rezumat

Există o limită a numărului de tranzacții pe care un blockchain le poate procesa pe secundă. De exemplu, rețeaua Bitcoin poate gestiona aproximativ șapte tranzacții pe secundă. După ce tehnologia blockchain va fi adoptată pe scară largă, capacitățile și vitezele de procesare a datelor vor fi mult îmbunătățite, iar creșterea numărului de utilizatori nu va încetini rețeaua și nici nu va crește costurile. Cu toate acestea, principiile de bază de proiectare ale multor rețele descentralizate se concentrează pe îmbunătățirea scalabilității, adesea în detrimentul descentralizării sau securității. Aceasta este așa-numita „trilemă blockchain”. Dezvoltatorii experimentează cu diferite mecanisme de consens, precum și cu soluții de scalabilitate, cum ar fi sharding, sidechains și canale de stat, în speranța de a rezolva această problemă.

Introducere

Pe scurt, blockchain este o bază de date digitală distribuită. Bucățile de date sunt organizate în ordine cronologică. Blocurile sunt conectate prin dovezi criptografice și securizate. Implementată în toate industriile, această tehnologie schimbă deja modul în care lucrăm și trăim.

Ideea este că, odată cu apariția blockchain-urilor securizate și descentralizate, oamenii pot menține lumea să funcționeze fără să se bazeze pe rețele sau piețe terțe. Cu toate acestea, experții cred în general că, dacă această tehnologie urmează să fie popularizată la scară largă, trebuie mai întâi rezolvată o problemă de bază, și anume mult discutata problemă „paradoxului ternar blockchain”.

Cofondatorul Ethereum, Vitalik Buterin, a popularizat termenul. Pentru a înțelege acest concept, trebuie să cunoașteți mai întâi cele trei elemente majore din blockchain: descentralizare, securitate și scalabilitate. Conceptul de „Blockchain Trilema” se referă la dificultatea blockchain-ului în atingerea nivelului optim al acestor trei atribute în același timp. O creștere a unui atribut duce adesea la o scădere a altui atribut.

Acest articol va studia cele trei elemente majore din trilemă și le va explica în detaliu unul câte unul. O discuție aprofundată a fiecărui element și a modului în care acesta se combină unul cu celălalt va ajuta la aprofundarea înțelegerii noastre despre cum și de ce există trilema blockchain. Acest articol va evidenția și câteva soluții sugerate de dezvoltatori.

Ce este descentralizarea?

Bitcoin, ca și alte rețele blockchain similare, este descentralizat prin design. Arhitectura generală a acestui tip de rețea nu este gestionată de un individ sau de o singură organizație, ci este descentralizată. Nivelul de rețea este deschis tuturor participanților. Ca urmare, controlul este complet descentralizat, mai degrabă decât în ​​mâinile unei singure entități. Toată lumea are acces la aceleași date. Dacă cineva încearcă să înșele sistemul modificând înregistrările după propria voință, alți participanți pot respinge datele eronate.

Această operațiune este destul de tehnică. Să luăm ca exemplu rețeaua Bitcoin, care nu implică control de la terți. Comparăm acest lucru cu dependența de bănci în sistemul financiar. Băncile sporesc încrederea între părțile la tranzacții și se asigură că toate înregistrările sunt păstrate corespunzător. Cu toate acestea, blockchain-ul Bitcoin partajează date cu toată lumea din rețea pentru a se asigura că datele sunt verificate înainte de a fi adăugate la baza de date digitală. Rezultatul este un sistem care nu necesită intervenția unei terțe părți.

Descentralizarea oferă posibilitatea așa-numitului Web3. Internetul nostru actual este în stadiul Web2. Site-urile web și aplicațiile din Web2 sunt toate controlate de companii importante, dar utilizatorii creează conținutul. Web3 este următoarea tendință de dezvoltare. În Internetul Web3, oamenii își controlează propriile date și viața online cu ajutorul tehnologiei blockchain descentralizate.​

Cu toate acestea, un lucru de remarcat este că modul în care funcționează aceste sisteme distribuite necesită ca un număr mare de participanți să cadă de acord asupra validității tuturor datelor, ceea ce necesită partajarea și procesarea informațiilor, rezultând astfel timpi de tranzacție mai lenți. Prin urmare, blockchain trebuie să se extindă, adică să poată procesa mai multe date la o viteză mai rapidă. Vom continua acest lucru când vom discuta despre scalabilitate.

În plus, pentru a realiza descentralizare, trebuie asigurată mai întâi securitatea blockchain-ului subiacent. Dacă blockchain-ului îi lipsește securitatea, infractorii vor avea ocazia să modifice datele. Aceasta duce la a doua parte a trilemei: securitatea.

Ce este securitatea blockchain?

Indiferent cât de descentralizat este un blockchain, nu va ajuta dacă îi lipsește securitatea. O rețea blockchain robustă trebuie să fie rezistentă la atacurile entităților rău intenționate. Sistemele centralizate sunt închise, asigurând astfel securitatea. Operatorul se poate asigura că datele nu sunt perturbate. Dar cum se realizează securitatea într-un sistem descentralizat în care toată lumea poate participa?

Acesta este un subiect complex. Să ne întoarcem la Bitcoin și la securitatea sa descentralizată blockchain, ca exemplu. Blockchain-ul Bitcoin folosește o combinație de criptografie și un mecanism de consens al rețelei numit Proof of Work (PoW). Din punct de vedere criptografic, fiecare bloc are o semnătură digitală sau „hash”. Orice modificare modifică hash-ul blocului, astfel încât fiecare bloc de date este conectat într-un mod care nu poate fi manipulat. Orice încercare de a modifica datele este rapid recunoscută de restul rețelei.

Mecanismul de consens pentru dovezi de lucru joacă, de asemenea, un rol în acest sens, asigurând în mod eficient securitatea registrului criptomonedei. Înțelegerea Proof-of-Work este o mare problemă în sine, dar în sensul acestui articol, amintiți-vă că membrii rețelei pot valida doar tranzacții noi și le pot adăuga în registru prin activitatea de „exploatare”. Aceasta implică utilizarea puterii de calcul pentru a rezolva probleme matematice dificile. Procesul de calcul necesită ca aceste computere să efectueze un număr mare de funcții de hashing. Deși mecanismul de verificare a lucrului este sigur, este relativ lent, ceea ce ridică probleme de scalabilitate.

De asemenea, rețineți că cu cât sunt mai mulți participanți (noduri) într-o rețea, cu atât rețeaua este mai sigură. Cu cât numărul participanților este mai mare, cu atât este mai greu pentru actorii răi să obțină controlul asupra sistemului. Aceasta implică așa-numitul „atac 51%”. Sensul general al acestui concept este că, dacă o singură entitate (sau un grup de criminali) controlează mai mult de 50% din rata de hash a întregii rețele blockchain, ei pot răsturna în mod arbitrar consensul și pot modifica datele din lanț, cum ar fi ca jetoane de dublă cheltuire.​

Pe scurt, securitatea este fundamentală pentru succesul blockchain-ului. Fără securitate și fără ca atacatorii să preia controlul în voie, blockchain-ul nu are valoare.

Ce este scalabilitatea?

Scalabilitatea se referă la scopul de a construi un blockchain pentru a crește viteza tranzacțiilor pe secundă. Dacă tehnologia blockchain va deservi societatea mai largă sau miliarde de utilizatori, extinderea este imperativă. Cu toate acestea, acesta este ceva cu care mulți blockchain-uri încă se luptă.​

Motivul este că descentralizarea și securitatea sunt probleme fundamentale ale blockchain-ului și, prin urmare, primesc întotdeauna o atenție prioritară. Descentralizarea este esențial pentru filozofia și obiectivele blockchain-ului. Cele mai cunoscute blockchain-uri se lipesc de acest nucleu. După cum am menționat mai sus, securitatea este cerința de bază pentru succesul și valoarea blockchain.

Cu toate acestea, prioritizarea descentralizării și securității face ca scalabilitatea să fie o provocare. Numărul de tranzacții pe care un singur lanț poate procesa este foarte limitat. Sistemele de plată centralizate precum Visa pretind că pot procesa 24.000 de tranzacții pe secundă, deoarece rețeaua este închisă și nu este afectată de noduri publice și de consens. Să comparăm diverse blockchain-uri bine-cunoscute.

Potrivit Bloomberg în 2022: „În septembrie, Bitcoin s-a luptat să proceseze mai mult de 7 tranzacții pe secundă, în timp ce a doua cea mai populară rețea Ethereum a fost limitată la aproximativ 15 tranzacții pe secundă, în comparație cu platformele tradiționale de tranzacționare, este pur și simplu atât de lent acela se îndoiește de viață.”

După cum sa menționat anterior, vitezele de tranzacționare pe aceste blockchain-uri sunt limitate din cauza modului în care participanții la o rețea descentralizată trebuie să proceseze informațiile, precum și a naturii mecanismului de consens de dovadă a muncii în sine. Dacă tot mai mulți oameni încep să folosească tehnologia blockchain în societate, capacitatea de procesare a tranzacțiilor rețelei va fi limitată, ceea ce va duce la congestionarea rețelei.

De ce există paradoxul ternar blockchain?

Soluția cea mai evidentă și de bază la problema de mai sus este extinderea rețelei și creșterea vitezei prin reducerea numărului de participanți care confirmă și adaugă date de rețea. Cu toate acestea, acest lucru reduce descentralizarea și pune controlul în mâinile câtorva participanți. Mai puțini participanți înseamnă șanse crescute de a fi atacați, ceea ce poate duce, de asemenea, la o securitate mai slabă.

Se formează astfel trilema: în designul de bază al principiului de funcționare al blockchain-ului, cele două atribute necesare ale descentralizării și securității sunt strâns legate, făcând scalabilitatea dificil de realizat. Cei trei sunt într-o stare de flux și reflux. Cum putem avansa scalabilitatea fără a compromite descentralizarea, securitatea sau ambele?

Rezolvarea trilemei Blockchain

Nu există o soluție universală pentru trilemă. Având în vedere importanța rezolvării acestei probleme, comunitatea a venit cu o varietate de soluții diferite, cu rezultate promițătoare. Să schițăm tendințele de top pentru a oferi tuturor o idee despre cele mai recente evoluții în acest domeniu.

1. Sharding

Acesta este modul în care un blockchain sau un alt tip de bază de date este împărțit în partiții mai mici ale blockchain-ului pentru a gestiona anumite segmente de date. Această configurație reduce presiunea asupra unui singur lanț pentru a gestiona toate tranzacțiile și interacțiunile din rețea. Fiecare partiție a blockchain-ului este numită „shard” și are propriul registru specific. Aceste fragmente pot procesa tranzacțiile pe cont propriu, dar lanțul de baliză sau lanțul principal gestionează interacțiunile dintre fragmente. Aceasta este o modificare a rețelei principale blockchain, astfel încât sharding-ul devine o actualizare de scalabilitate pentru rețelele de nivel 1.

2. Diverse mecanisme de consens

Unul dintre motivele pentru care paradoxul ternar există în rețeaua Bitcoin este din cauza modului în care funcționează proof-of-work pentru a asigura securitatea. Pentru a obține securitatea sistemului, minerii, algoritmii criptomonedei și puterea uriașă de calcul descentralizată sunt indispensabile, dar conduc și la un sistem lent. Găsirea altor modalități de a asigura consensul este, de asemenea, o modalitate de a rezolva trilema. Acesta este unul dintre motivele pentru care Ethereum a trecut de la Proof-of-Work la Proof-of-Stake (PoS).

Într-un blockchain de dovadă a mizei, participanții trebuie să își mizeze (blocheze) jetoanele pentru a participa la verificarea tranzacțiilor, dar nu sunt necesare mașini de minerit foarte specializate. Este mai ușor și mai convenabil să adăugați mai mulți validatori în rețea. Mecanismele de consens de dovadă a mizei sunt doar una dintre multele modalități de a aborda scalabilitatea.

3.Layer-2 soluție

Sharding-ul și diversele mecanisme de consens sunt așa-numitele soluții Layer-1 care urmăresc să schimbe designul fundamental al rețelei de bază. Cu toate acestea, alți dezvoltatori caută să construiască soluții pe deasupra structurilor de rețea existente în încercarea de a rezolva problema trilemei. Cu alte cuvinte, ei cred că soluția constă în rețeaua Layer 2 sau „Layer 2”. Exemplele relevante includ sidechain-uri și canale de stat.

Sidechain-urile sunt în esență blockchain-uri independente conectate la lanțul principal. Cu această configurație, activele pot circula liber între cele două lanțuri. Important este că sidechain-urile pot funcționa în conformitate cu reguli diferite pentru a obține accelerare și scalabilitate. De asemenea, canalele de stat reprezintă o altă modalitate de a ușura nivelul 1 prin eliminarea tranzacțiilor din lanțul principal. În loc să folosească un lanț separat, canalele de stat folosesc contracte inteligente care permit utilizatorilor să interacționeze între ei fără a publica tranzacții pe blockchain. Blockchain-ul trebuie să înregistreze doar începutul și sfârșitul canalului.

Rezuma

Trilema blockchain împiedică potențialul tehnologiei blockchain de a ajuta la schimbarea lumii. Dacă o rețea blockchain poate gestiona doar un număr mic de tranzacții pe secundă pentru a rămâne descentralizată și sigură, va fi dificil să se obțină adoptarea în masă. Cu toate acestea, judecând după cele mai recente soluții propuse de dezvoltatori pentru a rezolva această problemă, rețelele blockchain nu pot spera să realizeze un salt în capacitățile de procesare a datelor în viitor decât dacă vor continua să avanseze progresele tehnologice actuale.