Трилемма блокчейна – одновременное достижение масштабируемости, безопасности и децентрализации – остается центральной проблемой в развитии технологии блокчейна. Понятно, что любой блокчейн, от Биткойна до Эфириума, сталкивается с этой трилеммой, часто оптимизируя два из трех аспектов за счет третьего.

Решение трилеммы блокчейна означало бы создание сети, которая одновременно максимизирует децентрализацию, безопасность и масштабируемость без ущерба для каких-либо аспектов – обеспечивая высокую пропускную способность транзакций, многоуровневую безопасность для предотвращения нарушений, массовое внедрение и децентрализованную структуру, которая соответствует основному идеалу блокчейна, т.е. доверие и устойчивость к цензуре.

Почему важно решить трилемму блокчейна?

Блокчейн-трилемма: три основные проблемы в технологии блокчейна

Отражая борьбу Нео за баланс сил в Матрице, разработчики блокчейна сталкиваются с трехсторонней проблемой. Эта трилемма имеет решающее значение, поскольку она демонстрирует, с какими компромиссами сталкиваются разработчики, пытаясь оптимизировать следующие важные аспекты:

Децентрализация (сколько узлов используют блокчейн?)

Поддерживает демократический дух блокчейна, обеспечивая 

  • Все узлы имеют одинаковые права, чтобы предотвратить манипуляции. 

  • Делает его устойчивым к сбоям за счет устранения единых точек отказа и,

  • Значительно усложняет атаки 51%.

Однако в случае достижения высокой пропускной способности транзакций (TPS) в сильно децентрализованных сетях могут возникнуть компромиссы, что препятствует масштабируемости.

Масштабируемость (Какова пропускная способность? Сколько существует TPS?)

Масштабируемость, скорее всего, является наиболее проблематичной функцией, которую можно включить в современные сети блокчейнов, и она невероятно важна для глобального внедрения.

Реальные приложения блокчейна, такие как финансовые услуги, управление цепочками поставок и многое другое, требуют, чтобы сеть могла быстро и эффективно обрабатывать большое количество транзакций.

Чтобы дать вам представление: Биткойн обрабатывает около 7 TPS, а Ethereum — около 30 TPS, а Visa обрабатывает около 1700 TPS с возможностью увеличения до 24 000 TPS.

Безопасность (насколько сеть устойчива к атакам?)

И последнее, но не менее важное: у нас есть безопасность, и без нее блокчейны были бы совершенно бесполезны, поскольку каждый имел бы возможность нарушать работу реестров и даже манипулировать ими.

Несмотря на потенциальную уязвимость блокчейнов с открытым исходным кодом, они редко приводят к эксплойтам в устоявшихся сетях, таких как Биткойн. Но за безопасность приходится платить. Используются ресурсоемкие механизмы консенсуса, такие как PoW, но это затрудняет масштабируемость по мере роста сети.

Подчеркивая это, можно сделать вывод, что решение трилеммы блокчейна жизненно важно для улучшения TPS, большей безопасности и поддержания истинной децентрализации для предотвращения рисков централизации. 

Уникальный подход к решению трилеммы блокчейна

Такие инновации, как сети уровня 2, шардинг и механизмы гибридного консенсуса, продвигаются к достижению баланса, и на фоне этих разработок Quranium превратился в мощное решение, уникально разработанное для решения этой трилеммы посредством своей гибридной архитектуры и инновационных подходов к консенсусу.

Узнайте здесь, как решения масштабирования уровня 2 меняют производительность блокчейна, позволяя сетям уровня 1 достичь беспрецедентной масштабируемости, безопасности и эффективности.

Используя двухуровневую настройку, сочетающую PoW и PoR в рамках BlockDAG, Quranium предоставляет сбалансированное решение, которое повышает масштабируемость без ущерба для безопасности или децентрализации. Это глоток, не так ли? Давайте разберемся.

Как Quranium решает трилемму блокчейна?

Quranium успешно решает трилемму блокчейна, интегрируя передовые механизмы, которые обеспечивают одновременную оптимизацию децентрализации, безопасности и масштабируемости.

Децентрализация посредством гибридного консенсуса и доказательства уважения (PoR)

Quranium усиливает децентрализацию благодаря уникальному гибридному консенсусному подходу и инновационному механизму «Доказательство уважения» (PoR). Это то, что отличает Quranium среди различных протоколов.

Если вам интересно, упомянутый «подход гибридного консенсуса», по сути, представляет собой двухуровневую систему Quranium, которая использует Proof of Work (PoW) для основного уровня и Proof of Respect (PoR) для корового слоя.

«Гибридный механизм консенсуса Quranium, сочетающий Proof of Work (PoW) с BlockDAG, представляет собой новое решение трилеммы блокчейна: масштабируемость, безопасность и децентрализация. Синергия между этими уровнями, особенно с инновационным доказательством уважения (PoR), повышает целостность и эффективность сети. Эта двухуровневая система оптимизирует пропускную способность транзакций и способствует созданию справедливой и децентрализованной сети. Динамически ранжируя валидаторов и поощряя позитивное поведение, Quranium обеспечивает надежную, масштабируемую и инклюзивную среду блокчейна, устанавливая новые стандарты для отрасли».

Джеймс Бернард, советник Quranium.

Что такое доказательство уважения (PoR)?

PoR — это новый механизм консенсуса, представленный Quranium, который выходит за рамки традиционного Proof of Stake. Это ключевой компонент в решении трилеммы блокчейна.

PoR не только измеряет вычислительную работу, выполняемую узлами, так же, как PoW, но выходит за рамки и учитывает качество и полезность вклада узлов в сеть, так что узлы, вносящие значимый и эффективный вклад, в высшей степени вознаграждаются в экосистеме, а не в экосистеме, где доминируют исключительно необработанные ресурсы. вычислительная мощность.

Консенсус PoR Quranium имеет решающее значение для решения трилеммы блокчейна, поскольку он включает в себя социальные показатели, которые снижают вероятность атак, поскольку злоумышленники с меньшей вероятностью получат уважение и влияние, а также способствуют более широкому распределению власти.

Масштабируемость с помощью технологии BlockDAG и разделения уровней.

Стремясь решить трилемму блокчейна, Quranium достигает масштабируемости благодаря двум основным инновациям:

Разделение слоев для улучшенной масштабируемости

Во-первых, Quranium отделяет уровень окончательности данных от уровня развертывания смарт-контракта. Уровень окончательности данных фокусируется на подтверждении и записи транзакций, а уровень развертывания смарт-контрактов отвечает за выполнение сложных программируемых транзакций.

Разделяя эти две функции, Quranium гарантирует, что сеть сможет эффективно обрабатывать большие объемы транзакций без ущерба для других операций, что является важным шагом в решении трилеммы блокчейна.

BlockDAG для смарт-контрактов

Во-вторых, уровень развертывания смарт-контрактов использует структуру BlockDAG вместо традиционного блокчейна. В отличие от традиционных блокчейнов, которые организуют транзакции в единую цепочку блоков, Quranium использует структуру BlockDAG. 

Он позволяет одновременно добавлять в сеть несколько блоков, что значительно увеличивает пропускную способность транзакций. В конечном итоге это означает более быстрое время подтверждения благодаря возможностям параллельной обработки блокчейна.

BlockDAG не только позволяет создавать несколько блоков параллельно, но также сводит к минимуму проблемы, связанные с потерянными блоками и разветвлениями, что в конечном итоге обеспечивает более плавную работу сети и более быстрый консенсус. Архитектура BlockDAG играет важную роль в решении трилеммы блокчейна за счет повышения масштабируемости без ущерба для безопасности или децентрализации.

Здесь следует отметить интересный момент: не существует компромисса между масштабируемостью и безопасностью, поскольку эффективность WOTS+ поддерживает потребности Quranium в высоком TPS без ущерба для безопасности.

В нашем подробном исследовании вы углубитесь в то, как технология блокчейна преодолевает проблемы масштабируемости с помощью множества инновационных решений.

Квантовоустойчивые меры безопасности

Обращаясь к другому аспекту решения трилеммы блокчейна, Quranium готовится к квантовой угрозе. Квантовый алгоритм математика Питера Шора представляет собой серьезную угрозу для широко используемых криптографических систем, таких как RSA, Diffie-Hellman и ECC. Алгоритм Шора потенциально может нарушить безопасность этих систем, как только квантовые компьютеры станут достаточно мощными.

Профессор Массимилиано Сала из Университета Тренто, Италия, недавно обсудил концепцию «дня Q» — момента, когда квантовые компьютеры смогут взломать традиционное шифрование. Он сказал,

«Квантовые компьютеры могут легко решить проблемы, лежащие в основе цифровых подписей, тем самым потенциально подрывая механизм, защищающий активы пользователей на платформах блокчейна».

Профессор Массимилиано Сала из Университета Тренто, Италия.

Потенциальные риски для архитектуры блокчейна, связанные с квантовыми вычислениями

Источник: Распределенные фьючерсы.

Узнайте больше о квантовой безопасности в подробной статье DroomDroom о том, как квантовые вычисления создают значительные риски для технологий блокчейна.

Quranium решает эту надвигающуюся гибель, включив в свою структуру блокчейна квантовоустойчивые криптографические методы, такие как SPHINCS+. SPHINCS+ — это одобренное NIST решение для постквантовой криптографии, которое защищает как от текущих, так и от новых киберугроз и является неотъемлемой частью решения трилеммы блокчейна.

«SPHINCS+ представляет собой монументальный скачок в безопасности блокчейна, особенно для таких технологий, как Quranium. Его схема подписи на основе хэша, по своей сути устойчивая к методам квантового дешифрования, обеспечивает надежную защиту от возникающих квантовых угроз. В отличие от традиционных алгоритмов, таких как ECC и RSA, SPHINCS+ не опирается на математические задачи, которые потенциально могут решить квантовые компьютеры. Интегрируя SPHINCS+, Quranium не только защищает свою инфраструктуру от будущего, но также предлагает гибкие конфигурации безопасности, что делает его отличным вариантом в постоянно развивающемся мире технологий цифрового реестра».

Зишан Хан, соучредитель и главный операционный директор Quranium.

Это схема подписи на основе хэша без сохранения состояния, которая позволяет регулировать размер подписи в зависимости от требуемой безопасности и скорости. 

Приносим все это домой

Подводя итоги, становится ясно, что решение трилеммы блокчейна — монументальная, но увлекательная задача. Баланс между децентрализацией, безопасностью и масштабируемостью — это не просто техническое препятствие; речь идет об определении будущего того, как мы взаимодействуем с цифровыми системами и доверяем им.

Инновационная комбинация PoR и BlockDAG в Quranium гарантирует, что она эффективно балансирует и максимизирует децентрализацию, безопасность и масштабируемость, обеспечивая комплексное решение трилеммы блокчейна. Красота инфраструктуры Quranium заключается в ее гибридном подходе, плавно объединяющем лучшее из всех миров без ущерба для каких-либо аспектов.

Используя PoW для основного уровня и PoR в рамках BlockDAG для уровня коры, Quranium создает среду, в которой возможны высокие скорости транзакций без ущерба для безопасности или децентрализации. Эта двухуровневая система позволяет каждому уровню оптимизировать свои конкретные функции: PoW обеспечивает надежную безопасность для окончательности данных, а PoR повышает масштабируемость и эффективность развертывания смарт-контрактов.

Эти достижения показывают, что можно достичь высокой скорости транзакций, не жертвуя основными принципами безопасности и децентрализации.

Подход Quranium демонстрирует, как продуманный дизайн и инновационные технологии могут преодолеть трилемму блокчейна, прокладывая путь к массовому внедрению и следующему поколению приложений блокчейна.