Das Blockchain-Trilemma – Skalierbarkeit, Sicherheit und Dezentralisierung gleichzeitig zu erreichen – bleibt eine zentrale Herausforderung bei der Entwicklung der Blockchain-Technologie. Es ist klar, dass jede Blockchain, von Bitcoin bis Ethereum, mit diesem Trilemma zu kämpfen hat und oft zwei der drei Aspekte auf Kosten des dritten optimiert.
Die Lösung des Blockchain-Trilemmas würde bedeuten, ein Netzwerk zu schaffen, das gleichzeitig Dezentralisierung, Sicherheit und Skalierbarkeit maximiert, ohne dabei Kompromisse einzugehen – und das einen hohen Transaktionsdurchsatz, mehrschichtige Sicherheit zur Verhinderung von Verstößen, Massenakzeptanz und eine dezentrale Struktur ermöglicht, die mit dem Kernethos der Blockchain übereinstimmt, d. h. Vertrauen und Zensurresistenz.
Warum ist die Lösung des Blockchain-Trilemmas wichtig?
Blockchain-Trilemma: Drei Hauptherausforderungen der Blockchain-Technologie
Ähnlich wie Neos Kampf um das Kräftegleichgewicht innerhalb der Matrix kämpfen Blockchain-Entwickler mit einer dreifachen Herausforderung. Dieses Trilemma ist von entscheidender Bedeutung, da es die inhärenten Kompromisse aufzeigt, mit denen Entwickler konfrontiert sind, wenn sie versuchen, die folgenden entscheidenden Aspekte zu optimieren:
Dezentralisierung (Wie viele Knoten führen die Blockchain aus?)
Bewahrt den demokratischen Ethos der Blockchain, indem sichergestellt wird
Alle Knoten haben die gleichen Rechte, um Manipulationen vorzubeugen
Macht es widerstandsfähig gegen Störungen durch die Beseitigung einzelner Ausfallpunkte und
Erschwert 51 %-Angriffe erheblich.
Bei der Erzielung eines hohen Transaktionsdurchsatzes (TPS) in stark dezentralisierten Netzwerken kann es jedoch zu Kompromissen kommen, was die Skalierbarkeit beeinträchtigt.
Skalierbarkeit (Wie hoch ist der Durchsatz? Wie viele TPS gibt es?)
Skalierbarkeit ist wahrscheinlich das problematischste Merkmal bei der Integration in moderne Blockchain-Netzwerke und ist für die weltweite Akzeptanz unglaublich wichtig.
Reale Blockchain-Anwendungen wie Finanzdienstleistungen, Lieferkettenmanagement und mehr erfordern, dass das Netzwerk eine große Anzahl von Transaktionen schnell und effizient abwickeln kann.
Um Ihnen eine Vorstellung zu geben: Bitcoin verarbeitet etwa 7 TPS und Ethereum etwa 30 TPS, während Visa ungefähr 1.700 TPS bewältigt, mit der Möglichkeit, bis zu 24.000 TPS zu erreichen.
Sicherheit (Wie angriffsresistent ist das Netzwerk?)
Und nicht zuletzt gibt es die Sicherheit. Ohne sie wären Blockchains völlig nutzlos, da jeder die Möglichkeit hätte, die Hauptbücher zu stören und sogar zu manipulieren.
Die Open-Source-Natur von Blockchains stellt zwar eine potenzielle Schwachstelle dar, führt jedoch selten zu Angriffen in etablierten Netzwerken wie Bitcoin. Sicherheit hat jedoch ihren Preis. Es werden ressourcenintensive Konsensmechanismen wie PoW verwendet, dies behindert jedoch die Skalierbarkeit bei wachsendem Netzwerk.
Unter Berücksichtigung dieses Sachverhalts lässt sich zu dem Schluss kommen, dass die Lösung des Blockchain-Trilemmas von entscheidender Bedeutung ist, um TPS zu verbessern, die Sicherheit zu erhöhen und eine echte Dezentralisierung aufrechtzuerhalten, um Zentralisierungsrisiken vorzubeugen.
Einzigartiger Ansatz zur Lösung des Blockchain-Trilemmas
Innovationen wie Layer-2-Netzwerke, Sharding und hybride Konsensmechanismen tragen dazu bei, ein Gleichgewicht zu erreichen, und im Zuge dieser Entwicklungen hat sich Quranium als beeindruckende Lösung erwiesen, die dank ihrer hybriden Architektur und innovativen Konsensansätze speziell dafür konzipiert ist, das Trilemma zu bewältigen.
Lesen Sie hier, wie Layer-2-Skalierungslösungen die Leistung der Blockchain verändern und Layer-1-Netzwerken eine beispiellose Skalierbarkeit, Sicherheit und Effizienz ermöglichen.
Quranium nutzt ein Dual-Layer-Setup, das PoW mit PoR innerhalb eines BlockDAG-Frameworks kombiniert, und bietet eine ausgewogene Lösung, die die Skalierbarkeit verbessert, ohne die Sicherheit oder Dezentralisierung zu beeinträchtigen. Das ist ganz schön viel, oder? Lassen Sie es uns aufschlüsseln.
Wie geht Quranium das Blockchain-Trilemma an?
Quranium bewältigt das Blockchain-Trilemma erfolgreich durch die Integration fortschrittlicher Mechanismen, die gewährleisten, dass Dezentralisierung, Sicherheit und Skalierbarkeit gleichzeitig optimiert werden.
Dezentralisierung durch hybriden Konsens und Proof of Respect (PoR)
Quranium verbessert die Dezentralisierung mit einem einzigartigen hybriden Konsensansatz und seinem innovativen Proof of Respect (PoR)-Mechanismus. Dies ist es, was Quranium von anderen Protokollen unterscheidet.
Falls es Sie interessiert: Bei dem erwähnten „hybriden Konsensansatz“ handelt es sich im Wesentlichen um das Zweischichtsystem von Quranium, das Proof of Work (PoW) für die Kernschicht und Proof of Respect (PoR) für die Krustenschicht nutzt.
„Quraniums hybrider Konsensmechanismus, der Proof of Work (PoW) mit BlockDAG kombiniert, stellt eine neuartige Lösung für das Blockchain-Trilemma von Skalierbarkeit, Sicherheit und Dezentralisierung dar. Die Synergie zwischen diesen Schichten, insbesondere mit dem innovativen Proof of Respect (PoR), verbessert die Netzwerkintegrität und -effizienz. Dieses zweischichtige System optimiert den Transaktionsdurchsatz und fördert ein faires und dezentrales Netzwerk. Durch die dynamische Bewertung von Validierern und die Förderung positiven Verhaltens gewährleistet Quranium eine robuste, skalierbare und integrative Blockchain-Umgebung und setzt neue Maßstäbe für die Branche.“
James Bernard, Berater von Quranium.
Was ist ein Respektbeweis (PoR)?
PoR ist ein neuartiger Konsensmechanismus, der von Quranium eingeführt wurde und über den traditionellen Proof of Stake hinausgeht. Es ist eine Schlüsselkomponente bei der Lösung des Blockchain-Trilemmas.
PoR misst nicht nur wie PoW die von Knoten geleistete Rechenarbeit, sondern geht darüber hinaus und berücksichtigt die Qualität und Nützlichkeit der Beiträge der Knoten zum Netzwerk, sodass Knoten, die sinnvolle und wirkungsvolle Beiträge leisten, im Ökosystem besonders belohnt werden und nicht in einem, in dem nur die reine Rechenleistung dominiert.
Der PoR-Konsens von Quranium ist von entscheidender Bedeutung für die Lösung des Blockchain-Trilemmas, da er soziale Kennzahlen einbezieht, die die Wahrscheinlichkeit von Angriffen verringern, da böswillige Akteure weniger Respekt und Einfluss erlangen, während gleichzeitig eine breitere Machtverteilung gefördert wird.
Skalierbarkeit durch BlockDAG-Technologie und Layer-Separierung
Um das Blockchain-Trilemma zu lösen, erreicht Quranium Skalierbarkeit durch zwei Hauptinnovationen:
Schichttrennung für verbesserte Skalierbarkeit
Erstens trennt Quranium die Datenfinity-Schicht von der Smart-Contract-Bereitstellungsschicht. Die Datenfinity-Schicht konzentriert sich auf die Bestätigung und Aufzeichnung von Transaktionen, während die Smart-Contract-Bereitstellungsschicht die Ausführung komplexer programmierbarer Transaktionen übernimmt.
Durch die Trennung dieser beiden Funktionen stellt Quranium sicher, dass das Netzwerk große Transaktionsmengen effizient verarbeiten kann, ohne andere Vorgänge zu beeinträchtigen – ein entscheidender Schritt zur Lösung des Blockchain-Trilemmas.
BlockDAG für Smart Contracts
Zweitens verwendet die Bereitstellungsebene für Smart Contracts ein BlockDAG-Framework anstelle einer herkömmlichen Blockchain. Im Gegensatz zu herkömmlichen Blockchains, die Transaktionen in einer einzigen Blockkette organisieren, verwendet Quranium ein BlockDAG-Framework.
Dadurch können mehrere Blöcke gleichzeitig zum Netzwerk hinzugefügt werden, was den Transaktionsdurchsatz erheblich erhöht. Aufgrund der parallelen Verarbeitungsfunktionen der Blockchain bedeutet dies letztendlich schnellere Bestätigungszeiten.
BlockDAG ermöglicht nicht nur die parallele Erstellung mehrerer Blöcke, sondern minimiert auch die Probleme im Zusammenhang mit verwaisten Blöcken und Forks und sorgt so letztlich für einen reibungsloseren Netzwerkbetrieb und einen schnelleren Konsens. Die BlockDAG-Architektur trägt maßgeblich zur Lösung des Blockchain-Trilemmas bei, indem sie die Skalierbarkeit verbessert, ohne die Sicherheit oder Dezentralisierung zu beeinträchtigen.
Interessant dabei ist, dass kein Kompromiss zwischen Skalierbarkeit und Sicherheit besteht, da die Effizienz von WOTS+ den Bedarf von Quranium an hohen TPS unterstützt, ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen.
Erfahren Sie in unserer detaillierten Untersuchung mehr darüber, wie die Blockchain-Technologie ihre Skalierbarkeitsprobleme mithilfe einer Vielzahl innovativer Lösungen bewältigt.
Quantenresistente Sicherheitsmaßnahmen
Quranium widmet sich einem weiteren Aspekt der Lösung des Blockchain-Trilemmas und bereitet sich auf die Quantenbedrohung vor. Der Quantenalgorithmus des Mathematikers Peter Shor stellt eine erhebliche Bedrohung für weit verbreitete kryptografische Systeme wie RSA, Diffie-Hellman und ECC dar. Shors Algorithmus kann möglicherweise die Sicherheit dieser Systeme brechen, sobald Quantencomputer ausreichend leistungsfähig werden.
Professor Massimiliano Sala von der Universität Trient in Italien sprach kürzlich über das Konzept des „Q-Day“ – den Moment, an dem Quantencomputer traditionelle Verschlüsselungen knacken könnten. Er sagte:
„Quantencomputer könnten problemlos Probleme lösen, die für digitale Signaturen grundlegend sind, und so möglicherweise den Mechanismus untergraben, der die Vermögenswerte der Benutzer auf Blockchain-Plattformen schützt.“
Professor Massimiliano Sala von der Universität Trient, Italien
Mögliche Risiken für Blockchain-Architekturen durch Quantencomputing
Quelle: Distributed Futures
Lesen Sie mehr über quantensichere Sicherheit im umfassenden Artikel von DroomDroom darüber, welche erheblichen Risiken Quantencomputing für Blockchain-Technologien birgt.
Quranium begegnet diesem drohenden Untergang, indem es quantenresistente kryptografische Methoden wie SPHINCS+ in sein Blockchain-Framework integriert. SPHINCS+ ist eine vom NIST zugelassene Post-Quanten-Kryptografielösung, die sowohl vor aktuellen als auch vor neuen Cyberbedrohungen schützt und für die Lösung des Blockchain-Trilemmas von entscheidender Bedeutung ist.
„SPHINCS+ stellt einen enormen Sprung in der Blockchain-Sicherheit dar, insbesondere für Technologien wie Quranium. Sein hashbasiertes Signaturschema, das von Natur aus gegen Quantenentschlüsselungsmethoden resistent ist, gewährleistet einen robusten Schutz gegen aufkommende Quantenbedrohungen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Algorithmen wie ECC und RSA basiert SPHINCS+ nicht auf mathematischen Problemen, die Quantencomputer möglicherweise lösen können. Durch die Integration von SPHINCS+ macht Quranium seine Infrastruktur nicht nur zukunftssicher, sondern bietet auch flexible Sicherheitskonfigurationen und ist damit eine beeindruckende Option in der sich ständig weiterentwickelnden Landschaft der digitalen Ledger-Technologien.“
Zeeshan Khan, Mitbegründer und COO, Quranium.
Es handelt sich um ein zustandsloses, hashbasiertes Signaturschema, bei dem die Größe oder Kleinheit der Signatur je nach erforderlicher Sicherheit und Geschwindigkeit angepasst werden kann.
Alles nach Hause bringen
Abschließend ist klar, dass die Lösung des Blockchain-Trilemmas eine monumentale und zugleich faszinierende Herausforderung darstellt. Die Balance zwischen Dezentralisierung, Sicherheit und Skalierbarkeit ist nicht nur eine technische Hürde; es geht darum, die Zukunft unserer Interaktion mit digitalen Systemen und unseres Vertrauens in sie zu definieren.
Quraniums innovative Kombination aus PoR und BlockDAG sorgt dafür, dass Dezentralisierung, Sicherheit und Skalierbarkeit effektiv ausgeglichen und maximiert werden, und bietet so eine umfassende Lösung für das Blockchain-Trilemma. Das Schöne an Quraniums Infrastruktur ist ihr hybrider Ansatz, der das Beste aus allen Welten nahtlos zusammenfügt, ohne Kompromisse einzugehen.
Durch die Nutzung von PoW für die Kernschicht und PoR innerhalb eines BlockDAG-Frameworks für die Krustenschicht schafft Quranium eine Umgebung, in der hohe Transaktionsgeschwindigkeiten möglich sind, ohne dabei Sicherheit oder Dezentralisierung zu opfern. Dieses Zweischichtsystem ermöglicht es jeder Schicht, ihre spezifischen Funktionen zu optimieren: PoW bietet robuste Sicherheit für die Endgültigkeit der Daten, während PoR die Skalierbarkeit und Effizienz für die Bereitstellung intelligenter Verträge verbessert.
Diese Fortschritte zeigen, dass es möglich ist, hohe Transaktionsgeschwindigkeiten zu erreichen, ohne die Grundprinzipien der Sicherheit und Dezentralisierung zu opfern.
Der Ansatz von Quranium ist ein Beispiel dafür, wie durchdachtes Design und innovative Technologien das Blockchain-Trilemma überwinden und den Weg für die breite Akzeptanz und die nächste Generation von Blockchain-Anwendungen ebnen können.