Krypto-trilemmaet forklaret: problemer og løsninger [2023] | BitPay

Blockchains kan give mulighed for sikker, tilladelsesfri, decentral lagring af information og facilitering af transaktioner. Men disse distribuerede databaser har en tendens til at stå over for begrænsninger på mindst et af tre vitale områder: sikkerhed, skalerbarhed eller decentralisering.

Udfordringerne ved at forsøge at balancere disse aspekter af blockchain-teknologi er blevet kendt som "blockchain-trilemmaet."

Her er blockchain-trilemmaet forklaret.

Hvad er blockchain-trilemmaet?

Blockchain-trilemmaet, et udtryk, hvis mønt er blevet krediteret til Ethereums medstifter Vitalik Buterin, beskriver de vanskeligheder, som udviklere står over for, når de skaber en blockchain-arkitektur, der er sikker og skalerbar, mens den forbliver decentraliseret.

Se for eksempel på Bitcoin blockchain. Bitcoins netværk er det mest sikre i verden, med en hash rate over 460 Exahash per sekund. Ingen kendt computer i verden kunne knække Bitcoins proof-of-work-kryptering. Og med tusindvis af uafhængige nodeoperatører over hele verden forbliver netværket decentraliseret og derfor sværere at angribe.

Men når det kommer til transaktioner, er basislaget i Bitcoin næppe skalerbart. Netværket kan kun håndtere omkring 7 transaktioner i sekundet (TPS).

Enhver metode til at øge TPS-hastigheden vil føre til fald i enten sikkerhed eller decentralisering eller begge dele.

I et eller andet omfang står alle blockchains over for et lignende scenario: de udmærker sig på nogle områder, mens de kommer til kort på andre.

Forstå de tre søjler i blockchain

For at forstå blockchain-trilemmaet skal vi først blive fortrolige med de grundlæggende søjler i blockchain-teknologi, som omfatter 1) sikkerhed, 2) skalerbarhed og 3) decentralisering.

Sikkerhed

Sikkerhed er af allerstørste betydning, når det kommer til blockchain. Hvis en angriber kan manipulere hovedbogen, vil den ikke længere have integritet og vil blive betragtet som utroværdig og værdiløs.

Decentralisering gør blockchains sikre ved at gøre dem sværere at angribe. At nedbryde et netværk ville indebære at fjerne alle dets noder, eller i det mindste kontrollere et flertal af dem. Men samtidig kan opnåelse af sikkerhed være en udfordring for et system, der ikke har noget centralt kontrolpunkt, da beskyttelse ikke kan placeres i hænderne på en enkelt person eller enhed.

En af de mest almindelige måder at angribe et blockchain-netværk på er gennem det, der er kendt som et 51%-angreb. Hvis nogen kan tage kontrol over størstedelen af ​​et netværks noder, kan de ændre hovedbogen. Dette kan give mulighed for dobbelt forbrug af transaktioner, sletning af tidligere transaktioner eller anden manipulation af data, der passer til angriberens behov. Ethereum Classic (ETC), den originale Ethereum-kæde, har lidt flere 51% angreb, for eksempel.

Lige så vigtigt som sikkerhed er, forbliver det viklet ind i de to andre aspekter af blockchains trilemma: skalerbarhed og decentralisering. Forbedring af sikkerheden fører ofte til en reduktion af disse andre komponenter i en blockchain.

Skalerbarhed

Skalerbarhed refererer til en blockchains evne til at håndtere en stor mængde transaktioner i skala uden at påvirke hastighed, effektivitet eller gebyrer. I betragtning af at de fleste blockchains har ambitioner om at blive adopteret på globalt plan, skal deres teknologi være i stand til at håndtere et meget stort antal brugere, der sender mange transaktioner. Men at være skalerbar og samtidig bevare de to andre søjler af decentralisering og sikkerhed kan være svært at opnå.

Overvej den hardware, der er nødvendig for blockchain-node-operatører. High-end hardware øger netværkets ydeevne og forbedrer skalerbarheden. Men ved at sætte så stejle hardwarestandarder begrænser vi, hvem der kan tilslutte sig netværket. Færre deltagere kan betyde et mere centraliseret system. I det væsentlige kan vi gå på kompromis med decentralisering ved at jagte skalerbarhed.

Ligesom at øge en blockchains sikkerhed kan reducere dens skalerbarhed, kan øget skalerbarhed reducere sikkerhed og decentralisering.

decentralisering

At være decentraliseret er det, der gør en blockchain anderledes end andre metoder til lagring af data eller facilitering af transaktioner. I stedet for at alle data lagres på en enkelt server og kontrolleres af dens ejere, udgør blockchains en form for distribueret ledger teknologi (DLT). Distribuerede hovedbøger rummer data på flere servere på tværs af forskellige geografiske placeringer. Det, der adskiller blockchains fra andre former for DLT, er, at serverne eller noderne ofte drives af uafhængige individer, og data bliver løbende lagret i blokke, der danner en tidsstemplet kæde.

Decentralisering kan gøre et netværk mere sikkert ved at eliminere enhver enkelt angrebsvektor eller fejlpunkt. Dette bringer dog nye udfordringer med sig, såsom at opnå konsensus om registreringen af ​​data, hvilket kan blive vanskeligere i takt med at antallet af deltagere stiger, hvilket resulterer i problemer med skalerbarheden. Og når det er nemt for ondsindede aktører at tilslutte sig netværket og påvirke dets drift, kan decentralisering blive til en svaghed snarere end en styrke.

Skalerbarhed

Skalerbarhed refererer til en blockchains evne til at håndtere en stor mængde transaktioner i skala uden at påvirke hastighed, effektivitet eller gebyrer. I betragtning af at de fleste blockchains har ambitioner om at blive adopteret på globalt plan, skal deres teknologi være i stand til at håndtere et meget stort antal brugere, der sender mange transaktioner. Men at være skalerbar og samtidig bevare de to andre søjler af decentralisering og sikkerhed kan være svært at opnå.

Overvej den hardware, der er nødvendig for blockchain-node-operatører. High-end hardware øger netværkets ydeevne og forbedrer skalerbarheden. Men ved at sætte så stejle hardwarestandarder begrænser vi, hvem der kan tilslutte sig netværket. Færre deltagere kan betyde et mere centraliseret system. I det væsentlige kan vi gå på kompromis med decentralisering ved at jagte skalerbarhed.

Ligesom at øge en blockchains sikkerhed kan reducere dens skalerbarhed, kan øget skalerbarhed reducere sikkerhed og decentralisering.

decentralisering

At være decentraliseret er det, der gør en blockchain anderledes end andre metoder til lagring af data eller facilitering af transaktioner. I stedet for at alle data lagres på en enkelt server og kontrolleres af dens ejere, udgør blockchains en form for distribueret ledger teknologi (DLT). Distribuerede hovedbøger rummer data på flere servere på tværs af forskellige geografiske placeringer. Det, der adskiller blockchains fra andre former for DLT, er, at serverne eller noderne ofte drives af uafhængige individer, og data bliver løbende lagret i blokke, der danner en tidsstemplet kæde.

Decentralisering kan gøre et netværk mere sikkert ved at eliminere enhver enkelt angrebsvektor eller fejlpunkt. Dette bringer dog nye udfordringer med sig, såsom at opnå konsensus om registreringen af ​​data, hvilket kan blive vanskeligere i takt med at antallet af deltagere stiger, hvilket resulterer i problemer med skalerbarheden. Og når det er nemt for ondsindede aktører at tilslutte sig netværket og påvirke dets drift, kan decentralisering blive til en svaghed snarere end en styrke.

Aktuelle løsninger og innovationer

Der har været mange foreslåede løsninger til håndtering af kryptotrilemmaet, som skabes ved at balancere sikkerhed, skalerbarhed og decentralisering. De fleste af disse forsøger at løse problemet ved at implementere ændringer på enten lag-1-niveau (alias basislag) eller ved at bruge værktøjer oven på basislaget, kendt som lag-2.

Layer-1 løsninger

Forbedringer af konsensusprotokol: Den mest altomfattende tilgang til at løse blockchain-trilemmaet er simpelthen at ændre konsensusmekanisme som et netværk er afhængig af. Dette kan gøres ved at skifte fra en proof-of-work (PoW) konsensusmodel til en proof-of-stake (PoS) model, for eksempel. I stedet for at stole på minearbejderknudepunkter til at udarbejde energikrævende beregninger for at sikre et netværk, kræver PoS-netværk validatorknudepunkter for at låse op eller "satse" tokens i en bestemt periode. Ethereum gennemgik denne proces i slutningen af ​​2022, kendt som Fusionen.

sharding, også kendt som horisontal partitionering, er en metode til databasestyring, der involverer at opdele data i stykker eller skår og gemme dem forskellige steder. Ved at opdele stykker af en blockchains data mellem forskellige noder, kan der frigøres mere plads til parallel behandling af transaktioner. Typisk skal hver fuld node i en blockchain gemme datasættet for hele kæden, fra dens første blok af transaktioner til dens seneste. Men med sønderdeling behøver dette ikke at være tilfældet.

At opdele blockchains data i mindre stykker resulterer i, at hver node kan behandle flere transaktioner, hvilket betyder større skalerbarhed.

Layer-2 løsninger

Mange af de mest populære forslag til løsning af blockchain-trilemmaet findes ikke på basislaget af blockchains, men snarere på lag-2-løsninger. At arbejde på det andet lag kan give en måde at øge skalerbarheden på, samtidig med at decentraliseringen og sikkerheden i hovedkæden bevares, som forbliver uændret.

• Indlejrede blockchains bruge en struktur, der involverer en hovedkæde med flere sekundære kæder. Dette gør det muligt for kæder at fungere i tandem med hinanden. Hovedkæden fokuserer på at tildele opgaver og kontrollere parametre, mens de sekundære kæder kan behandle transaktioner. OMG Plasma er et eksempel på et lag-2, der bruger en indlejret blockchain oven på Ethereums lag-1 for større skalerbarhed.
• statslige kanaler give deltagere mulighed for at handle direkte uden for kæden, hvor basislaget fungerer som den endelige arbiter for transaktioner. Brugere åbner en off-chain kanal ved at bruge en multi-signatur transaktion på blockchain. Kanaler kan derefter lukkes, hvor afregning sker direkte på kæden. Bitcoin Lynnetværk er et eksempel på en tilstandskanal lag-2.
• sidekæder fungerer som selvstændige blockchains, der løber parallelt med basislaget. De bruger deres egne konsensusmetoder, som kan give mulighed for større skalerbarhed, som tidligere nævnt. En ulempe er, at en sidekæde ikke drager fordel af sikkerheden i sit basislag, hvilket skaber potentielle sårbarheder. Polygon, Polkadot, Cosmos og Avalanche er nogle eksempler på populære projekter, der gør brug af sidekæder.

Implikationer for fremtiden

Efterhånden som kryptolandskabet udvikler sig, vil vedtagelsen af ​​blockchain-baserede betalinger og teknologi fortsætte med at bryde igennem mainstream.

Ethereum lag-2'er ser allerede om seks gange så mange transaktioner som Ethereum-grundlaget. Desuden, siden BitPay har tilføjet understøttelse af Lightning Network-transaktioner, har vi set det hver måned Lyn-transaktioner næsten tredobles på mindre end 10 måneder, hvilket viser potentialet i off-chain-løsninger.

Krypto-fællesskabet forbliver urokkeligt i sin stræben efter at løse trilemmaet og stræber efter en harmonisk blanding af decentralisering, skalerbarhed og sikkerhed. Især inden for cryptocurrency-betalinger ser fremtiden lovende ud. Med kollektiv indsats og opfindsomhed er vi på randen af ​​at omforme det finansielle paradigme. Følg med, for det bedste er endnu ikke kommet.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrk dig selv. Adgang her.
• PlatoAiStream. Web3 intelligens. Viden forstærket. Adgang her.
• PlatoESG. Kulstof, CleanTech, Energi, Miljø, Solenergi, Affaldshåndtering. Adgang her.
• PlatoHealth. Bioteknologiske og kliniske forsøgs intelligens. Adgang her.
• Kilde: https://bitpay.com/blog/the-crypto-trilemma/