Het Crypto-trilemma uitgelegd: problemen en oplossingen [2023] | BitPay

Blockchains kunnen een veilige, toestemmingsloze, gedecentraliseerde opslag van informatie en het faciliteren van transacties mogelijk maken. Maar deze gedistribueerde databases hebben vaak te maken met beperkingen op ten minste een van de drie cruciale gebieden: beveiliging, schaalbaarheid of decentralisatie.

De uitdagingen die gepaard gaan met het proberen om deze aspecten van blockchain-technologie in evenwicht te brengen, zijn bekend geworden als het ‘blockchain-trilemma’.

Hier wordt het blockchain-trilemma uitgelegd.

Wat is het blockchain-trilemma?

Het blockchain-trilemma, een term waarvan de munt is toegeschreven aan Vitalik Buterin, medeoprichter van Ethereum, beschrijft de moeilijkheden waarmee ontwikkelaars worden geconfronteerd bij het creëren van een blockchain-architectuur die veilig en schaalbaar is en toch gedecentraliseerd blijft.

Kijk bijvoorbeeld naar de Bitcoin-blockchain. Het netwerk van Bitcoin is het veiligste ter wereld, met een hash rate meer dan 460 Exahash per seconde. Geen enkele bekende computer ter wereld zou de proof-of-work-codering van Bitcoin kunnen kraken. En met duizenden onafhankelijke knooppuntoperatoren over de hele wereld blijft het netwerk gedecentraliseerd en daarom moeilijker aan te vallen.

Maar als het om transacties gaat, is de basislaag van Bitcoin nauwelijks schaalbaar. Het netwerk kan slechts ongeveer 7 transacties per seconde (TPS) verwerken.

Elke methode om het TPS-tarief te verhogen zou leiden tot een afname van de veiligheid of de decentralisatie, of beide.

Tot op zekere hoogte worden alle blockchains geconfronteerd met een soortgelijk scenario: ze blinken uit op sommige gebieden, terwijl ze op andere gebieden tekortschieten.

Inzicht in de drie pijlers van blockchain

Om het blockchain-trilemma te begrijpen, moeten we eerst vertrouwd raken met de fundamentele pijlers van blockchain-technologie, waaronder 1) veiligheid, 2) schaalbaarheid en 3) decentralisatie.

Security

Beveiliging is van het grootste belang als het om blockchain gaat. Als een aanvaller het grootboek kan manipuleren, zal het niet langer integer zijn en als onbetrouwbaar en waardeloos worden beschouwd.

Decentralisatie maakt blockchains veilig door ze moeilijker aan te vallen. Het neerhalen van een netwerk zou neerkomen op het neerhalen van alle knooppunten, of op zijn minst het controleren van een meerderheid ervan. Maar tegelijkertijd kan het bereiken van veiligheid een uitdaging zijn voor een systeem dat geen centraal controlepunt heeft, omdat bescherming niet in de handen van één persoon of entiteit kan worden gelegd.

Een van de meest voorkomende manieren om een ​​blockchain-netwerk aan te vallen is via een zogenaamde 51%-aanval. Als iemand de controle over de meerderheid van de knooppunten van een netwerk kan overnemen, kan hij of zij het grootboek wijzigen. Dit zou dubbele uitgaven aan transacties mogelijk kunnen maken, eerdere transacties kunnen wissen of andere gegevensmanipulaties kunnen uitvoeren om aan de behoeften van de aanvaller te voldoen. Ethereum Classic (ETC), de originele Ethereum-keten, heeft geleden meerdere 51%-aanvallenBijvoorbeeld.

Hoe belangrijk beveiliging ook is, het blijft verweven met de andere twee aspecten van het trilemma van blockchain: schaalbaarheid en decentralisatie. Het verbeteren van de beveiliging leidt vaak tot een vermindering van deze andere componenten van een blockchain.

Schaalbaarheid

Schaalbaarheid verwijst naar het vermogen van een blockchain om een ​​groot aantal transacties op schaal af te handelen zonder dat dit gevolgen heeft voor de snelheid, efficiëntie of kosten. Gezien het feit dat de meeste blockchains de ambitie hebben om op mondiale schaal te worden toegepast, moet hun technologie in staat zijn om te gaan met zeer grote aantallen gebruikers die veel transacties verzenden. Maar schaalbaar zijn en tegelijkertijd de andere twee pijlers van decentralisatie en veiligheid behouden, kan lastig zijn.

Denk eens aan de hardware die nodig is voor operators van blockchain-knooppunten. Hoogwaardige hardware verbetert de prestaties van het netwerk en verbetert de schaalbaarheid. Door zulke hoge hardwarestandaarden in te stellen, beperken we echter wie lid kan worden van het netwerk. Minder deelnemers kan een meer gecentraliseerd systeem betekenen. Door schaalbaarheid na te streven, zouden we in wezen compromissen kunnen sluiten op het gebied van decentralisatie.

Net zoals het vergroten van de beveiliging van een blockchain de schaalbaarheid ervan kan verminderen, kan het vergroten van de schaalbaarheid de beveiliging en decentralisatie verminderen.

Decentralisatie

Gedecentraliseerd zijn is wat een blockchain anders maakt dan andere methoden voor het opslaan van gegevens of het faciliteren van transacties. In plaats van dat alle gegevens op één enkele server worden opgeslagen en door de eigenaren worden beheerd, vormen blockchains een vorm van gedistribueerde grootboektechnologie (DLT). Gedistribueerde grootboeken bevatten gegevens op meerdere servers op verschillende geografische locaties. Wat blockchains onderscheidt van andere vormen van DLT is dat de servers, of knooppunten, vaak worden beheerd door onafhankelijke individuen, en dat gegevens continu worden opgeslagen in blokken die een keten met tijdstempel vormen.

Decentralisatie kan een netwerk veiliger maken door elke aanvalsvector of storingspunt te elimineren. Dit brengt echter nieuwe uitdagingen met zich mee, zoals het bereiken van consensus over de gegevensregistratie, wat moeilijker kan worden naarmate het aantal deelnemers toeneemt, wat resulteert in schaalbaarheidsproblemen. En als het voor kwaadwillende actoren gemakkelijk is om zich bij het netwerk aan te sluiten en de activiteiten ervan te beïnvloeden, kan decentralisatie eerder een zwakte dan een kracht worden.

Schaalbaarheid

Schaalbaarheid verwijst naar het vermogen van een blockchain om een ​​groot aantal transacties op schaal af te handelen zonder dat dit gevolgen heeft voor de snelheid, efficiëntie of kosten. Gezien het feit dat de meeste blockchains de ambitie hebben om op mondiale schaal te worden toegepast, moet hun technologie in staat zijn om te gaan met zeer grote aantallen gebruikers die veel transacties verzenden. Maar schaalbaar zijn en tegelijkertijd de andere twee pijlers van decentralisatie en veiligheid behouden, kan lastig zijn.

Denk eens aan de hardware die nodig is voor operators van blockchain-knooppunten. Hoogwaardige hardware verbetert de prestaties van het netwerk en verbetert de schaalbaarheid. Door zulke hoge hardwarestandaarden in te stellen, beperken we echter wie lid kan worden van het netwerk. Minder deelnemers kan een meer gecentraliseerd systeem betekenen. Door schaalbaarheid na te streven, zouden we in wezen compromissen kunnen sluiten op het gebied van decentralisatie.

Net zoals het vergroten van de beveiliging van een blockchain de schaalbaarheid ervan kan verminderen, kan het vergroten van de schaalbaarheid de beveiliging en decentralisatie verminderen.

Decentralisatie

Gedecentraliseerd zijn is wat een blockchain anders maakt dan andere methoden voor het opslaan van gegevens of het faciliteren van transacties. In plaats van dat alle gegevens op één enkele server worden opgeslagen en door de eigenaren worden beheerd, vormen blockchains een vorm van gedistribueerde grootboektechnologie (DLT). Gedistribueerde grootboeken bevatten gegevens op meerdere servers op verschillende geografische locaties. Wat blockchains onderscheidt van andere vormen van DLT is dat de servers, of knooppunten, vaak worden beheerd door onafhankelijke individuen, en dat gegevens continu worden opgeslagen in blokken die een keten met tijdstempel vormen.

Decentralisatie kan een netwerk veiliger maken door elke aanvalsvector of storingspunt te elimineren. Dit brengt echter nieuwe uitdagingen met zich mee, zoals het bereiken van consensus over de gegevensregistratie, wat moeilijker kan worden naarmate het aantal deelnemers toeneemt, wat resulteert in schaalbaarheidsproblemen. En als het voor kwaadwillende actoren gemakkelijk is om zich bij het netwerk aan te sluiten en de activiteiten ervan te beïnvloeden, kan decentralisatie eerder een zwakte dan een kracht worden.

Actuele oplossingen en innovaties

Er zijn veel oplossingen voorgesteld voor het omgaan met het crypto-trilemma dat ontstaat door het balanceren van veiligheid, schaalbaarheid en decentralisatie. De meeste hiervan proberen het probleem op te lossen door wijzigingen door te voeren op het niveau van laag 1 (ook wel de basislaag genoemd) of door tools bovenop de basislaag te gebruiken. bekend als laag-2.

Layer-1-oplossingen

Verbeteringen in het consensusprotocolDe meest alomvattende aanpak voor het oplossen van het blockchain-trilemma is het eenvoudigweg veranderen van het blockchain-trilemma consensusmechanisme waar een netwerk van afhankelijk is. Dit kan bijvoorbeeld worden gedaan door over te stappen van een proof-of-work (PoW)-consensusmodel naar een proof-of-stake (PoS)-model. In plaats van te vertrouwen op miner-nodes om energie-intensieve berekeningen uit te voeren om een ​​netwerk te beveiligen, hebben PoS-netwerken validator-nodes nodig om tokens gedurende een bepaalde periode te vergrendelen of te “stakeren”. Ethereum onderging dit proces eind 2022, bekend als de fusie.

sharding, ook wel horizontaal partitioneren genoemd, is een methode voor databasebeheer waarbij gegevens in stukken of scherven worden opgedeeld en op verschillende locaties worden opgeslagen. Door delen van de gegevens van een blockchain op te splitsen over verschillende knooppunten, kan er meer ruimte worden vrijgemaakt voor parallelle verwerking van transacties. Normaal gesproken moet elk volledig knooppunt in een blockchain de dataset van de hele keten opslaan, vanaf het eerste transactieblok tot het meest recente. Maar bij sharding hoeft dit niet het geval te zijn.

Door de gegevens van de blockchain in kleinere stukjes op te splitsen, kan elk knooppunt meer transacties verwerken, wat een grotere schaalbaarheid betekent.

Layer-2-oplossingen

Veel van de meest populaire voorstellen voor het oplossen van het blockchain-trilemma komen niet voor op de basislaag van blockchains, maar eerder op laag-2-oplossingen. Het werken aan de tweede laag kan een manier bieden om de schaalbaarheid te vergroten en tegelijkertijd de decentralisatie en veiligheid van de hoofdketen, die ongewijzigd blijft, te behouden.

• Geneste blockchains gebruik een structuur die bestaat uit een hoofdketen met verschillende secundaire ketens. Hierdoor kunnen ketens met elkaar samenwerken. De hoofdketen richt zich op het toekennen van taken en het controleren van parameters, terwijl de secundaire ketens transacties kunnen verwerken. OMG Plasma is een voorbeeld van een laag-2 die een geneste blockchain bovenop Ethereum's laag-1 gebruikt voor grotere schaalbaarheid.
• Staatskanalen bieden deelnemers een manier om direct buiten de keten transacties uit te voeren, waarbij de basislaag als uiteindelijke scheidsrechter van transacties fungeert. Gebruikers openen een off-chain kanaal door het gebruik van een transactie met meerdere handtekeningen op de blockchain. Kanalen kunnen vervolgens worden gesloten, waarbij de afwikkeling direct in de keten plaatsvindt. Lightning Network van Bitcoin is een voorbeeld van een toestandskanaallaag-2.
• zijketens werken als onafhankelijke blockchains die parallel aan de basislaag lopen. Ze gebruiken hun eigen consensusmethoden, die een grotere schaalbaarheid mogelijk maken, zoals eerder vermeld. Eén nadeel is dat een zijketen niet profiteert van de veiligheid van de basislaag, waardoor potentiële kwetsbaarheden ontstaan. Veelhoek, Polkadot, Cosmos en Avalanche zijn enkele voorbeelden van populaire projecten die gebruik maken van sidechains.

Gevolgen voor de toekomst

Naarmate het cryptolandschap evolueert, zal de adoptie van op blockchain gebaseerde betalingen en technologie de mainstream blijven doorbreken.

Ethereum Layer-2's zien er al over zes keer zoveel transacties als de Ethereum-basislaag. Sinds BitPay ondersteuning voor Lightning Network-transacties heeft toegevoegd, hebben we dit bovendien maandelijks gezien Lightning-transacties bijna verdrievoudigd in minder dan 10 maanden, waarbij het potentieel van off-chain oplossingen wordt getoond.

De cryptogemeenschap blijft standvastig in haar streven om het trilemma aan te pakken en streeft naar een harmonieuze mix van decentralisatie, schaalbaarheid en veiligheid. Vooral op het gebied van cryptocurrency-betalingen ziet de toekomst er veelbelovend uit. Met collectieve inspanning en vindingrijkheid staan ​​we op de rand van het hervormen van het financiële paradigma. Blijf ons volgen, want het beste moet nog komen.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://bitpay.com/blog/the-crypto-trilemma/