Kopsavilkums

Ir ierobežots darījumu skaits, ko blokķēde var apstrādāt sekundē. Piemēram, Bitcoin tīkls var apstrādāt aptuveni septiņus darījumus sekundē. Pēc tam, kad blokķēdes tehnoloģija tiks plaši izmantota, datu apstrādes iespējas un ātrums tiks ievērojami uzlabots, un lietotāju skaita pieaugums nepalēninās tīkla darbību un nepalielinās izmaksas. Tomēr daudzu decentralizētu tīklu projektēšanas pamatprincipi ir vērsti uz mērogojamības uzlabošanu, bieži vien uz decentralizācijas vai drošības rēķina. Šī ir tā sauktā "blokķēdes trilemma". Izstrādātāji eksperimentē ar dažādiem vienprātības mehānismiem, kā arī mērogojamības risinājumiem, piemēram, sadalīšanu, sānu ķēdēm un stāvokļa kanāliem, cerot atrisināt šo problēmu.

Ievads

Īsāk sakot, blokķēde ir izplatīta digitālā datu bāze. Datu gabali ir sakārtoti hronoloģiskā secībā. Bloki tiek savienoti, izmantojot kriptogrāfiskos pierādījumus, un nodrošināti. Šī tehnoloģija ir ieviesta dažādās nozarēs, un tā jau maina mūsu darba un dzīves veidu.

Ideja ir tāda, ka līdz ar drošu, decentralizētu blokķēžu parādīšanos cilvēki var uzturēt pasauli, nepaļaujoties uz trešo pušu tīkliem vai tirgiem. Tomēr eksperti parasti uzskata, ka, ja šī tehnoloģija tiek popularizēta plašā mērogā, vispirms ir jāatrisina galvenā problēma, proti, daudz apspriestā "blokķēdes trīskāršā paradoksa" problēma.

Šo terminu popularizēja Ethereum līdzdibinātājs Vitaliks Buterins. Lai saprastu šo koncepciju, vispirms ir jāzina trīs galvenie blokķēdes elementi: decentralizācija, drošība un mērogojamība. Jēdziens "Blockchain Trilemma" attiecas uz blokķēdes grūtībām sasniegt šo trīs atribūtu optimālo līmeni vienlaikus. Viena atribūta palielināšanās bieži noved pie cita atribūta samazināšanās.

Šajā rakstā tiks pētīti trīs galvenie trilemmas elementi un tie detalizēti paskaidroti pa vienam. Padziļināta diskusija par katru elementu un to, kā tas savienojas viens ar otru, palīdzēs padziļināt mūsu izpratni par to, kā un kāpēc pastāv blokķēdes trilemma. Šajā rakstā tiks uzsvērti arī vairāki izstrādātāju ieteiktie risinājumi.

Kas ir decentralizācija?

Bitcoin, tāpat kā citi līdzīgi blokķēdes tīkli, pēc konstrukcijas ir decentralizēti. Šāda veida tīkla vispārējo arhitektūru nepārvalda indivīds vai viena organizācija, bet tā ir decentralizēta. Tīkla līmenis ir atvērts visiem dalībniekiem. Rezultātā kontrole ir pilnībā decentralizēta, nevis vienas vienības rokās. Ikvienam ir piekļuve vieniem un tiem pašiem datiem. Ja kāds mēģina apkrāpt sistēmu, manipulējot ar ierakstiem pēc savas gribas, citi dalībnieki var noraidīt kļūdainos datus.

Šī darbība ir diezgan tehniska. Ņemsim par piemēru Bitcoin tīklu, kas neietver trešās puses kontroli. Mēs to salīdzinām ar paļaušanos uz bankām finanšu sistēmā. Bankas veicina uzticēšanos starp darījumos iesaistītajām pusēm un nodrošina, ka visi ieraksti tiek pareizi uzturēti. Tomēr Bitcoin blokķēde koplieto datus ar visiem tīkla dalībniekiem, lai nodrošinātu, ka dati tiek pārbaudīti pirms to pievienošanas digitālajai datubāzei. Rezultāts ir sistēma, kurai nav nepieciešama trešās puses iejaukšanās.

Decentralizācija nodrošina tā saukto Web3 iespēju. Mūsu pašreizējais internets ir Web2 stadijā. Visas Web2 vietnes un lietojumprogrammas kontrolē lielākie uzņēmumi, taču saturu veido lietotāji. Web3 ir nākamā attīstības tendence. Web3 internetā cilvēki kontrolē savus datus un tiešsaistes dzīvi ar decentralizētas blokķēdes tehnoloģijas palīdzību. )

Tomēr jāatzīmē, ka veids, kā šīs sadalītās sistēmas darbojas, prasa lielam dalībnieku skaitam, lai vienotos par visu datu derīgumu, kas prasa informācijas koplietošanu un apstrādi, tādējādi radot lēnāku darījumu laiku. Tāpēc blokķēdei ir jāmēro, t.i., jāspēj apstrādāt vairāk datu ar lielāku ātrumu. Mēs to turpināsim, kad apspriedīsim mērogojamību.

Turklāt, lai panāktu decentralizāciju, vispirms ir jānodrošina pamatā esošās blokķēdes drošība. Ja blokķēdei trūkst drošības, noziedzniekiem būs iespēja manipulēt ar datiem. Tas noved pie trilemmas otrās daļas: drošības.

Kas ir blokķēdes drošība?

Neatkarīgi no tā, cik decentralizēta ir blokķēde, tā nepalīdzēs, ja tai trūkst drošības. Izturīgam blokķēdes tīklam jābūt izturīgam pret ļaunprātīgu subjektu uzbrukumiem. Centralizētās sistēmas ir slēgtas, tādējādi nodrošinot drošību. Pārzinis var nodrošināt, ka dati netiek traucēti. Bet kā panākt drošību decentralizētā sistēmā, kurā var piedalīties ikviens?

Šī ir sarežģīta tēma. Atgriezīsimies pie Bitcoin un tā decentralizētās blokķēdes drošības kā piemēra. Bitcoin blokķēdē tiek izmantota kriptogrāfijas un tīkla vienprātības mehānisma kombinācija, ko sauc par darba pierādījumu (PoW). No kriptogrāfijas viedokļa katram blokam ir ciparparaksts jeb "jaucējs". Jebkuras modifikācijas maina bloka jaucējfunkciju, tāpēc katrs datu bloks ir savienots tā, lai to nevarētu mainīt. Jebkuru mēģinājumu mainīt datus ātri atpazīst pārējais tīkls.

Savu lomu tajā spēlē arī darba pierādījuma vienprātības mehānisms, kas efektīvi nodrošina kriptovalūtu virsgrāmatas drošību. Izpratne par darba pierādījumu ir liela nozīme pati par sevi, taču šī raksta vajadzībām atcerieties, ka tīkla dalībnieki var tikai apstiprināt jaunus darījumus un pievienot tos virsgrāmatai, veicot “ieguves” darbību. Tas ietver skaitļošanas jaudas izmantošanu, lai atrisinātu sarežģītas matemātiskas problēmas. Aprēķinu procesā šiem datoriem ir jāveic liels skaits jaukšanas funkciju. Lai gan darba pierādīšanas mehānisms ir drošs, tas ir salīdzinoši lēns, kas rada mērogojamības problēmas.

Ņemiet vērā arī to, ka jo vairāk dalībnieku (mezglu) tīklā, jo drošāks ir tīkls. Jo lielāks dalībnieku skaits, jo grūtāk sliktiem dalībniekiem iegūt kontroli pār sistēmu. Tas ietver tā saukto "51% uzbrukumu". Šīs koncepcijas vispārīgā nozīme ir tāda, ka, ja viena vienība (vai noziedznieku grupa) kontrolē vairāk nekā 50% no visa blokķēdes tīkla jaukšanas ātruma, viņi var patvaļīgi apgāzt konsensu un manipulēt ar ķēdes datiem, piemēram, kā dubultu tēriņu marķieri. )

Īsāk sakot, drošība ir blokķēdes panākumu pamatā. Bez drošības un uzbrucēju pārņemšanas pēc vēlēšanās blokķēde ir bezvērtīga.

Kas ir mērogojamība?

Mērogojamība attiecas uz mērķi izveidot blokķēdi, lai palielinātu darījumu ātrumu sekundē. Ja blokķēdes tehnoloģijai ir jākalpo plašākai sabiedrībai vai miljardiem lietotāju, paplašināšanās ir obligāta. Tomēr daudzi blokķēdes joprojām cīnās ar to. )

Iemesls ir tāds, ka decentralizācija un drošība ir blokķēdes pamatjautājumi, un tāpēc tiem vienmēr ir jāpievērš īpaša uzmanība. Decentralizācija ir blokķēdes filozofijas un mērķu pamatā. Lielākā daļa labi zināmo blokķēžu pieturas pie šī kodola. Kā minēts iepriekš, drošība ir galvenā prasība blokķēdes panākumiem un vērtībai.

Tomēr decentralizācijas un drošības prioritāte padara mērogojamību par izaicinājumu. Darījumu skaits, ko var apstrādāt viena ķēde, ir stingri ierobežots. Centralizētās maksājumu sistēmas, piemēram, Visa, apgalvo, ka tās spēj apstrādāt 24 000 darījumu sekundē, jo tīkls ir slēgts un to neietekmē publiskie mezgli un vienprātība. Salīdzināsim dažādas labi zināmas blokķēdes.

Saskaņā ar Bloomberg 2022. gadā: “Septembrī Bitcoin bija grūti apstrādāt vairāk nekā 7 darījumus sekundē, savukārt otrais populārākais Ethereum tīkls bija ierobežots līdz aptuveni 15 darījumiem sekundē. Salīdzinot ar tradicionālajām tirdzniecības platformām, tas ir tik lēni ka cilvēks šaubās par dzīvi."

Kā minēts iepriekš, darījumu ātrums šajās blokķēdēs ir ierobežots, ņemot vērā veidu, kādā decentralizēta tīkla dalībniekiem ir jāapstrādā informācija, kā arī paša darba pierādījuma vienprātības mehānisma būtība. Ja sabiedrībā arvien vairāk cilvēku sāks izmantot blokķēdes tehnoloģiju, tīkla darījumu apstrādes jauda būs ierobežota, kas novedīs pie tīkla pārslodzes.

Kāpēc pastāv blokķēdes trīskāršais paradokss?

Acīmredzamākais un pamata risinājums iepriekšminētajai problēmai ir tīkla paplašināšana un ātruma palielināšana, samazinot dalībnieku skaitu, kas apstiprina un pievieno tīkla datus. Tomēr šādi rīkojoties, tiek samazināta decentralizācija un kontrole tiek nodota dažu dalībnieku rokās. Mazāks dalībnieku skaits nozīmē lielāku uzbrukuma iespējamību, kas var arī novest pie vājākas drošības.

Tādējādi veidojas trilemma: blokķēdes darbības principa pamatkonstrukcijā divi nepieciešamie decentralizācijas un drošības atribūti ir cieši saistīti, padarot mērogojamību grūti sasniedzamu. Trīs atrodas bēguma un bēguma stāvoklī. Kā mēs varam uzlabot mērogojamību, neapdraudot decentralizāciju, drošību vai abus?

Blockchain Trilemma atrisināšana

Trilemmai nav universāla risinājuma. Ņemot vērā šīs problēmas risināšanas svarīgumu, kopiena ir nākusi klajā ar dažādiem risinājumiem ar daudzsološiem rezultātiem. Ieskicēsim galvenās tendences, lai ikvienam sniegtu priekšstatu par jaunākajiem sasniegumiem šajā jomā.

1. Sadalīšana

Šādi blokķēde vai cita veida datubāze tiek sadalīta mazākos blokķēdes nodalījumos, lai pārvaldītu konkrētus datu segmentus. Šī iestatīšana mazina spiedienu uz vienu ķēdi, lai apstrādātu visas tīkla transakcijas un mijiedarbības. Katrs blokķēdes nodalījums tiek saukts par "shard", un tam ir sava īpaša virsgrāmata. Pēc tam šīs lauskas var apstrādāt darījumus pašas, bet signālu ķēde vai galvenā ķēde pārvalda mijiedarbību starp skaidām. Šīs ir izmaiņas blokķēdes galvenajā tīklā, tāpēc sadalīšana kļūst par 1. slāņa tīklu mērogojamības jauninājumu.

2. Dažādi konsensa mehānismi

Viens no iemesliem, kāpēc Bitcoin tīklā pastāv trīskāršais paradokss, ir veids, kā darba pierādīšana darbojas, lai nodrošinātu drošību. Lai panāktu sistēmas drošību, ir nepieciešami kalnrači, kriptovalūtas algoritmi un milzīga decentralizēta skaitļošanas jauda, ​​taču tie arī noved pie sistēmas lēnas darbības. Citu veidu atrašana, kā nodrošināt vienprātību, ir arī veids, kā atrisināt trilemmu. Tas ir viens no iemesliem, kāpēc Ethereum pārgāja no Proof-of-Work uz Proof-of-Stake (PoS).

Likmes pierādīšanas blokķēdē dalībniekiem, lai piedalītos darījumu pārbaudē, ir jāieliek (bloķēts) savi marķieri, taču nav nepieciešamas augsti specializētas ieguves iekārtas. Ir vienkāršāk un ērtāk pievienot tīklam vairāk pārbaudītāju. Likmes vienprātības mehānismi ir tikai viens no daudzajiem veidiem, kā risināt mērogojamību.

3.Slāņa-2 risinājums

Sadalīšana un dažādi vienprātības mehānismi ir tā sauktie Layer-1 risinājumi, kuru mērķis ir mainīt pamatā esošā tīkla fundamentālo dizainu. Tomēr citi izstrādātāji meklē risinājumus esošajām tīkla struktūrām, cenšoties atrisināt trilemmas problēmu. Citiem vārdiem sakot, viņi uzskata, ka risinājums ir 2. slāņa tīklos jeb "2. slānī". Attiecīgie piemēri ir sānu ķēdes un stāvokļa kanāli.

Sānu ķēdes būtībā ir neatkarīgas blokķēdes, kas savienotas ar galveno ķēdi. Izmantojot šo iestatījumu, līdzekļi var brīvi plūst starp abām ķēdēm. Svarīgi, ka sānu ķēdes var darboties saskaņā ar dažādiem noteikumiem, lai panāktu paātrinājumu un mērogojamību. Tāpat stāvokļa kanāli ir vēl viens veids, kā atbrīvot 1. slāni, noņemot darījumus no galvenās ķēdes. Tā vietā, lai izmantotu atsevišķu ķēdi, valsts kanāli izmanto viedos līgumus, kas ļauj lietotājiem mijiedarboties savā starpā, nepublicējot darījumus blokķēdē. Blokķēdei ir jāreģistrē tikai kanāla sākums un beigas.

Apkopojiet

Blokķēdes trilemma kavē blokķēdes tehnoloģijas potenciālu palīdzēt mainīt pasauli. Ja blokķēdes tīkls var apstrādāt tikai nelielu skaitu darījumu sekundē, lai saglabātu decentralizētu un drošu darbību, būs grūti panākt masveida ieviešanu. Tomēr, spriežot pēc jaunākajiem izstrādātāju piedāvātajiem risinājumiem šīs problēmas risināšanai, blokķēdes tīkli var cerēt uz datu apstrādes iespēju lēcienu nākotnē, ja tie turpinās attīstīt pašreizējos tehnoloģiskos sasniegumus.