Пояснення криптотрілеми: проблеми та рішення [2023] | BitPay

Блокчейни можуть забезпечити безпечне, децентралізоване зберігання інформації без дозволу та полегшення транзакцій. Але ці розподілені бази даних, як правило, стикаються з обмеженнями принаймні в одній із трьох життєво важливих сфер: безпека, масштабованість або децентралізація.

Проблеми, пов’язані зі спробою збалансувати ці аспекти технології блокчейн, стали відомі як «трилема блокчейну».

Ось пояснення трилеми блокчейну.

Що таке трилема блокчейну?

Трилема блокчейну, термін, який приписують співзасновнику Ethereum Віталіку Бутеріну, описує труднощі, з якими стикаються розробники, створюючи безпечну та масштабовану архітектуру блокчейну, залишаючись децентралізованою.

Подивіться, наприклад, на блокчейн Bitcoin. Мережа біткойн є найбезпечнішою у світі, з a швидкість хешу понад 460 Exahash в секунду. Жоден відомий комп’ютер у світі не зміг би зламати шифрування доказу роботи біткойна. А завдяки тисячам незалежних операторів вузлів по всьому світу мережа залишається децентралізованою, а отже її важче атакувати.

Але коли справа доходить до транзакцій, базовий рівень біткойна навряд чи можна масштабувати. Мережа може обробляти лише близько 7 транзакцій на секунду (TPS).

Будь-який метод збільшення швидкості TPS призведе до зниження безпеки або децентралізації, або обох.

У тій чи іншій мірі всі блокчейни стикаються з подібним сценарієм: вони перевершують в одних сферах, а в інших не вистачають.

Розуміння трьох стовпів блокчейну

Щоб зрозуміти трилему блокчейну, ми повинні спочатку ознайомитися з фундаментальними стовпами технології блокчейн, які включають 1) безпеку, 2) масштабованість і 3) децентралізацію.

Безпека

Безпека є надзвичайно важливою, коли йдеться про блокчейн. Якщо зловмисник зможе маніпулювати обліковою книгою, вона більше не матиме цілісності та вважатиметься ненадійною та нікчемною.

Децентралізація робить блокчейни безпечнішими, ускладнюючи атаку. Знищення мережі означає зняття всіх її вузлів або принаймні контроль над більшістю з них. У той же час досягнення безпеки може бути проблемою для системи, яка не має центральної точки контролю, оскільки захист не може бути переданий в руки однієї особи чи організації.

Одним із найпоширеніших способів атаки на мережу блокчейн є так звана атака 51%. Якщо хтось може взяти під контроль більшість вузлів мережі, він може змінити реєстр. Це може призвести до подвійного витрачання транзакцій, стирання попередніх транзакцій або інших маніпуляцій з даними відповідно до потреб зловмисника. Ethereum Classic (ETC), оригінальний ланцюжок Ethereum, постраждав багаторазові напади 51%., Наприклад.

Наскільки важливою є безпека, вона залишається пов’язаною з двома іншими аспектами трилеми блокчейна: масштабованістю та децентралізацією. Підвищення безпеки часто призводить до зменшення цих інших компонентів блокчейну.

масштабованість

Масштабованість означає здатність блокчейну обробляти великий обсяг транзакцій у масштабі без впливу на швидкість, ефективність або комісію. З огляду на те, що більшість блокчейнів мають амбіції бути прийнятими в глобальному масштабі, їх технологія повинна бути в змозі працювати з дуже великою кількістю користувачів, які надсилають багато транзакцій. Але бути масштабованим, зберігаючи інші два стовпи децентралізації та безпеки, може бути важко досягти.

Розглянемо обладнання, необхідне для операторів вузлів блокчейну. Сучасне апаратне забезпечення підвищує продуктивність мережі, підвищуючи масштабованість. Однак, встановлюючи такі жорсткі стандарти апаратного забезпечення, ми обмежуємо, хто може приєднатися до мережі. Менша кількість учасників може означати більш централізовану систему. По суті, гонившись за масштабованістю, ми можемо піти на компроміс щодо децентралізації.

Подібно до того, як підвищення безпеки блокчейну може зменшити його масштабованість, підвищення масштабованості може зменшити безпеку та децентралізацію.

децентралізація

Децентралізація — це те, що відрізняє блокчейн від інших методів зберігання даних або полегшення транзакцій. Замість того, щоб усі дані зберігалися на одному сервері та контролювалися його власниками, блокчейни є формою розподілена технологія логотипу (DLT). Розподілені облікові книги зберігають дані на кількох серверах у різних географічних місцях. Що відрізняє блокчейни від інших форм DLT, так це те, що серверами або вузлами часто керують незалежні особи, а дані постійно зберігаються в блоках, які утворюють ланцюжок із мітками часу.

Децентралізація може зробити мережу більш безпечною, усунувши будь-який один вектор атаки або точку збою. Однак це несе з собою нові виклики, такі як досягнення консенсусу щодо запису даних, що може стати складнішим із збільшенням кількості учасників, що призведе до проблем масштабованості. І коли зловмисникам легко приєднатися до мережі та вплинути на її роботу, децентралізація може перетворитися на слабкість, а не на перевагу.

масштабованість

Масштабованість означає здатність блокчейну обробляти великий обсяг транзакцій у масштабі без впливу на швидкість, ефективність або комісію. З огляду на те, що більшість блокчейнів мають амбіції бути прийнятими в глобальному масштабі, їх технологія повинна бути в змозі працювати з дуже великою кількістю користувачів, які надсилають багато транзакцій. Але бути масштабованим, зберігаючи інші два стовпи децентралізації та безпеки, може бути важко досягти.

Розглянемо обладнання, необхідне для операторів вузлів блокчейну. Сучасне апаратне забезпечення підвищує продуктивність мережі, підвищуючи масштабованість. Однак, встановлюючи такі жорсткі стандарти апаратного забезпечення, ми обмежуємо, хто може приєднатися до мережі. Менша кількість учасників може означати більш централізовану систему. По суті, гонившись за масштабованістю, ми можемо піти на компроміс щодо децентралізації.

Подібно до того, як підвищення безпеки блокчейну може зменшити його масштабованість, підвищення масштабованості може зменшити безпеку та децентралізацію.

децентралізація

Децентралізація — це те, що відрізняє блокчейн від інших методів зберігання даних або полегшення транзакцій. Замість того, щоб усі дані зберігалися на одному сервері та контролювалися його власниками, блокчейни є формою розподілена технологія логотипу (DLT). Розподілені облікові книги зберігають дані на кількох серверах у різних географічних місцях. Що відрізняє блокчейни від інших форм DLT, так це те, що серверами або вузлами часто керують незалежні особи, а дані постійно зберігаються в блоках, які утворюють ланцюжок із мітками часу.

Децентралізація може зробити мережу більш безпечною, усунувши будь-який один вектор атаки або точку збою. Однак це несе з собою нові виклики, такі як досягнення консенсусу щодо запису даних, що може стати складнішим із збільшенням кількості учасників, що призведе до проблем масштабованості. І коли зловмисникам легко приєднатися до мережі та вплинути на її роботу, децентралізація може перетворитися на слабкість, а не на перевагу.

Актуальні рішення та інновації

Було запропоновано багато рішень для вирішення криптотрилеми, яка виникає через балансування безпеки, масштабованості та децентралізації. Більшість із них намагаються вирішити проблему шляхом впровадження змін або на рівні 1 (він же базовий рівень), або за допомогою інструментів поверх базового рівня, відомий як шар-2.

Рішення шару 1

Покращення протоколу консенсусу: Найбільш всеосяжний підхід до вирішення трилеми блокчейну полягає в тому, щоб просто змінити механізм консенсусу на які спирається мережа. Це можна зробити, наприклад, шляхом переходу від консенсусної моделі підтвердження роботи (PoW) до моделі підтвердження частки (PoS). Замість того, щоб покладатися на вузли-майнери для виконання енергоємних обчислень для захисту мережі, мережі PoS вимагають вузли-валідатори для блокування або «ставлення» токенів протягом встановленого періоду часу. Ethereum пройшов цей процес наприкінці 2022 року, відомий як Злиття.

Sharding, також відомий як горизонтальне розділення, — це метод керування базою даних, який включає розбиття даних на частини або сегменти та їх зберігання в різних місцях. Розділивши фрагменти даних блокчейну між різними вузлами, можна звільнити більше місця для паралельної обробки транзакцій. Як правило, кожен повний вузол у блокчейні повинен зберігати набір даних усього ланцюга, від першого блоку транзакцій до останнього. Але з шардингом це не повинно бути так.

Розбиття даних блокчейну на менші частини призводить до того, що кожен вузол може обробляти більше транзакцій, що означає більшу масштабованість.

Рішення шару 2

Багато з найпопулярніших пропозицій щодо вирішення трилеми блокчейну зустрічаються не на базовому рівні блокчейнів, а на рівнях 2. Робота над другим рівнем може забезпечити спосіб підвищення масштабованості, зберігаючи децентралізацію та безпеку основного ланцюга, яка залишається незмінною.

• Вкладені блокчейни використовувати структуру, яка включає головний ланцюг з декількома вторинними ланцюгами. Це дозволяє ланцюгам працювати в тандемі один з одним. Головний ланцюг зосереджений на призначенні завдань і контролі параметрів, тоді як вторинні ланцюги можуть обробляти транзакції. OMG Plasma є прикладом рівня 2, який використовує вкладений блокчейн поверх рівня 1 Ethereum для більшої масштабованості.
• Державні канали надають можливість учасникам здійснювати транзакції безпосередньо поза мережею, причому базовий рівень виступає в якості остаточного арбітра транзакцій. Користувачі відкривають канал поза мережею за допомогою транзакції з кількома підписами в блокчейні. Тоді канали можна закрити, а розрахунок відбуватиметься безпосередньо в ланцюжку. Мережа блискавок Bitcoin є прикладом рівня 2 каналу стану.
• бічні ланцюги працюють як незалежні блокчейни, які працюють паралельно базовому рівню. Вони використовують власні методи консенсусу, які можуть забезпечити більшу масштабованість, як згадувалося раніше. Одним із недоліків є те, що сайдчейн не отримує переваг від безпеки свого базового рівня, створюючи потенційну вразливість. Багатокутник, Polkadot, Cosmos і Avalanche є прикладами популярних проектів, які використовують сайдчейни.

Наслідки на майбутнє

У міру того як криптоландшафт розвивається, впровадження платежів і технологій на основі блокчейнів продовжуватиме прориватися через мейнстрім.

Ethereum layer-2 вже бачить у шість разів більше транзакцій як базовий рівень Ethereum. Крім того, оскільки BitPay додав підтримку транзакцій Lightning Network, ми бачили щомісяця Блискавичні транзакції зросли майже втричі менш ніж за 10 місяців, демонструючи потенціал рішень поза мережею.

Криптоспільнота залишається непохитною у своєму прагненні вирішити цю трилему, прагнучи до гармонійного поєднання децентралізації, масштабованості та безпеки. Особливо у сфері платежів у криптовалюті майбутнє виглядає багатообіцяючим. Спільними зусиллями та винахідливістю ми стоїмо на порозі зміни фінансової парадигми. Залишайтеся з нами, адже найкраще ще попереду.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
• джерело: https://bitpay.com/blog/the-crypto-trilemma/