У цьому механізмі учасникам не потрібна велика обчислювальна потужність. Їм просто потрібно ставити або блокувати свої токени для підтвердження транзакцій.

Це призводить до значно більшої масштабованості без ушкодження децентралізації. Воно також стає більш безпечним з більшим числом учасників. Це ілюструється на прикладі Ethereum. Поки він працював за механізмом PoW, він міг обробляти лише близько 20 транзакцій на секунду. Однак з переходом до механізму PoS мережа зможе обробляти до 100 000 транзакцій на секунду у майбутньому!

Рішення 2-го рівня

Ці рішення не змінюють основний блокчейн. Замість цього вони знаходять способи вирішення проблеми, будуючи на існуючій структурі блокчейну. Деякі з рішень:

Бокові ланцюги та паралельні ланцюги

Це альтернативні блокчейни, створені для роботи поруч з оригінальним ланцюжком. Вони відрізняються від сегментів тим, що не є частинами основного блокчейну, а цілком різні блокчейни. Але вони досягають того ж самої мети, помічаючи основний блокчейн, обробляючи частину його навантаження.

Сайдчейни взаємодіють лише з основним або релеєм, тоді як парачейни спілкуються один з одним, крім основного ланцюжка. Polygon (MATIC) є прикладом сайдчейну на блокчейні Ethereum. Прикладами проектів парачейнів є мережі Polkadot та Kusama.

Біткойн Мережа Молния

Це протокол другого рівня, який працює в мережі Bitcoin та покращує її швидкість та доступність. Він був розроблений у 2015 році Таддеусом Драйя і Джозефом Пуном.

Мережа Lightning - це канал оплати поза ланцюжком з тільки першою та останньою транзакціями, зареєстрованими в блокчейні Bitcoin. Усі інші транзакції у середині обробляються офлайн і не додаються до навантаження блокчейну Bitcoin. Таким чином, транзакції відбуваються набагато швидше і все ще залишаються безпечними, оскільки канал оплати в кінцевому підсумку реєструється в блокчейні.

В результаті цього офлайн-відхилення Біткоїн-Мережа Lightning відзначається масштабованістю, здатною обробляти до одного мільйона транзакцій на секунду. Це вражаюче! Ми пропонуємо більш детальне пояснення мережі Lightning в цьому стаття.

Висновок

Технологія Блокчейн - це революційне винахід, який прагне змінити фінансову та технологічну галузі. Будучи відносно новою, вона все ще повинна боротися з геркулесовими викликами, перш ніж досягне всесвітньої акцептації. Одним із таких викликів є блокчейн трилема. Однак ця стаття показує, що це не є непереборним проблемою. З різними запропонованими рішеннями трилема може втрачати актуальність з плином часу.