Crypto Trilemma Explained: Problems & Solutions [2023] | BitPay

Blockkedjor kan möjliggöra säker, tillståndslös, decentraliserad lagring av information och underlätta transaktioner. Men dessa distribuerade databaser tenderar att möta begränsningar inom minst ett av tre viktiga områden: säkerhet, skalbarhet eller decentralisering.

De utmaningar som presenteras genom att försöka balansera dessa aspekter av blockkedjeteknologi har kommit att kallas "blockkedjetrilemmat".

Här förklaras blockchain-trilemmat.

Vad är blockchain-trilemmat?

Blockchain-trilemmat, en term vars mynt har krediterats Ethereums medgrundare Vitalik Buterin, beskriver de svårigheter som utvecklare möter när de skapar en blockchain-arkitektur som är säker och skalbar samtidigt som den förblir decentraliserad.

Titta på Bitcoin blockchain, till exempel. Bitcoins nätverk är det säkraste i världen, med en hash rate över 460 Exahash per sekund. Ingen känd dator i världen kunde knäcka Bitcoins proof-of-work-kryptering. Och med tusentals oberoende nodoperatörer över hela världen förblir nätverket decentraliserat och därför svårare att attackera.

Men när det kommer till transaktioner är basskiktet i Bitcoin knappast skalbart. Nätverket kan bara hantera cirka 7 transaktioner per sekund (TPS).

Varje metod för att öka TPS-hastigheten skulle leda till minskningar av antingen säkerhet eller decentralisering, eller båda.

I en eller annan utsträckning står alla blockkedjor inför ett liknande scenario: de utmärker sig på vissa områden medan de kommer till korta på andra.

Förstå de tre pelarna i blockchain

För att förstå blockkedjetrilemmat måste vi först bekanta oss med blockkedjeteknologins grundpelare, som inkluderar 1) säkerhet, 2) skalbarhet och 3) decentralisering.

Säkerhet

Säkerhet är av yttersta vikt när det kommer till blockchain. Om en angripare kan manipulera redovisningen kommer den inte längre att ha integritet och kommer att anses vara opålitlig och värdelös.

Decentralisering gör blockkedjor säkra genom att göra dem svårare att attackera. Att ta ner ett nätverk skulle innebära att ta ner alla dess noder, eller åtminstone kontrollera en majoritet av dem. Men samtidigt kan att uppnå säkerhet vara en utmaning för ett system som inte har någon central kontrollpunkt, eftersom skydd inte kan läggas i händerna på en enda person eller enhet.

Ett av de vanligaste sätten att attackera ett blockkedjenätverk är genom vad som kallas en 51%-attack. Om någon kan ta kontroll över majoriteten av ett nätverks noder kan de ändra huvudboken. Detta kan möjliggöra dubbla utgifter för transaktioner, radering av tidigare transaktioner eller annan manipulation av data för att passa angriparens behov. Ethereum Classic (ETC), den ursprungliga Ethereum-kedjan, har lidit flera 51% attacker, till exempel.

Lika viktigt som säkerhet är, förblir den intrasslad med de andra två aspekterna av blockkedjans trilemma: skalbarhet och decentralisering. Att förbättra säkerheten leder ofta till en minskning av dessa andra komponenter i en blockchain.

skalbarhet

Skalbarhet hänvisar till en blockchains förmåga att hantera en stor mängd transaktioner i stor skala utan att påverka hastighet, effektivitet eller avgifter. Med tanke på att de flesta blockkedjor har ambitioner att bli adopterade i global skala, måste deras teknik kunna hantera ett väldigt stort antal användare som skickar massor av transaktioner. Men att vara skalbar och samtidigt behålla de andra två pelarna decentralisering och säkerhet kan vara svårt att uppnå.

Tänk på den hårdvara som behövs för blockchain-nodoperatörer. Högkvalitativ hårdvara ökar nätverkets prestanda, vilket förbättrar skalbarheten. Men genom att sätta så branta hårdvarustandarder begränsar vi vem som kan ansluta sig till nätverket. Färre deltagare kan innebära ett mer centraliserat system. I huvudsak, genom att jaga skalbarhet, kan vi kompromissa med decentralisering.

Precis som att öka en blockchains säkerhet kan minska dess skalbarhet, kan ökad skalbarhet minska säkerheten och decentraliseringen.

Decentralisering

Att vara decentraliserad är det som gör en blockkedja annorlunda än andra metoder för att lagra data eller underlätta transaktioner. Istället för att all data lagras på en enda server och kontrolleras av dess ägare, utgör blockkedjor en form av distribuerad ledgerteknik (DLT). Distribuerade reskontra innehåller data på flera servrar över olika geografiska platser. Det som skiljer blockkedjor från andra former av DLT är att servrarna, eller noderna, ofta drivs av oberoende individer, och data lagras kontinuerligt i block som bildar en tidsstämplad kedja.

Decentralisering kan göra ett nätverk säkrare genom att eliminera varje enskild attackvektor eller felpunkt. Detta för dock med sig nya utmaningar, såsom att uppnå konsensus om dataregistreringen, vilket kan bli svårare när antalet deltagare ökar, vilket leder till skalbarhetsproblem. Och när det är lätt för illvilliga aktörer att ansluta sig till nätverket och påverka dess verksamhet, kan decentralisering förvandlas till en svaghet snarare än en styrka.

skalbarhet

Skalbarhet hänvisar till en blockchains förmåga att hantera en stor mängd transaktioner i stor skala utan att påverka hastighet, effektivitet eller avgifter. Med tanke på att de flesta blockkedjor har ambitioner att bli adopterade i global skala, måste deras teknik kunna hantera ett väldigt stort antal användare som skickar massor av transaktioner. Men att vara skalbar och samtidigt behålla de andra två pelarna decentralisering och säkerhet kan vara svårt att uppnå.

Tänk på den hårdvara som behövs för blockchain-nodoperatörer. Högkvalitativ hårdvara ökar nätverkets prestanda, vilket förbättrar skalbarheten. Men genom att sätta så branta hårdvarustandarder begränsar vi vem som kan ansluta sig till nätverket. Färre deltagare kan innebära ett mer centraliserat system. I huvudsak, genom att jaga skalbarhet, kan vi kompromissa med decentralisering.

Precis som att öka en blockchains säkerhet kan minska dess skalbarhet, kan ökad skalbarhet minska säkerheten och decentraliseringen.

Decentralisering

Att vara decentraliserad är det som gör en blockkedja annorlunda än andra metoder för att lagra data eller underlätta transaktioner. Istället för att all data lagras på en enda server och kontrolleras av dess ägare, utgör blockkedjor en form av distribuerad ledgerteknik (DLT). Distribuerade reskontra innehåller data på flera servrar över olika geografiska platser. Det som skiljer blockkedjor från andra former av DLT är att servrarna, eller noderna, ofta drivs av oberoende individer, och data lagras kontinuerligt i block som bildar en tidsstämplad kedja.

Decentralisering kan göra ett nätverk säkrare genom att eliminera varje enskild attackvektor eller felpunkt. Detta för dock med sig nya utmaningar, såsom att uppnå konsensus om dataregistreringen, vilket kan bli svårare när antalet deltagare ökar, vilket leder till skalbarhetsproblem. Och när det är lätt för illvilliga aktörer att ansluta sig till nätverket och påverka dess verksamhet, kan decentralisering förvandlas till en svaghet snarare än en styrka.

Aktuella lösningar och innovationer

Det har funnits många föreslagna lösningar för att hantera kryptotrilemmat som uppstår genom att balansera säkerhet, skalbarhet och decentralisering. De flesta av dessa försöker lösa problemet genom att implementera ändringar på antingen nivå 1 (aka baslager) eller genom att använda verktyg ovanpå basskiktet, känd som lager-2.

Layer-1 lösningar

Förbättringar av konsensusprotokoll: Det mest omfattande tillvägagångssättet för att lösa blockchain-trilemmat är att helt enkelt ändra konsensusmekanism som ett nätverk förlitar sig på. Detta kan göras genom att växla från en proof-of-work (PoW) konsensusmodell till en proof-of-stake (PoS) modell, till exempel. Istället för att förlita sig på miner-noder för att utarbeta energikrävande beräkningar för att säkra ett nätverk, kräver PoS-nätverk valideringsnoder för att låsa upp eller "satsa" tokens under en viss tidsperiod. Ethereum gick igenom denna process i slutet av 2022, känd som Sammanfogningen.

Sharding, även känd som horisontell partitionering, är en metod för databashantering som går ut på att dela upp data i bitar, eller skärvor, och lagra dem på olika platser. Genom att dela upp delar av en blockchains data mellan olika noder kan mer utrymme frigöras för parallell bearbetning av transaktioner. Vanligtvis måste varje fullständig nod i en blockkedja lagra datamängden för hela kedjan, från dess första block av transaktioner till dess senaste. Men med skärning behöver detta inte vara fallet.

Att bryta upp blockkedjans data i mindre bitar resulterar i att varje nod kan bearbeta fler transaktioner, vilket innebär större skalbarhet.

Layer-2 lösningar

Många av de mest populära förslagen för att lösa blockkedjetrilemmat förekommer inte på basskiktet av blockkedjor, utan snarare på lager-2-lösningar. Att arbeta på det andra lagret kan ge ett sätt att öka skalbarheten samtidigt som decentraliseringen och säkerheten i huvudkedjan bevaras, som förblir oförändrad.

• Kapslade blockkedjor använda en struktur som involverar en huvudkedja med flera sekundära kedjor. Detta gör det möjligt för kedjor att arbeta i tandem med varandra. Huvudkedjan fokuserar på att tilldela uppgifter och kontrollera parametrar, medan de sekundära kedjorna kan behandla transaktioner. OMG Plasma är ett exempel på ett lager-2 som använder en kapslad blockkedja ovanpå Ethereums lager-1 för större skalbarhet.
• Statliga kanaler tillhandahålla ett sätt för deltagarna att göra transaktioner direkt utanför kedjan, med basskiktet som slutlig beslutare av transaktioner. Användare öppnar en kanal utanför kedjan genom att använda en multisignaturtransaktion på blockkedjan. Kanaler kan sedan stängas, med avveckling direkt på kedjan. Bitcoin's Lightning Network är ett exempel på ett tillståndskanallager-2.
• sidokedjor fungerar som oberoende blockkedjor som löper parallellt med basskiktet. De använder sina egna konsensusmetoder, vilket kan möjliggöra större skalbarhet, som nämnts tidigare. En nackdel är att en sidokedja inte drar nytta av säkerheten i sitt baslager, vilket skapar potentiella sårbarheter. Polygon, Polkadot, Cosmos och Avalanche är några exempel på populära projekt som använder sidokedjor.

Konsekvenser för framtiden

Allt eftersom kryptolandskapet utvecklas kommer antagandet av blockkedjebaserade betalningar och teknik att fortsätta att bryta igenom mainstream.

Ethereum lager-2 ser redan om sex gånger så många transaktioner som Ethereums basskikt. Dessutom, eftersom BitPay har lagt till stöd för Lightning Network-transaktioner, har vi sett varje månad Blixttransaktioner nästan tredubblas på mindre än 10 månader, vilket visar potentialen hos lösningar utanför kedjan.

Kryptogemenskapen förblir orubblig i sin strävan efter att ta itu med trilemma och strävar efter en harmonisk blandning av decentralisering, skalbarhet och säkerhet. Framtiden ser lovande ut, särskilt när det gäller betalningar med kryptovaluta. Med kollektiv ansträngning och uppfinningsrikedom är vi på väg att omforma det finansiella paradigmet. Håll utkik, för det bästa väntar ännu.

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Platoesg. Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
• PlatoHealth. Biotech och kliniska prövningar Intelligence. Tillgång här.
• Källa: https://bitpay.com/blog/the-crypto-trilemma/