Технология блокчейн является одним из величайших изобретений 21 века. Ее уникальный подход к децентрализации делает ее ключевым аспектом криптовалют - еще одного великого изобретения. Однако для того, чтобы криптовалютный актив был принят большинством, он должен выйти за рамки децентрализации. Он также должен быть масштабируемым и достаточно быстрым, чтобы обеспечить расширяющийся рост.

Однако большинство криптовалют не могут одновременно обеспечить эти три качества в той же степени. Таким образом, им приходится пойти на компромисс в одном, чтобы усилить другие два. Это явление известно в мире криптовалют как блокчейн трилемма.

Хотя трилемма представляет собой серьезное испытание для всемирного принятия криптовалют, она не является непобедимой. Разрастание разработчиков и ярких умов в крипто-среде привело к ряду инициатив по решению проблемы. Мы рассмотрим такие инициативы в этой статье. Во-первых, давайте подробно объясним, в чем суть блокчейн-трилеммы.

Три столпа криптотехнологии

Децентрализация

Децентрализация - вот что делает криптовалютные активы такими интересными. Это просто означает отбирание контроля у центральной сущности и деление его между различными меньшими сущностями. Таким образом, никто не имеет монополии на принятие решений на децентрализованной платформе.

Это настоящая реликтовая реалия по сравнению с рабочим механизмом различных аспектов финансового мира сегодня. Банки, например, являются централизованными платформами, обещающими вам безопасность ваших денежных средств в обмен на полный контроль над ними. Таким образом, небольшая группа людей устанавливает правила и обеспечивает их соблюдение. И даже доступ к вашим деньгам может быть запрещен, если банк посчитает это необходимым.

В отличие от этого, криптовалюты не работают таким образом. Нет ни одной отдельной сущности или группы, ответственной за управление сетью. Вместо этого каждый участник сети может запустить узел и подтверждать транзакции. После подтверждения транзакций они добавляются в цифровой реестр и хранятся там постоянно для всех.

Однако, хотя децентрализация криптовалют делает их намного привлекательнее, чем банки, это представляет уникальную проблему. Поскольку каждому на сети (или по крайней мере большинству) необходимо подтвердить подлинность транзакций, информация может занимать некоторое время, чтобы распространиться.

Поэтому блокчейны могут быть очень медленными, особенно когда требуется обработать большое количество транзакций. Обычно биткоин подтверждает свои транзакции в блокчейне в течение 10 минут. Однако это время может увеличиться до часов, а иногда и дней, когда высокий спрос на транзакции забивает блокчейн.

Для решения этой проблемы блокчейнам необходимо масштабироваться, чтобы подготовиться к увеличению принятия. Как им это удается? Позвольте представить вам второго агента трилеммы - масштабируемость.

Масштабируемость

Масштабируемость блокчейна относится к способности сети обрабатывать растущее количество транзакций без потери эффективности. Это важно для того, чтобы блокчейн мог стать более принятым в массах. Однако, несмотря на важность этого фактора, многие блокчейны все еще борются с масштабируемостью.

Децентрализованный характер блокчейнов является одной из основных причин этого. Чем больше участников в сети, тем больше 'расстояние', которое она проходит для подтверждения транзакций. Здесь банкам и другим централизованным агентствам легче. Поскольку им не нужно беспокоиться о предоставлении информации всем участникам сети перед принятием решения, транзакции проходят намного быстрее.

Например, MasterCard может обрабатывать до 5 000 транзакций в секунду; в то время как Visa может обрабатывать до 24 000 tps. Биткойн, с другой стороны, может обрабатывать только около семи tps; а Ethereum в настоящее время может масштабироваться до 15 tps - далеко не впечатляюще!

Еще одной причиной, которая затрудняет масштабируемость для многих блокчейнов, является используемый ими механизм консенсуса. Некоторые, например, механизм консенсуса Proof-of-work, требуют большого количества энергии и вычислительной мощности. Поэтому они естественным образом медленнее.

Как медленный, насколько это возможно, механизм PoW очень безопасен. Итак, возникает вопрос: насколько безопасность должна быть пожертвована для достижения масштабируемости? Давайте обсудим третий агент трилеммы - безопасность блокчейна.

Безопасность

Поскольку любой может участвовать в децентрализованных системах, таких как криптовалюты, существует большая склонность к злонамеренным атакам. Поэтому блокчейн-системы должны быть безопасными, чтобы противостоять этим атакам и способствовать доверию пользователей. Как достигается эта безопасность?

Сама по себе децентрализация является важным компонентом безопасности. Чем более децентрализована сеть, тем сложнее злоумышленникам добиться своего. Это происходит потому, что в децентрализованной системе участвуют участники, распределенные по всей планете, и каждый участник повторно подтверждает эффективность сети.

Помимо децентрализации, у каждого криптоблокчейна есть свои меры безопасности. Эти меры обычно сосредоточены вокруг цифровой подписи и механизма консенсуса, который он использует.

Цифровая подпись (или хэш-функция) - это своего рода математический код, который идентифицирует каждый блок данных в блокчейне. После установки его нельзя изменить. Любая попытка сделать это будет быстро обнаружена остальной частью сети и немедленно отвергнута. Таким образом, блокчейны по своей сути неразрушимы и поэтому надежны.

Механизм согласования блокчейна относится к способу принятия решений. Механизм согласования Proof-of-work был первым. Он требует, чтобы участники проверяли транзакции через процесс, известный как майнинг. Майнинг требует большого количества энергии и занимает огромную вычислительную мощность. Таким образом, барьер высок и жесткий для любого злонамеренного участника. Это служит для защиты всей сети.

Почему существует блокчейновое трилемма

Идеальный блокчейн должен быть не только децентрализованным, но и безопасным и масштабируемым. Однако разработчики часто вынуждены идти на компромисс между ними, чтобы улучшить другие и реализовать обсуждаемые три основных принципа.

Например, очевидным решением для увеличения масштабируемости является сокращение количества участников для обеспечения возможности сети обрабатывать больше нагрузки. Но это пойдет в ущерб ее децентрализации. Это также угрожает ее безопасности, потому что снижает барьеры, которые хакерам нужно преодолеть для атаки блокчейна.

Таким образом, возникает трилемма. Как достичь идеального блокчейна, когда кажется, что три столпа не могут взаимно сосуществовать?

Решения для Трилеммы

Преодоление троицы блокчейна - это не работа одного человека. Разные разработчики создали решения, которые решают проблему на разных уровнях. Мы можем разделить эти решения на решения уровня 1 и уровня 2.

Решения уровня-1

Эти решения стремятся решить трилемму, изменяя или модифицируя конструкцию исходного уровня блокчейна. Мы рассмотрим два таких решения.

Фрагментация

По определению, осколки представляют собой меньшие части более крупного материала. Следовательно, шардинг предполагает разделение блокчейна на различные сегменты, каждый из которых имеет свой собственный реестр, способный обрабатывать свои транзакции. Различные осколки подключены к основной цепи, которая работает на управляющей позиции.

Таким образом, шардирование убирает нагрузку с одной цепи и распределяет ее между шардами. Это делает сеть быстрее. При этом не нарушается децентрализация и безопасность блокчейна, поскольку протоколы остаются теми же. Примером проекта, реализующего шардирование, является блокчейн NEAR.

Масштабируемые механизмы консенсуса

Существуют и другие механизмы согласия, помимо доказательства работы. Некоторые из этих механизмов были созданы для решения блокчейн трилеммы. Возьмем механизм Доказательства доли (PoS) в качестве примера. В этом механизме участникам не нужна высокая вычислительная мощность. Им просто нужно заложить или заблокировать свои токены для проверки транзакций.

Это приводит к гораздо большей масштабируемости без ущерба для децентрализации. Он также становится более безопасным с участием большего числа участников. Это проиллюстрировано на примере Ethereum. Пока он работал с механизмом PoW, он мог обрабатывать всего около 20 транзакций в секунду. Однако с переходом к механизму PoS сеть в будущем сможет обрабатывать до 100 000 транзакций в секунду!

Решения уровня-2

Эти решения не изменяют основу блокчейна. Вместо этого они находят способы решения проблемы путем развития существующей структуры блокчейна. Некоторые из решений:

Сайдчейны и парачейны

Это альтернативные блокчейны, созданные для работы параллельно с оригинальной цепочкой. Они отличаются от осколков тем, что они не являются сегментами основного блокчейна, а представляют собой совершенно разные блокчейны. Но они достигают той же цели - облегчения основного блокчейна за счет обработки части его нагрузки.

Сайдчейны взаимодействуют только с основной или ретрансляционной цепью, в то время как парачейны взаимодействуют друг с другом, кроме основной цепи. Полигон (MATIC) - пример сайдчейна на блокчейне Ethereum. Примерами проектов парачейнов являются сети Polkadot и Kusama.

Сеть молний Bitcoin

Это протокол второго уровня, который работает на сети Биткоин и улучшает его скорость и доступность. Он был разработан в 2015 году Тадеусом Драйей и Джозефом Пуном.

Молниеносная сеть - это канал оплаты вне цепи с только первой и последней транзакциями, зарегистрированными в блокчейне биткоина. Все остальные транзакции посередине обрабатываются офлайн и не добавляются к нагрузке на блокчейн биткоина. Таким образом, транзакции выполняются намного быстрее и все еще являются безопасными, поскольку канал оплаты в конечном итоге регистрируется в блокчейне.

В результате этого офлайн-перенаправления сеть молний Биткоина выделяется своей масштабируемостью, способной обрабатывать до одного миллиона транзакций в секунду. Это огромное количество! Мы предлагаем более подробное объяснение сети Lightning в этойстатья.

Заключение

Технология блокчейн - это новаторское изобретение, которое стремится нарушить финансовую и технологическую индустрии. Будучи относительно новым, он все еще должен бороться с геркулесовыми проблемами, прежде чем достигнет всемирного признания. Одной из таких проблем является блокчейн трилемма. Однако в этой статье показано, что это не непреодолимая проблема. С различными предложенными решениями трилемма может исчезнуть по мере течения времени.