TL;DR
Блокчейндер секундына транзакциялардың шектеулі санын ғана өңдей алады. Мысалы, Bitcoin желісі секундына шамамен жеті транзакцияны өңдей алады. Егер блокчейн технологиясы жаһандық деңгейде қабылданатын болса, адамдар желіні ол тым баяулап немесе тым қымбаттап кетпей пайдалана алуы үшін ол әлдеқайда көп деректі көбірек жылдамдықпен өңдей алуы керек. Дегенмен көптеген орталықсыздандырылған желілердің іргелі дизайны масштабтау мүмкіндігінің артуы орталықсыздандыруды немесе қауіпсіздікті әлсірететінін білдіреді. Бұл блокчейн трилеммасы ретінде белгілі. Бұл мәселені шешуге тырысатын әзірлеушілер сегменттеу, сайдчейндер және мемлекеттік арналар секілді әртүрлі консенсус механизмдерімен және кеңейту шешімдерімен тәжірибе жасауда.
Кіріспе
Негізінде блокчейн – бұл таратылған цифрлық дерекқор. Деректер блоктары хронологиялық ретпен ұйымдастырылған. Блоктар криптографиялық дәлелдермен байланыстырылған және қорғалған. Бұл технологияны әртүрлі салаларда енгізу қазірдің өзінде біздің жұмыс істеу және өмір сүру тәсілімізді өзгертіп жатыр.
Оның идеясы – желілер немесе нарықтар жұмыс істеуі үшін, орталықсыздандырылған және қауіпсіз блокчейндердің үшінші тараптарға сүйенбейтін әлем құруға мүмкіндік беруі. Дегенмен сарапшылар бұл технологияны кеңінен қолдану қажет болса, шешуді қажет ететін негізгі мәселе бар екендігімен келіседі. Қарастырылып отырған мәселе «блокчейн трилеммасы» ретінде белгілі.
Бұл терминді Ethereum негізін қалаушы Виталик Бутерин танымал етті. Ол термин түсінікті болуы үшін блокчейнде қажет үш түрлі элементті білу керек: орталықсыздандыру, қауіпсіздік және масштабтау мүмкіндігі. Блокчейн трилеммасы блокчейндерге бір уақытта барлық үш қасиеттің оңтайлы деңгейіне жету қиын деген идеяны білдіреді. Біреуін арттыру әдетте екіншісінің әлсіреуіне әкеледі.
Бұл мақала трилеммадағы барлық үш элементті қарастырады және әрқайсысын егжей-тегжейлі түсіндіреді. Әрқайсысын және олардың бір-біріне қалай сәйкес келетінін тереңірек талқылау блокчейн трилеммасының қалай жұмыс істейтінін және неліктен пайда болғанын жақсырақ түсінуге көмектеседі. Бұл мақала сонымен қатар әзірлеушілер ұсынған кейбір шешімдерді атап көрсетеді.
Орталықсыздандыру дегеніміз не?
Bitcoin және сол сияқты блокчейн желілері құрылымы бойынша орталықсыздандырылған. Оны бірде-бір адам немесе ұйым басқармайтындай етіп құрылған. Яғни орталықсыздандырылған. Желілік қабат қатысқысы келетіндердің барлығына ашық. Нәтижесінде, оны басқару мүмкіндігі бір ғана субъектінің қолында емес, толығымен үйлестіріледі. Барлығы бірдей деректерге қол жеткізе алады. Егер кез келген адам жазбаларды өз пайдасына қарай өзгерту арқылы жүйені алдауға тырысса, қалған қатысушылар қате деректерді қабылдамайды.
Бұл техникалық жағынан күрделі болуы мүмкін, бірақ мысал ретінде Bitcoin желісін алайық. Басқаратын үшінші тарап жоқ. Мұны қаржы жүйесіндегі банктердің қажеттілігімен салыстырыңыз. Банктер транзакция жасайтын адамдар арасындағы сенімді қамтамасыз етеді және барлық жазбалардың дұрыс сақталуын қадағалайды. Bitcoin блокчейні, өз кезегінде, цифрлық дерекқорға қосу алдында барлық деректерді тексеріп, растау үшін оны желідегі барлық адамдармен бөліседі. Нәтижесі – үшінші тараптың көмегінсіз өмір сүре алатын жүйе.
Орталықсыздандыру Web3 деп аталатын мүмкіндікті ұсынады. Дәл қазір бізде Web2 – бүгінгі интернет бар. Ол компаниялар басқаратын сайттар мен қолданбаларға толы, бірақ пайдаланушылар жасаған контентті көрсетеді. Web3 келесі қадам болып табылады. Орталықсыздандырылған блокчейн технологиясы адамдарға өз деректерін және онлайн өмірін өздері басқаруға мүмкіндік беретін интернет.
Айта кететін бір жайт, бұл таратылған жүйелердің жұмыс істеу тәсіліне, мыңдаған қатысушының деректердің дұрыстығы бойынша келісу қажеттілігіне байланысты транзакция уақыты ақпаратты бөлісу және өңделу қажеттілігіне тәуелді баяу болуы мүмкін. Сондықтан блокчейндер масштабталуы, яғни көбірек деректерді жылдамырақ өңдеуге қабілетті болуы керек. Масштабтауды талқылағанда осы нүктеге қайта ораламыз.
Сонымен қатар орталықсыздандырылған арман негізгі блокчейндер қауіпсіз болған жағдайда ғана орындалады. Егер блокчейнде қауіпсіздік болмаса, нашар орындаушы басқаруды өз қолына алып, деректерді өз пайдасына өзгерте алады. Бұл трилемманың екінші бөлігі – қауіпсіздікке бағыттайды.
Блокчейн қауіпсіздігі дегеніміз не?
Қауіпсіздік болмаса, блокчейннің қаншалықты орталықсыздандырылғаны маңызды емес. Жақсы блокчейн желісі зиянды нысандардың шабуылдарына төзімді болуы керек. Орталықсыздандырылған жүйелердің қауіпсіздігі жүйенің жабық болуынан туындайды. Кім басқарса да, деректердің кедергісіз екендігіне кепілдік бере алады. Ал кез келген адам қатыса алатын орталықсыздандырылған жүйеде бұған қалай қол жеткізуге болады?
Бұл күрделі тақырып, бірақ біз орталықсыздандырылған блокчейн қауіпсіздігінің мысалы ретінде Bitcoin желісіне орала аламыз. Bitcoin блокчейні криптография мен Жұмыс дәлелі (PoW) деп аталатын желілік консенсус механизмінің үйлесімін пайдаланады. Криптография тұрғысынан әрбір блокта цифрлық қолтаңба (немесе хэш) бар. Әрбір деректер блогы бұрмаланбайтындай байланыстырылған, себебі кез келген өзгеріс блок хэшінің өзгеруіне әкеледі. Деректерді өзгерту әрекетін желінің қалған бөлігі тез анықтайды.
PoW консенсус механизмі пазлдың тағы бір бөлігі болып табылады. Бұл криптовалюта тіркеушісін қорғауға көмектеседі. Жұмыс дәлелін түсіну – бұл бөлек мақаланы қажет ететін тақырып, бірақ біздің мақсаттарымыз үшін желі мүшелері тек майнинг деп аталатын әрекет арқылы жаңа транзакцияларды тексеріп, оларды тіркеушіге қоса алатынын ескеру қажет. Бұл математикалық пазлды шешу үшін есептеу қуаты пайдаланылады. Процестің бір бөлігі бұл компьютерлерден көптеген хэштеу функцияларын орындауды талап етеді. Бұл ауқымдылық мәселесіне әсер етеді, өйткені PoW механизмі қауіпсіз, бірақ салыстырмалы түрде баяу.
Сондай-ақ желіде неғұрлым көп қатысушы (түйін) болса, соғұрлым оның қауіпсіз екенін ескеріңіз. Тараптардың саны неғұрлым көп болса, бір нашар орындаушының жүйені басқаруды өз қолына алуы қиындай түседі. Бұл 51% шабуыл деп аталатын шабуылға қатысты. Шолу ретінде: егер бір ұйым (немесе нашар орындаушылар тобы) блокчейннің жалпы желі хэштеу жылдамдығының 50%-дан астамын басқара алатын болса, олар консенсусты қайта жазып, тізбектің деректерін токендерді екі рет жұмсау сияқты өздеріне пайда келтіру үшін өзгерте алады.
Қысқасы, блокчейн табысты болуы үшін қауіпсіздік негізгі талап болып табылады, өйткені онсыз шабуылдаушылар тізбекті бақылауға алып, оны пайдасыз етеді.
Масштабтау мүмкіндігі дегеніміз не?
Масштабтау мүмкіндігі секундына көбірек транзакцияларға қолдау көрсете алатын блокчейн құру мақсатын білдіреді. Блокчейн технологиясы кеңірек қоғамға және миллиардтаған потенциалды пайдаланушыға қызмет көрсетуі үшін масштаб қажет. Бірақ бұл жерде көптеген блокчейндер әлі де күресіп жатыр.
Бұл орталықсыздандыру мен қауіпсіздік блокчейн үшін соншалықты маңызды болғандықтан, оларға бірінші кезекте назар аударылады. Орталықсыздандыру блокчейннің этикасы мен мақсаттары үшін маңызды болғандықтан, ол көптеген танымал блокчейндердің негізін құрайды. Қауіпсіздік, біз талқылағандай, блокчейн табысты және пайдалы болуы үшін негізгі талап болып табылады.
Дегенмен орталықсыздандыру мен қауіпсіздікке басымдық бергенде масштабтау мүмкіндігіне қол жеткізу қиынға соғады. Блокчейн өңдей алатын транзакциялар саны айтарлықтай шектелуі мүмкін. Visa сияқты орталықсыздандырылған төлем жүйесі оның секундына 24 000 транзакцияны өңдей алатынын айтады. Себебі ол желі жабық және қоғамдық түйіндер мен консенсус сияқты мәселелерді қарастырмайды. Мұны ең танымал блокчейндермен салыстырыңыз.
2022 жылғы Bloomberg мәліметтері бойынша: «Қыркүйек айындағы жағдай бойынша Bitcoin желісі секундына жетіден артық транзакция орындай алмады, ал екінші ең танымал желі Ethereum секундына шамамен 15 транзакциямен шектелді – әдеттегі биржалармен салыстырғанда айырмашылық жер мен көктей».
Жоғарыда айтылғандай, бұл блокчейн транзакцияларының жылдамдығы орталықсыздандырылған желіні құрайтын әртүрлі қатысушылардың ақпаратты өңдеу тәсіліне және PoW консенсус механизмінің табиғатына байланысты шектелген. Егер қоғамда көбірек адам блокчейн технологиясын қолдана бастаса, олар өңдей алатын транзакциялардың шектеулі санына байланысты желілер кептеліп қалады.
Блокчейн трилеммасының бар болу себебі неде
Жоғарыда сипатталған мәселенің ең айқын және негізгі шешімі – үлкен масштаб пен жылдамдықтың орнына желі деректерін растайтын және қосатын қатысушылардың санын азайту. Бірақ мұны істеу орталықсыздандырудың әлсіреуіне әкеліп соғады және басқару мүмкіндігі қатысушылардың аз санына беріледі. Бұл сонымен қатар қауіпсіздіктің әлсіреуіне әкеледі, өйткені ойыншылардың аздығы шабуылдардың арту мүмкіндігін білдіреді.
Міне, трилемма мынада: орталықсыздандыру мен қауіпсіздіктің қажетті қасиеттері арасындағы байланысты ескере отырып, блокчейн жұмысының іргелі құрылымы оны масштабтауды қиындатады. Біреуін арттырсаң, екіншісін әлсіретесің. Орталықсыздандыруға, қауіпсіздікке немесе екеуіне де зиян келтірместен масштабтау мүмкіндігін қалай арттырамыз?
Блокчейн трилеммасын шешу
Трилемманың жалғыз шешімі жоқ. Бірақ бұл мәселені шешудің маңыздылығын ескере отырып, қауымдастық ішінде қызықты нәтижелер беретін әртүрлі тәсілдер пайда болды. Бұл кеңістікте не болып жатқанын түсіну үшін кейбір ең танымал оқиғаларға шолу жасап көрейік:
1. Сегменттеу
Бұл – блокчейндерді (немесе дерекқорлардың басқа түрлерін) нақты деректер сегменттерін басқаратын кішірек, бөлінген блокчейндерге бөлу әдісі. Бұл реттеу желідегі барлық транзакциялармен және өзара әрекеттермен айналысатын бір тізбектің мойнынан жүкті алады. Әрбір бөлінген блокчейн сегмент ретінде белгілі және оның арнайы тіркеушісі бар. Содан кейін бұл сегменттер өздерінің транзакцияларын өңдей алады, бірақ маяк блокчейн немесе негізгі тізбек сегменттер арасындағы өзара әрекеттесуді басқарады. Бұл блокчейннің негізгі желісіне енгізілетін өзгерту болғандықтан, сегменттеу дегеніміз 1-қабат желі масштабын жаңартумен тең болады.
2. Басқа консенсус механизмі
Bitcoin желісіндегі трилемманың пайда болу себептерінің бірі қауіпсіздікті қамтамасыз ету үшін PoW жұмыс істеу тәсілімен байланысты. Майнерлерге, криптографиялық алгоритмдерге және орталықтандырылмаған есептеу қуатының үлкен көлеміне деген қажеттілік қауіпсіз, бірақ баяу жүйеге әкеледі. Консенсусты қамтамасыз етудің басқа жолын табу – трилемманы шешудің бір жолы. Бұл Ethereum блокчейнінің PoW-дан Иелік дәлелі (PoS) нұсқасына көшуінің себептерінің бірі болды.
PoS блокчейндерінде транзакцияларды тексеруге қатысатын қатысушылар өздерінің токендеріне стейкинг жасауы (құлыптауы) керек. Жоғары мамандандырылған майнинг машиналарының қажеті жоқ. Желіге қосымша валидаторларды қосу оңайырақ және қолжетімді. PoS – масштабтау мүмкіндігін ескеретін консенсус механизмдерінің әртүрлі тәсілдерінің бірі ғана.
3. 2-қабат шешімдері
Сегменттеу және әртүрлі консенсус механизмдері 1-қабат шешімдері ретінде белгілі. Олар негізгі желінің іргелі құрылымын өзгертуге тырысады. Бірақ трилемманы шешуге тырысатын басқа әзірлеушілер ағымдағы желілік құрылымның үстіне құрылған шешімдермен жұмыс істеуде. Басқаша айтқанда, олар жауап 2-қабатта жатыр деп ойлайды. Бұның мысалдарына сайдчейндер мен мемлекеттік арналар жатады.
Сайдчейн негізінен негізгі тізбекке қосылған бөлек блокчейн болып табылады. Ол активтер екеуінің арасында еркін қозғалатындай етіп реттелген. Маңыздысы, сайдчейн артық жылдамдық пен ауқымдылыққа мүмкіндік бере отырып, әртүрлі ережелермен жұмыс істей алады. Сол сияқты, мемлекеттік арналар транзакцияларды негізгі тізбектен алып тастаудың және 1-қабаттағы қысымды жеңілдетудің тағы бір тәсілі болып табылады. Мемлекеттік арна пайдаланушыларға транзакцияларын блокчейнге жарияламай-ақ бір-бірімен өзара әрекеттесуге мүмкіндік беру үшін жеке тізбекті емес, смарт келісімшартты пайдаланады. Блокчейн тек арнаның басы мен соңын жазады.
Қорытынды ойлар
Масштабтау трилеммасы блокчейннің әлемді өзгертетін технология ретіндегі әлеуетін жүзеге асыру жолында пайда болып отыр. Егер блокчейн желілері орталықсыздандыру мен қауіпсіздікті сақтау үшін секундына аз ғана транзакцияны орындай алса, онда жаппай пайдалану мүмкіндігіне жету қиын болады. Дегенмен қазіргі уақытта бұл мәселені шешуге тырысатын әзірлеушілер ұсынған шешімдерге қарап, блокчейн жасаған технологиялық жетістіктер әлі де жалғасады және бұл желілер болашақта әлдеқайда көп деректерді өңдей алады деп айтуға толықтай негіз бар.