Это концепция, разработанная Виталиком Бутериным, который предположил, что любой разработчик столкнется с 3 основными проблемами при попытке построить блокчейн. В конце концов, они пожертвуют одним из этих аспектов ради двух других.
В частности, речь идет о следующих вопросах:
- Децентрализация: вместо того, чтобы блокчейн управлялся одним субъектом, блокчейн распределяет управление между всеми его участниками.
- Безопасность: блокчейн должен иметь защитные меры для предотвращения атак злоумышленников на эту сеть.
- Масштабируемость: эти разработки должны быть способны поддерживать большое количество транзакций, чтобы они выполнялись своевременно и имели низкие комиссии.
Лучший способ понять эту проблему и трудности, которые она представляет — проанализировать каждый аспект, описанный выше, по отдельности.
- ДЕЦЕНТРАЛИЗАЦИЯ
Основное правило: децентрализация лежит в основе технологии блокчейн и проектов, которые работают на ее основе.
Устранение факта наличия центральной организации, контролирующей все, позволяет избежать посредников, что очень выгодно для пользователей.
Например, платформы DeFi исключают банки и финансовые учреждения. Это способствует лучшему распределению прибыли между людьми, которые участвуют в этих финансовых инструментах, устраняя комиссионные, которые берут третьи лица.
Это также помогает избежать цензуры, поскольку никто не контролирует, что можно или нельзя делать, или говорить, что обеспечивает большую свободу самовыражения.
Однако большая децентрализация означает использование алгоритмов консенсуса, таких как Proof of Work (PoW). Чем больше децентрализация, тем меньше масштабируемость блокчейна.
Все участвующие пользователи имеют равные полномочия и не могут контролироваться другими. Изменения вносятся при консенсусе большинства членов сообщества.
● Преимущества
- Чем более децентрализованной является сеть, тем более безопасной она становится.
- Чем больше узлов работает, тем меньше у них энергии и тем больше ресурсов требуется для выполнения атаки 51%.
● Недостатки
- Тот факт, что изменения происходят благодаря большинству, не означает, что принятые решения всегда являются лучшими. Сообщество может ошибиться и направить сеть по противоречивому пути.
- Большинство протоколов используют Proof of Work для достижения этой децентрализации. Для его работы требуется много энергии, что не то же самое, что сказать, что он тратит энергию, и у него очень низкий TPS, что делает невозможным его масштабирование, по крайней мере, на первом уровне.
БЕЗОПАСНОСТЬ
Если мы хотим увеличить количество транзакций, которые могут быть добавлены в блокчейн, необходимо уменьшить распределение узлов, как по количеству, так и географически.
Проблема заключается в том, что этот тип решения имеет тенденцию к централизации, что снижает безопасность. Если это PoW, атаки на 51% более вероятны, так как требования к контролю мощности майнинга гораздо ниже.
Если злоумышленнику удастся превысить 51% мощности майнинга сети, он сможет манипулировать транзакциями, что имеет тесную связь с ценой его токена или криптовалюты.
Подобный случай произошел с Ethereum Classic (ETC), который является форком Ethereum, который подвергся одной из таких атак, что сильно повлияло на его сеть.
В таких ситуациях хакер может манипулировать информацией или совершить атаку с двойным расходованием средств, что и произошло с компанией ETC. Результатом стала потеря миллионов долларов и демонстрация того, почему безопасность так важна.
Этот аспект является основополагающим для работы сети блокчейн. Без защиты любой может изменить информацию по своему усмотрению и сделать проект непригодным для использования. Это возможно, если они получат контроль над большей частью мощности сети.
● Недостатки
- Проблема защиты блокчейн заключается в том, что для этого требуется много ресурсов. Когда речь идет о PoW, майнерам необходимо использовать большое оборудование для майнинга и много энергии, чтобы обеспечить его безопасность. Это также приводит к тому, что страдает масштабируемость.
МАСШТАБИРУЕМОСТЬ
Масштабируемость в этой отрасли означает способность блокчейна обрабатывать транзакции сейчас и в будущем.
Этот аспект часто рассматривается как показатель принятия криптовалют. Потому что если все больше людей начнут использовать эту систему, ей нужно будет подтверждать все эти новые транзакции.
Проблема в том, что при увеличении масштабируемости приходится жертвовать децентрализацией и безопасностью. Если этот аспект не будет решен, то блокчейну будет трудно конкурировать с более традиционной формой оплаты, такой как кредитные карты.
Это, несомненно, является серьезной проблемой для таких криптовалют, как Bitcoin или Ethereum, которым в какой-то степени удалось решить первые два пункта, но не последний. Позже мы увидим, какие возможности для достижения этой цели существуют. Это позволяет сетям подтверждать огромное количество транзакций, сохраняя при этом низкие комиссии.
Речь идет не только о денежных операциях, но и о других видах транзакций, которые необходимы для функционирования других приложений. Это касается видеоигр, социальных платформ, обмена сообщениями, потокового видео, финансовых инструментов и т.д.
● Недостатки
- Для достижения этой цели разработчикам приходится жертвовать безопасностью и децентрализацией, чтобы иметь возможность масштабироваться. Самые крайние случаи - это частные блокчейны компаний, которые оставляют в стороне самый важный аспект этих технологий - децентрализацию.
Решение трилеммы блокчейна
Когда речь идет о решении проблемы, связанной с невозможностью рассчитывать на эти три аспекта, можно пойти двумя путями. С одной стороны, те, кто пытается сделать это на уровне 1, в то время как другие стремятся устранить свои недостатки с помощью решений уровня 2.
● УРОВЕНЬ 1
Когда мы говорим об уровне 1, мы имеем в виду основной блокчейн криптовалюты - Bitcoin или Ethereum. Здесь можно попробовать несколько способов, хотя и с разными результатами.
1. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОТОКОЛА КОНСЕНСУСА
Одним из протоколов консенсуса, о котором мы уже говорили, является Proof of Work, который используется в нескольких известных криптовалютах.
Более того, мы видели, что, хотя он очень безопасен, он также может быть очень медленным. Доказательством этого является TPS биткойна, максимальный предел которого составляет 7.
Это заставило некоторые криптовалюты, такие как Ethereum, искать пути совершенствования алгоритма консенсуса и пробовать другие решения, такие как Proof of Stake (PoS). Разница с первой заключается в том, что не нужно решать криптографическую задачу, но в этой модели есть валидаторы, которые отвечают за добавление транзакций в блоки.
Ожидается, что благодаря этому возможности Ethereum значительно возрастут, но пока неясно, не пострадают ли от этого децентрализация и безопасность. Это связано с тем, что валидаторы должны поставить на карту множество эфиров, чтобы работать как единое целое, оставив для этого лишь небольшую группу.
2. SHARDING
Шардинг не является концепцией блокчейна, а пришел из распределенных баз данных, но он стал очень популярным решением для масштабирования первого уровня.
Идея этой разработки заключается в том, что транзакции делятся на небольшие фрагменты, называемые "осколками". Они параллельно обрабатываются сетью, одновременно выполняя проверку транзакций. Это позволяет сделать так, что вместо того, чтобы каждый узел содержал историю блокчейна, которая распределяется между несколькими узлами.
Ethereum 2.0 - один из самых важных проектов в этом секторе, который работает над этим решением, наряду с другими цепочками, такими как Zilliqa, Tezos и Qtum.
Хотя эта идея не совсем надуманная, она создает некоторые проблемы, поскольку, разделив работу по проверке на несколько узлов, мы также сделаем то же самое с мощностью хеширования, если это алгоритм PoW.
3. УРОВЕНЬ 2
Уровень 2 - это любое решение, которое не работает на самой блокчейн, а делает это извне, но тесно взаимодействует с блокчейн. Примером может служить сеть Bitcoin Lightning Network, которая работает вне блокчейна Bitcoin (уровень 1) в собственной сети узлов (уровень 2).
Таких решений становится все больше, примером чему может служить вышеупомянутое решение. Они обеспечивают практически мгновенную скорость транзакций и очень низкие комиссии. Все это при использовании безопасности криптовалютного майнинга блокчейна, из которого они получены.
4. ВЛОЖЕННЫЕ БЛОКЧЕЙНЫ
Вложенный блокчейн - это сеть, в которой основной блокчейн задает параметры для остальной части сети. Здесь выполнение происходит на вторичных цепях.
Строится несколько ярусов, которые соединяются по принципу "родитель-ребенок" с основной цепочкой. Родительская цепочка делегирует работу дочерним цепочкам, которые выполняют обработку и возвращают информацию родительской цепочке. Родительский блокчейн не предпринимает никаких действий, пока не возникнет какой-либо спор, требующий разрешения.
Примером такого решения является проект OMG Plasma, представляющий технологию второго уровня Ethereum, призванную обеспечить более быстрые и дешевые транзакции, чем те, которые сейчас проводятся через Ethereum.
Снимается часть обработки с основной цепи, что дает ей возможность работать лучше и больше масштабироваться.
5. Государственные каналы
Состояния канала позволяют двум цепочкам общаться между собой с помощью различных механизмов, в результате чего основной блокчейн работает более эффективно.
Изменение состояния канала не требует от майнеров подтверждения транзакций. Для учета этих изменений состояния требуется только использование транзакций с несколькими подписями или смарт-контрактов.
Только когда мы достигли последнего изменения состояния, оно, наконец, отправляется майнерам для подтверждения, в результате чего все промежуточные изменения, которые были сделаны, становятся реальностью на главной цепи.
Liquid Raiden, Celer и Ligntning - вот некоторые примеры таких решений, которые стремятся вывести транзакции из основных цепей для работы в сетях второго уровня.
6. БОКОВЫЕ ЦЕПИ
Сайдчейн - это блокчейн, который используется для обработки большого количества транзакций. Они имеют механизм консенсуса, не зависящий от исходной цепочки, что может быть более оптимальным.
Здесь полезные токены используются как часть механизма передачи информации между сайдчейном и основной цепочкой. Где основная цепочка отвечает за безопасность и разрешение споров, а побочная цепочка - за обработку больших объемов информации.
В чем-то они схожи с государственными изменениями, но различия существенны. Транзакции на сайдчейнах не являются частными между участниками, они публично регистрируются. Более того, проблемы безопасности побочных цепочек не влияют на основную или другие цепочки.
Проблема с ними в том, что для их создания требуется много усилий и ресурсов.
Заключение
Безопасность, масштабируемость и децентрализация - это то, чем должен обладать блокчейн. Именно поиск этого решения, а вернее баланса между ними, является проблематичным, и является трилеммой блокчейна. При попытке улучшить одно, страдает второе и третье. Так же, как улучшение последнего приводит к ухудшению масштабируемости.
Проекты обычно стараются сосредоточиться на двух из трех элементах, поскольку решить их все одновременно на основном блокчейне оказалось очень сложно.
Идеальным вариантом является поиск решения второго уровня, которое устранит эту проблему. Таким образом, мы сможем добиться масштабируемости этих решений, в то время как первый уровень позаботится о безопасности и децентрализации.
