Что такое трилемма блокчейна?
С момента запуска Биткойна в 2009 году технология блокчейн доказала, что способна произвести революцию в мире, и с каждым днем открываются новые варианты использования. Однако технология блокчейн все еще находится в зачаточном состоянии и должна преодолеть несколько проблем, прежде чем она получит широкое распространение.
Это побудило Виталика Бутерина создать концепцию «трилеммы блокчейна» как способ лучше понять, как эти проблемы взаимосвязаны, объединив их под общим термином. Но что такое трилемма блокчейна? Неужели это трилемма? И можно ли это решить?
Объяснение трилеммы блокчейна
Несмотря на то, что технология блокчейн продолжает революционизировать практически все отрасли, с которыми она контактирует, даже Visa купила CryptoPunk почти за 150 000 долларов в эфире, и сам способ структурирования децентрализованных сетей ставит перед ними уникальные задачи. Особенно по сравнению с централизованными структурами.
Теорема CAP
Еще в конце 1990-х компьютерный ученый Эрик Брюэр разработал так называемую теорему CAP, чтобы лучше понять, в чем, вероятно, заключается ее основная проблема.
Теорема CAP утверждает, что для распределенного хранилища данных – включая блокчейны – невозможно или, по крайней мере, очень сложно одновременно обеспечить все три из следующих гарантий: согласованность, доступность и устойчивость к разделам; отсюда и название CAP-теорема.
Вместо этого, как утверждает теорема, распределенные хранилища данных должны идти на компромисс; пожертвовать хотя бы одной гарантией ради двух других.
Трилемма блокчейна
Поскольку распределенные хранилища данных нашли новый вариант использования и превратились в публичные децентрализованные реестры с появлением Биткойна, теорема CAP также превратилась в то, что мы теперь знаем как трилемму блокчейна.
В контексте современных блокчейнов трилемма утверждает, что, хотя идеальный блокчейн должен быть децентрализованным, безопасным и масштабируемым, на самом деле их может быть только два из трех. Это представляет собой то, что, вероятно, является основной проблемой, которую необходимо преодолеть блокчейнам, прежде чем технология получит широкое распространение.
Элементы трилеммы блокчейна
Децентрализация
Децентрализация связана с количеством узлов (компьютеров), управляющих цепочкой блоков. Децентрализованный характер инфраструктуры блокчейна имеет здесь ключевое значение, поскольку главный прорыв Биткойна заключался в решении проблемы двойных расходов без центральной организации; то, что считается тривиальной проблемой в централизованных настройках.
Хотя на первый взгляд децентрализация, вероятно, кажется наименее значимой из всех трех элементов, мы должны помнить, что когда был запущен Биткойн, вся идея создания криптовалюты заключалась в том, чтобы предложить децентрализованный, более демократичный вариант для нынешней сильно централизованной финансовой системы. .
Безопасность
Безопасность связана с кодированием и, что очень важно, механизмами консенсуса ( доказательство работы или доказательство доли ). Механизмы консенсуса относятся к тому, сколько сетевых узлов должно подтвердить транзакцию, прежде чем она станет окончательной, и как эти узлы вознаграждаются.
Масштабируемость
Наконец, масштабируемость относится к способности цепочки блоков поддерживать желаемую производительность по скорости транзакций перед лицом растущей сети и все большего количества транзакций в секунду.
Вот где возникает проблема. Когда Биткойн был запущен, Сатоши Накамото был вынужден поставить под угрозу способность Биткойна эффективно масштабироваться в пользу децентрализации и безопасности. Однако создание масштабируемой цепочки блоков – единственный способ конкурировать с гораздо более быстрыми централизованными сетями.
Является ли трилемма блокчейна трилеммой?
Важно отметить, что, хотя трилемма блокчейна действительно представляет собой проблему для широкого распространения технологии, нет действующего закона, который препятствовал бы одновременному достижению всех трех аспектов.
Вместо этого трилемма блокчейна была сформулирована как способ концептуализировать и лучше понять проблемы, стоящие перед разработкой и внедрением технологии блокчейн, и их взаимосвязь друг с другом.
Фактически, разработчики упорно работают над способами преодоления трилеммы блокчейна, и уже есть некоторые предложения и идеи о том, как справиться с этой трилеммой, которые принесли хоть какой-то успех. Однако будет справедливо сказать, что, хотя прогресс был достигнут, трилемма все еще представляет собой проблему; не сказать, что это невозможно решить.
Как разработчики планируют решить трилемму блокчейна?
Разработчики использовали разные подходы к решению проблемы: некоторые предпочитали прямые модификации сети блокчейнов (решения уровня 1), а некоторые другие предпочитали запускать другую сеть поверх основной цепочки блоков (решения уровня 2). Ethereum, например, представил Proof-of-Stake как решение уровня 1, а Биткойн представил сеть Lightning как решение уровня 2.
Решения уровня 1
- Улучшение механизмов консенсуса: Биткойн, один из самых популярных блокчейнов, с момента своего запуска использовал Proof-of-Work в качестве протокола консенсуса. И хотя он безопасен и децентрализован, он медленный; Биткойн, например, может достичь пропускной способности транзакции только 7 TPS. Чтобы преодолеть эту стену, некоторые блокчейны, включая Ethereum 2.0, переходят на механизм консенсуса Proof-of-Stake. PoS определяет статус узла на основе их доли в цепочке блоков, вместо того, чтобы требовать от узлов использования вычислительной мощности для решения криптографических алгоритмов.
- Шардинг: это решение состоит из разделения транзакций на более мелкие «сегменты». Затем они обрабатываются блокчейном одновременно параллельно друг другу, что позволяет ему работать с несколькими транзакциями одновременно. Кроме того, узлам не нужно хранить копию каждого блока из генезиса; вместо этого эта информация разделяется и сохраняется разными узлами.
Решения уровня 2
- Вложенные блокчейны: в такой системе основной блокчейн, или основная цепочка, устанавливает правила для всей сети, при этом не ожидается, что он будет принимать участие в каких-либо операциях, если не возникнет необходимость в разрешении спора. Есть несколько уровней блокчейнов, построенных друг над другом и связанных через соединение родительско-дочерней цепочки. Делегаты родительской цепочки работают среди ее дочерних элементов, они выполняют действия и отправляют результат обратно в основную цепочку, уменьшая ее рабочую нагрузку и увеличивая масштабируемость.
- Каналы состояния: они создают двустороннюю связь между блокчейном и внешними транзакционными каналами. Каналы состояния не требуют проверки узла для проверки транзакций; вместо этого этот автономный ресурс блокирует транзакции с помощью смарт-контрактов. Когда транзакции завершаются в канале состояний, конечное состояние «канала» и все его транзакции добавляются в базовую цепочку блоков. Сеть Биткойн Lightning Network является примером государственного канала.
Можно ли решить трилемму блокчейна?
Блокчейны унаследовали несколько проблем, присущих распределенным хранилищам данных, из которых произошли блокчейны. Эти проблемы были концептуализированы под общим термином «трилемма блокчейна» в попытке лучше понять такие проблемы и их взаимосвязь.
Хотя термин «трилемма» прижился, трилемма блокчейна на самом деле является всего лишь предположением; гипотеза, предположительно верная из-за предварительных подтверждающих доказательств, но для которой еще не найдено ни доказательств, ни опровержений. Это означает, что предстоит еще много исследований, и решения уровня 1 и уровня 2 уже имели некоторый успех.