TL;DR
A blokkláncok csak korlátozott számú tranzakciót tudnak kezelni másodpercenként. A Bitcoin-hálózat például másodpercenként körülbelül hét tranzakciót képes feldolgozni. Ahhoz, hogy a blokklánc technológiát globálisan elfogadják, sokkal több adatot kell tudnia kezelni, méghozzá gyorsabban, hogy több ember használhassa a hálózatot anélkül, hogy az túl lassúvá vagy drágává válna. Számos decentralizált hálózat alapvető felépítése miatt a növekvő skálázhatóság általában csökkenti a decentralizációt vagy a biztonságot. Ez az úgynevezett blokklánc trilemma. A probléma megoldásán dolgozó fejlesztők különböző konszenzusmechanizmusokkal és skálázhatósági megoldásokkal kísérleteznek, mint például a sharding, az oldalláncok és az állapotcsatornák.
Bevezetés
Alapvetően a blokklánc egy elosztott digitális adatbázis. Az adatblokkok időrendi sorrendben vannak rendezve. A blokkok összekapcsolódnak és kriptográfiai bizonyítékokkal vannak biztosítva. E technológiának a különböző iparágakban történő bevezetése már most kihat a munkánkra és életünkre.
Az elképzelés szerint a decentralizált és biztonságos blokkláncok egy olyan világot tesznek lehetővé, ahol a hálózatok vagy piacok működéséhez nem kell harmadik felekre támaszkodnunk. A szakértők azonban többnyire egyetértenek abban, a technológia széleskörű elfogadásához meg kell oldani egy fő problémát. A szóban forgó probléma a „blokklánc trilemma” néven ismert.
Ezt a kifejezést az Ethereum társalapítója, Vitalik Buterin tette népszerűvé. Ahhoz, hogy ez értelmet nyerjen, tisztában kell lennie három különböző tényezővel, amelyek fontosak egy blokkláncban: decentralizáció, biztonság és skálázhatóság. A blokklánc trilemma arra utal, hogy a blokkláncok számára nehéz mindhárom tulajdonság optimális szintjét egyszerre elérni. Az egyik növelése általában egy másik gyengüléséhez vezet.
Ez a cikk a trilemma mindhárom elemét megvizsgálja, és részletesen elmagyarázza, hogy melyik mit jelent. Azáltal, hogy mindegyiket részletesebben áttekintjük, és megnézzük hogyan kapcsolódnak egymáshoz, jobban megérthetjük, hogyan és miért létezik a blokklánc trilemma. A cikk a fejlesztők által javasolt megoldások közül is kiemel néhányat.
Mi az a decentralizáció?
A Bitcoin és a hasonló blokklánchálózatok eleve decentralizáltak. Az egész struktúra olyan, hogy nincs egy konkrét felelős személy vagy szervezet. Inkább decentralizált. A hálózati réteg bárki számára nyitott, aki részt kíván venni benne. Ennek eredményeképpen az irányítás teljes mértékben megoszlik, és nem egy konkrét szervezet kezében van. Mindenki hozzáfér ugyanazokhoz az adatokhoz. Ha valaki megpróbálja átverni a rendszert az adatok öncélú megváltoztatásával, akkor a többi résztvevő elutasítja a hamis adatokat.
Meglehet, hogy ez túl technikai jellegű lesz, de vegyük példának a Bitcoin hálózatot. Nem irányítja harmadik fél. Hasonlítsa ezt a bankok szükségességéhez a pénzügyi rendszerekben. A bankok megkövetelik a bizalmat a tranzakciókat lebonyolító emberek között, és biztosítják az összes nyilvántartás helyes vezetését. A Bitcoin blokklánc azonban megosztja ezeket az adatokat a hálózat minden tagjával, így azok ellenőrizhetők és megerősíthetők, mielőtt bekerülnének a digitális adatbázisba. Az eredmény egy harmadik felek nélkül is működőképes rendszer.
A decentralizáció az úgynevezett Web3 lehetőségét kínálja. Jelenleg a Web2-t használjuk — a mai internetet. Tele van cégek által ellenőrzött, de a felhasználók által készített tartalmakat nyújtó webhelyekkel és alkalmazásokkal. A Web3 a következő lépés. Egy olyan internet, ahol a decentralizált blokklánc technológia kontrollt biztosít az emberek számára a saját adataik és online életük felett.
Egy dolgot azonban meg kell jegyezni: mivel ezek az elosztott rendszerek úgy működnek, hogy számos résztvevőnek meg kell állapodnia az adatok érvényességéről, a tranzakciók feldolgozása lassú lehet az információ megosztásának és feldolgozásának módja miatt. A blokkláncoknak tehát skálázódniuk kell, azaz több adatot kell tudniuk gyorsabb sebességgel kezelni. Erre a pontra még visszatérünk, a skálázhatóság kapcsán.
Ráadásul a decentralizált álom csak akkor teljesül, ha a mögöttes blokkláncok biztonságosak. Ha egy blokklánc nem biztonságos, akkor egy rosszindulatú szereplő átveheti az irányítást, és a saját javára módosíthatja az adatokat. Ez elvezet a trilemma második részéhez: a biztonsághoz.
Mit jelent a blokkláncbiztonság?
Nem számít, mennyire decentralizált egy blokklánc, ha nem biztonságos. Egy jó blokklánchálózatnak ellenállónak kell lennie a rosszindulatú entitások támadásaival szemben. A centralizált rendszerek biztonságát a rendszer zártsága adja. Az irányító fél garantálja, hogy az adatok érintetlenek maradnak. De hogyan érhető ez el egy decentralizált rendszerben, amiben bárki részt vehet?
Ez egy bonyolult téma, de térjünk vissza a Bitcoinhoz, mint a decentralizált blokklánc biztonságának példájához. A Bitcoin blokklánc a kriptográfia és a Proof of Work (PoW) nevű hálózati konszenzusmechanizmus kombinációját használja. A kriptográfia szempontjából minden blokknak van egyfajta digitális aláírása (vagy hash-e). Az egyes adatblokkok úgy vannak összekapcsolva, hogy azokat nem lehet manipulálni, mert bármilyen módosítás megváltoztatná a blokk hash értékét. Az adatok megváltoztatására tett kísérletet a hálózat többi résztvevője hamar észrevenné.
A PoW konszenzusmechanizmus a kirakós játék egy másik része. Segít biztosítani a kriptovaluta főkönyvét. A Proof of Work magyarázata egy külön cikket kapott, de itt is meg kell említenünk, hogy a hálózat tagjai csak bányászat által tudnak új tranzakciókat ellenőrizni és a főkönyvhöz hozzáadni. Ez azt jelenti, hogy számítási teljesítményt kell felhasználni egy matematikai feladvány megoldására. A folyamat egy része megköveteli, hogy ezek a számítógépek számos hash függvényt futtassanak le. Ez a skálázhatóság kérdését is érinti, mivel a PoW-mechanizmus biztonságos, de viszonylag lassú.
Vegyük figyelembe azt is, hogy minél több résztvevő (csomópont) van a hálózatban, annál biztonságosabb. Minél több a résztvevő, annál nehezebbé válik, hogy egy rosszindulatú szereplő átvegye az irányítást a rendszer felett. Ez az úgynevezett 51%-os támadáshoz kapcsolódik. Áttekintésképpen: ha egy entitás (vagy rosszindulatú szereplők egy csoportja) át tudná venni az irányítást a blokklánc teljes hálózati hash rátájának több mint 50%-án, akkor képes lenne felülírni a konszenzust, és öncélúan megváltoztatni a lánc adatait, például lehetővé tenné a tokenek dupla költését.
Röviden, a biztonság alapkövetelmény ahhoz, hogy egy blokklánc sikeres legyen, mivel enélkül a támadók átvehetik az irányítást a lánc felett, használhatatlanná téve azt.
Mi a skálázhatóság?
A skálázhatóság arra blokklánc felépítési célra utal, amely másodpercenként egyre több tranzakciót képes támogatni. Ahhoz, hogy a blokklánc technológia a társadalom szélesebb körét, esetleg több milliárd felhasználót kiszolgálhasson, skálázásra van szükség. De sok blokklánc még mindig küszködik ezzel a feladattal.
Ennek oka, hogy a decentralizáció és a biztonság annyira alapvető a blokkláncon, hogy általában ezekre összpontosítanak először. A decentralizáció annyira központi szerepet játszik a blokkláncok jellegében és céljaiban, hogy a legtöbb elismert blokklánc középpontjában az áll. A biztonság, mint már említettük, alapkövetelmény ahhoz, hogy egy blokklánc sikeres és hasznos legyen.
A decentralizáció és a biztonság előtérbe helyezése mellett azonban a skálázhatóság kihívást jelent. A lánc által kezelhető tranzakciók száma erősen korlátozott lesz. Egy olyan centralizált fizetési rendszer, mint a Visa, állítólag másodpercenként 24 000 tranzakciót képes támogatni. Ennek oka az, hogy a hálózat zárt, és nem kell olyan szempontokkal foglalkoznia, mint a nyilvános csomópontok és a konszenzus. Hasonlítsuk ezt össze pár ismertebb blokklánccal.
Bloomberg 2022: „Szeptemberben a Bitcoin nem volt képes másodpercenként hétnél több tranzakciót kezelni, az Ethereum, a második legnépszerűbb hálózat pedig másodpercenként körülbelül 15-re korlátozódott, mely a hagyományos tőzsdékhez képest egy örökkévalóság.”
Mint említettük, a blokklánctranzakciók sebessége korlátozott, mivel az információkat a decentralizált hálózatot alkotó különböző résztvevőknek fel kell dolgozniuk, illetve maga a PoW konszenzusmechanizmus természete miatt. Ha egyre többen kezdik el használni a blokklánc technológiát, a hálózatok túlterheltek lesznek az általuk kezelhető tranzakciók korlátozott száma miatt.
Miért létezik a blokklánc trilemma?
A fentebb vázolt problémára a legkézenfekvőbb és legalapvetőbb megoldás a hálózati adatokat visszaigazoló és hozzáadó résztvevők számának csökkentése lenne, cserébe nőne a skálázhatóság és a sebesség. Ez azonban a decentralizáció gyengüléséhez vezetne, mivel az irányítás a résztvevők egy kis csoportjának a kezében összpontosulna. És ez a biztonság gyengülését is elhozná, mivel a kevesebb játékos nagyobb támadási esélyt jelent.
Itt rejlik tehát a trilemma: mivel a decentralizáció és a biztonság kívánt tulajdonságai között kapcsolat van, a blokklánc működésének alapvető felépítése megnehezíti a skálázást. Ha növeli az egyiket, gyengíti a másikat. Hogyan lehet úgy növelni a skálázhatóságot, hogy ne sérüljön a decentralizáció, a biztonság vagy mindkettő?
A blokklánc trilemma megoldása
A trilemmára nincs még igazi megoldás. Tekintettel azonban a probléma megoldásának fontosságára, a közösségen belül számos különböző megközelítés született, érdekes eredményekkel. Tekintsünk át néhányat a legnépszerűbb fejlesztések közül, hogy megértsük, mi történik a térben:
1. Sharding
Ez egy olyan módszer, amely a blokkláncokat (vagy más típusú adatbázisokat) kisebb, particionált blokkláncokra osztja fel, amelyek meghatározott adatszegmenseket kezelnek. Ez a beállítás leveszi a stresszt a hálózat összes tranzakciójával és interakciójával egyedül foglalkozó láncról. Minden felosztott blokkláncot shardnak neveznek, és saját főkönyvvel rendelkezik. Ezek a shardok ezután feldolgozhatják saját tranzakcióikat, de egy beacon blokklánc vagy főlánc kezeli a shardok közötti interakciókat. Ezáltal a sharding egy 1. rétegű hálózati skálázhatósági frissítés, mivel a blokklánc főhálózatának megváltoztatásáról van szó.
2. Különböző konszenzusmechanizmusok
A Bitcoin hálózaton a trilemma többek között azért létezik, mert a PoW a biztonságot szolgálja. A bányászok, kriptoalgoritmusok és a hatalmas mennyiségű decentralizált számítási teljesítmény biztonságos, de lassú rendszert eredményeznek. A trilemma megoldásának egyik megközelítése, hogy más módot találjunk a konszenzus biztosítására. Ez az egyik oka annak, hogy az Ethereum PoW-ről a Proof of Stake (PoS) mechanizmusra váltott.
A PoS blokkláncokon a tranzakciók validálásában résztvevőknek stakelniük (zárolniuk) kell tokenjeiket. Nincs szükség speciális bányászgépekre. Több validátor hozzáadása a hálózathoz egyszerűbb és elérhetőbb. A PoS csak egy a skálázhatóságot szem előtt tartó konszenzusmechanizmusok számos különböző megközelítése közül.
3. Második rétegű megoldások
Mind a sharding, mind a különböző konszenzusmechanizmusok úgynevezett 1. rétegű megoldások. A mögöttes hálózat alapvető kialakítását kívánják megváltoztatni. Más fejlesztők azonban a trilemma olyan megoldásain dolgoznak, amelyek egy meglévő hálózati struktúrára épülnek. Más szóval úgy gondolják, hogy a válasz egy 2. rétegben rejlik. Ilyenek például az oldalláncok és az állapotcsatornák.
Az oldallánc alapvetően egy külön blokklánc, amely a főlánchoz kapcsolódik. Úgy van kialakítva, hogy az eszközök szabadon áramolhatnak a kettő között. Fontos, hogy az oldallánc más szabályok szerint működhet, ami nagyobb sebességet és skálázhatóságot tesz lehetővé. Hasonlóképpen, az állapotcsatornák is lehetőséget kínálnak arra, hogy a tranzakciókat levegyék a főláncról, és enyhítsék az 1. rétegre nehezedő nyomást. Az állapotcsatornák a külön lánc helyett egy okosszerződést használnak arra, hogy lehetővé tegyék a felhasználók számára az egymással való interakciót anélkül, hogy tranzakcióikat közzétennék a blokkláncon. A blokklánc csak a csatorna elejét és végét rögzíti.
Záró gondolatok
A skálázhatósági trilemma megakadályozza, hogy a blokklánc technológia kiaknázza a benne rejlő lehetőségeket, melyek segítségével megváltoztathatná a világot. Úgy, hogy a blokklánchálózatok a decentralizáció és a biztonság fenntartása miatt másodpercenként csak kis számú tranzakciót képesek feldolgozni, nehéz lesz elérni a tömeges elfogadást. A probléma megoldására törekvő fejlesztők által jelenleg előterjesztett megoldások azonban azt sugallják, hogy a blokklánc által már elért technológiai fejlődés csak folytatódni fog, és ezek a hálózatok a jövőben sokkal több adat kezelésére lehetnek képesek.