TL;DR

Blockchain-urile pot gestiona doar un număr limitat de tranzacții pe secundă. Rețeaua Bitcoin, de exemplu, poate procesa aproximativ șapte tranzacții pe secundă. Dacă tehnologia blockchain va fi adoptată la nivel global, ar trebui să poată gestiona mult mai multe date și la viteze mai mari, astfel încât mai mulți oameni să poată folosi rețeaua fără ca aceasta să devină prea lentă sau costisitoare de utilizat. Cu toate acestea, designul fundamental al multor rețele descentralizate înseamnă că creșterea scalabilității tinde să slăbească descentralizarea sau securitatea. Aceasta este ceea ce se numește trilema blockchain. Dezvoltatorii care doresc să rezolve această problemă experimentează cu diferite mecanisme de consens și soluții de scalabilitate, cum ar fi sharding, sidechains și canale de stat.

Introducere

În termeni de bază, un blockchain este o bază de date digitală distribuită. Blocurile de date sunt organizate în ordine cronologică. Blocurile sunt legate și securizate prin dovezi criptografice. Implementarea acestei tehnologii în diferite industrii schimbă deja modul în care lucrăm și trăim.

Ideea este că blockchain-urile descentralizate și sigure permit o lume în care nu trebuie să ne bazăm pe terțe părți pentru ca rețelele sau piețele să funcționeze. Cu toate acestea, experții sunt de acord în general că, dacă această tehnologie va fi adoptată mai pe scară largă, există o problemă de bază care trebuie rezolvată. Problema în cauză este cunoscută sub numele de „trilema blockchain”.

Acest termen a fost popularizat de co-fondatorul Ethereum, Vitalik Buterin. Pentru ca acesta să aibă sens, trebuie să fii conștient de trei elemente diferite care sunt de dorit într-un blockchain: descentralizare, securitate și scalabilitate. Trilema blockchain se referă la ideea că este greu pentru blockchain să atingă nivelurile optime ale tuturor celor trei proprietăți simultan. Creșterea unuia duce de obicei la o slăbire a altuia.

Acest articol va examina toate cele trei elemente din trilemă și va explica mai detaliat ce este fiecare. Discutarea mai profundă a fiecăruia și a modului în care se potrivesc va avea ca rezultat o mai bună înțelegere a modului și de ce există trilema blockchain. Acest articol va evidenția și câteva dintre soluțiile care au fost sugerate de dezvoltatori.

Ce este descentralizarea?

Bitcoin și rețelele blockchain similare sunt descentralizate prin design. Întreaga structură este de așa natură încât nu există o singură persoană sau organizație responsabilă. Mai degrabă, este descentralizat. Nivelul de rețea este deschis oricui dorește să participe. Ca urmare, controlul este distribuit pe deplin, mai degrabă decât deținut de o singură entitate. Toată lumea are acces la aceleași date. Dacă cineva încearcă să înșele sistemul schimbând înregistrările în favoarea lor, atunci restul participanților vor respinge datele defecte.

Acest lucru poate deveni destul de tehnic, dar să luăm ca exemplu rețeaua Bitcoin. Nu există niciun terț care controlează. Compară acest lucru cu nevoia de bănci în sistemul financiar. Băncile impun încrederea între persoanele care efectuează tranzacții și se asigură că toate înregistrările sunt păstrate corect. Blockchain-ul Bitcoin, totuși, partajează toate acele date cu toată lumea din rețea, astfel încât să poată fi verificate și confirmate, înainte de a fi adăugate în baza de date digitală. Rezultatul este un sistem care poate exista fără a fi nevoie de terți.

Descentralizarea oferă posibilitatea a ceea ce este cunoscut sub numele de Web3. În acest moment avem Web2 — internetul de astăzi. Este plin de site-uri și aplicații controlate de companii, dar cu conținut creat de utilizatori. Web3 este următorul pas. Un internet în care tehnologia blockchain descentralizată le permite oamenilor să-și controleze propriile date și viața online.

Un lucru de remarcat, totuși, este că, din cauza modului în care funcționează aceste sisteme distribuite - cu necesitatea ca o gamă largă de participanți să cadă de acord asupra validității oricăror date - timpii de tranzacție pot fi lenți din cauza modului în care informațiile trebuie partajate și prelucrate. Și astfel, blockchain-urile trebuie să se extindă, adică să fie capabile să gestioneze mai multe date la viteze mai mari. Vom reveni la acest punct când discutăm despre scalabilitate.

În plus, visul descentralizat este valabil doar dacă blockchain-urile de bază sunt sigure. Dacă unui blockchain îi lipsește securitatea, atunci un actor rău poate prelua controlul și poate schimba datele în favoarea sa. Aceasta duce la a doua parte a trilemei: securitatea.

Ce este securitatea blockchain?

Nu contează cât de descentralizat este un blockchain dacă îi lipsește securitatea. O rețea blockchain bună ar trebui să fie rezistentă la atacurile de la entități rău intenționate. Sistemele centralizate își derivă securitatea din faptul că sistemul este închis. Oricine deține controlul poate garanta că datele sunt lipsite de interferențe. Dar cum se realizează acest lucru într-un sistem descentralizat la care poate participa oricine?

Este un subiect complicat, dar ne putem întoarce la Bitcoin ca exemplu de securitate blockchain descentralizată. Blockchain-ul Bitcoin folosește o combinație de criptografie și un mecanism de consens al rețelei numit Proof of Work (PoW). În ceea ce privește criptografia, fiecare bloc are un fel de semnătură digitală (sau hash). Fiecare bloc de date este conectat într-un mod care nu poate fi modificat, deoarece orice modificare ar modifica hash-ul unui bloc. Orice încercare de modificare a datelor va fi identificată rapid de restul rețelei.

Mecanismul de consens PoW este o altă parte a puzzle-ului. Ajută la securizarea registrului criptomonedei. Înțelegerea dovezii de lucru este un articol în sine, dar, în scopurile noastre, rețineți că membrii rețelei pot verifica tranzacții noi doar și le pot adăuga în registru printr-o activitate cunoscută sub numele de minerit. Aceasta implică utilizarea puterii de calcul pentru a rezolva un puzzle matematic. O parte a procesului necesită ca aceste computere să îndeplinească numeroase funcții de hashing. Acest lucru joacă un rol în problema scalabilității, deoarece mecanismul PoW este sigur, dar relativ lent.

De asemenea, rețineți că cu cât sunt mai mulți participanți (noduri) în rețea, cu atât aceasta este mai sigură. Cu cât numărul de partide este mai mare, cu atât devine mai greu pentru un actor rău să preia controlul asupra sistemului. Aceasta se referă la ceea ce este cunoscut sub numele de atacul de 51%. Ca o privire de ansamblu: dacă o singură entitate (sau un grup de actori răi) poate controla mai mult de 50% din rata totală de hashing a rețelei a unui blockchain, atunci ar putea să depășească consensul și să schimbe datele lanțului pentru a beneficia, cum ar fi cheltuieli duble. jetoane.

Pe scurt, securitatea este o cerință fundamentală pentru ca un blockchain să aibă succes, deoarece, fără ea, atacatorii pot prelua controlul asupra lanțului, făcându-l inutil.

Ce este scalabilitatea?

Scalabilitatea se referă la obiectivul de a construi un blockchain care poate suporta tot mai multe tranzacții pe secundă. Amploarea este necesară dacă tehnologia blockchain dorește să servească o societate mai largă și, eventual, miliarde de utilizatori. Dar aici o mulțime de blockchain-uri încă se luptă.

Acest lucru se datorează faptului că descentralizarea și securitatea sunt atât de fundamentale pentru blockchain, încât tind să se concentreze mai întâi asupra lor. Descentralizarea este atât de esențială pentru etosul și obiectivele blockchain-ului, încât se află chiar în centrul celor mai recunoscute blockchain-uri. Securitatea, așa cum am discutat, este o cerință de bază pentru ca un blockchain să aibă succes și util.

Cu toate acestea, acordând prioritate descentralizării și securității, scalabilitatea devine o provocare. Numărul de tranzacții pe care un lanț poate gestiona poate fi sever limitat. Un sistem de plată centralizat, cum ar fi Visa, afirmă că este capabil să suporte 24.000 de tranzacții pe secundă. Acest lucru se datorează faptului că rețeaua este închisă și lipsită de considerente precum noduri publice și consens. Comparați acest lucru cu unele dintre cele mai cunoscute blockchain-uri.

Potrivit Bloomberg în 2022: „În septembrie, Bitcoin nu a putut gestiona mai mult de șapte tranzacții pe secundă, iar Ethereum, a doua cea mai populară rețea, a fost limitată la aproximativ 15 pe secundă – o viață în comparație cu schimburile convenționale.”

După cum sa menționat, aceste viteze ale tranzacțiilor blockchain sunt limitate din cauza modului în care informațiile trebuie procesate de diferiții participanți care alcătuiesc rețeaua descentralizată și a naturii mecanismului de consens PoW în sine. Dacă tot mai mulți oameni din societate încep să folosească tehnologia blockchain, rețelele se vor bloca din cauza numărului limitat de tranzacții pe care le pot gestiona.

De ce există trilema blockchain

Cea mai evidentă și de bază soluție la problema prezentată mai sus este reducerea numărului de participanți care confirmă și adaugă date în rețea în schimbul unei mari dimensiuni și viteze. Dar acest lucru ar duce la o slăbire a descentralizării, controlul fiind predat unui număr mai mic de participanți. Și ar duce, de asemenea, la o slăbire a securității, deoarece mai puțini jucători înseamnă o șansă mai mare de atacuri.

Așadar, aici se află trilema: având în vedere legătura dintre proprietățile dorite ale descentralizării și securitatea, designul fundamental al modului în care funcționează blockchain-ul face dificilă scalarea. Măriți unul și slăbiți altul. Cum promovați scalabilitatea fără a deteriora descentralizarea, securitatea sau ambele?

Rezolvarea trilemei blockchain

Nu există o singură soluție de aur pentru trilemă. Dar având în vedere importanța rezolvării acestei probleme, au existat o serie de abordări diferite în cadrul comunității, cu rezultate interesante. Să trecem printr-o prezentare generală a unora dintre cele mai populare dezvoltări pentru a vă oferi o înțelegere a ceea ce se întâmplă în spațiu:

1. Sharding

Aceasta este o metodă de împărțire a blockchain-urilor (sau a altor tipuri de baze de date) în blockchain-uri mai mici, partiționate, care gestionează anumite segmente de date. Această configurație elimină stresul de pe un singur lanț care se ocupă de toate tranzacțiile și interacțiunile dintr-o rețea. Fiecare blockchain partiționat este cunoscut ca un shard și are registrul său specific. Aceste fragmente își pot procesa apoi propriile tranzacții, dar un blockchain sau un lanț principal beacon gestionează interacțiunile dintre fragmente. Acest lucru face ca shardingul să fie o actualizare a scalabilității rețelei de nivel 1, deoarece este o schimbare a rețelei principale a unui blockchain.

2. Mecanism diferit de consens

Unul dintre motivele pentru care trilema există în rețeaua Bitcoin este din cauza modului în care PoW funcționează pentru a asigura securitatea. Nevoia de mineri, algoritmi criptografici și cantități uriașe de putere de calcul descentralizată duce la un sistem sigur, dar unul lent. Găsirea unei modalități diferite de a asigura consensul este o abordare pentru rezolvarea trilemei. Acesta a fost unul dintre motivele din spatele trecerii lui Ethereum de la PoW la Proof of Stake (PoS).

În blockchain-urile PoS, participanții implicați în validarea tranzacțiilor trebuie să-și mizeze (blocheze) token-urile. Nu este nevoie de mașini de minerit foarte specializate. Adăugarea mai multor validatori în rețea este mai simplă și mai accesibilă. PoS este doar una dintre multele abordări diferite ale mecanismelor de consens, având în vedere scalabilitatea.

3. Soluții de strat 2

Atât sharding-ul, cât și diferitele mecanisme de consens sunt ceea ce sunt cunoscute sub numele de soluții Layer-1. Ei caută să schimbe designul fundamental al rețelei de bază. Dar alți dezvoltatori care doresc să rezolve trilema au lucrat la soluții care se construiesc pe o structură de rețea existentă. Cu alte cuvinte, ei cred că răspunsul se află într-un al doilea strat, sau Layer 2. Exemple în acest sens includ sidechains și canale de stare.

Un sidechain este practic un blockchain separat conectat la lanțul principal. Este configurat într-un mod în care activele pot circula liber între cele două. Important este că sidechain-ul poate funcționa în conformitate cu reguli diferite, permițând o viteză și o scară mai mari. În mod similar, canalele de stat reprezintă o altă modalitate de a elimina tranzacțiile din lanțul principal și de a reduce presiunea asupra stratului 1. Un canal de stat folosește un contract inteligent, mai degrabă decât un lanț separat, pentru a permite utilizatorilor să interacționeze între ei fără a-și publica tranzacțiile în blockchain. . Blockchain-ul înregistrează doar începutul și sfârșitul canalului.

Gânduri de închidere

Trilema scalabilității sta în calea blockchain-ului să își împlinească potențialul ca tehnologie de schimbare a lumii. Dacă rețelele blockchain pot gestiona doar un număr mic de tranzacții pe secundă pentru a menține descentralizarea și securitatea, atunci va fi dificil să se ajungă la adoptarea în masă. Cu toate acestea, soluțiile propuse în prezent de dezvoltatorii care caută să rezolve această problemă sugerează că progresele tehnologice deja făcute de blockchain vor continua, iar aceste rețele ar putea fi capabile să gestioneze mult mai multe date în viitor.