Hva er blokkjedetrilemmaet?
Innholdsfortegnelse
Innledning
Hva er desentralisering?
Hva er blokkjedesikkerhet?
Hva er skalerbarhet?
Hvorfor blokkjedetrilemmaet finnes
Løsningen på blokkjedetrilemmaet
Avsluttende tanker
Hva er blokkjedetrilemmaet?
Hjem
Artikler
Hva er blokkjedetrilemmaet?

Hva er blokkjedetrilemmaet?

Viderekommen
Publisert Oct 14, 2022Oppdatert Nov 11, 2022
9m

TL;DR

Blokkjeder kan bare håndtere et begrenset antall transaksjoner per sekund. Bitcoin-nettverket kan for eksempel behandle cirka syv transaksjoner per sekund. Hvis blokkjedeteknologien skal kunne tas i bruk globalt, bør den kunne håndtere mye mer data, og med høyere hastighet, slik at flere kan bruke nettverket uten at det blir for tregt eller dyrt i bruk. Men måten mange desentraliserte nettverk er grunnleggende utformet på, innebærer at økende skalerbarhet har en tendens til å svekke desentraliseringen eller sikkerheten. Dette er kjent som blokkjedetrilemmaet. Utviklere som ønsker å løse dette problemet, eksperimenterer med forskjellige konsensusmekanismer og skalerbarhetsløsninger, deriblant sharding, sidekjeder og tilstandskanaler.

Innledning

Enkelt sagt er en blokkjede en distribuert digital database. Blokker med data blir organisert i kronologisk rekkefølge. Blokkene kobles sammen og sikres med kryptografiske bevis. Implementeringen av denne teknologien på tvers av ulike bransjer er allerede i ferd med å endre måten vi jobber og lever på. 

Tanken er at desentraliserte og sikre blokkjeder bidrar til en verden der vi ikke trenger å benytte tredjeparter for at nettverk eller markeder skal fungere. Men ekspertene er generelt sett enige om at hvis denne teknologien skal bli mer utbredt, er det et kjerneproblem som må løses. Det aktuelle problemet er kjent som «blokkjedetrilemmaet».

Dette begrepet ble populært på grunn av Ethereum-medgründer Vitalik Buterin. For at det skal gi mening, må du kjenne til tre forskjellige elementer som er ønskelige i en blokkjede: desentralisering, sikkerhet og skalerbarhet. Blokkjedetrilemmaet sikter til ideen om at det er vanskelig for en blokkjede å oppnå optimale nivåer av alle disse tre egenskapene samtidig. Når man styrker én av dem, fører det vanligvis til at en annen svekkes.

I denne artikkelen skal vi undersøke alle de tre elementene i trilemmaet og forklare i detalj hva hver enkelt er. En mer dyptgående forklaring av hver av dem og hvordan de passer sammen, vil gi en bedre forståelse av hvordan og hvorfor blokkjedetrilemmaet finnes. Denne artikkelen fremhever også noen av løsningene som har blitt foreslått av utviklerne.

Hva er desentralisering?

Bitcoin og lignende blokkjedenettverk er designet for desentralisering. Hele strukturen er slik at det ikke finnes én person eller én organisasjon som bestemmer. Det er tvert imot desentralisert. Nettverkslaget er åpent for alle som vil delta. Resultatet er at kontrollen blir fullstendig distribuert istedenfor at den innehas av én enkelt enhet. Alle har tilgang til de samme dataene. Hvis noen prøver å lure systemet ved å endre oppføringene til egen fordel, avviser resten av deltakerne de feilaktige dataene.

Dette kan bli ganske så teknisk, men la oss bruke Bitcoin-nettverket som eksempel. Der er det ingen tredjepart som har kontrollen. Sammenlign dette med behovet for banker i finanssystemet. Bankene håndhever tilliten mellom personer som utfører transaksjoner, og sørger for at alle opptegnelser oppbevares på riktig måte. Men Bitcoin-blokkjeden deler alle disse dataene med alle på nettverket, slik at de kan sjekkes og bekreftes før de legges til i den digitale databasen. Resultatet er et system som kan eksistere uten behov for tredjeparter.

Desentralisering skaper muligheten for det som er kjent som Web3. Akkurat nå har vi Web2 – internett slik vi kjenner det i dag. Det er fullt av nettsteder og apper som er kontrollert av selskaper, men med innhold som er laget av brukerne. Web3 er neste skritt. Et internett der desentralisert blokkjedeteknologi gir folk kontroll over sine egne data og sitt eget liv på nettet. 

Men én ting det er verdt å merke seg, er at på grunn av måten disse distribuerte systemene fungerer på – med et behov for mange deltagere for å bli enige om at dataene er gyldige – kan transaksjonene ta lang tid å gjennomføre, ettersom informasjonen må deles og bearbeides. Og derfor trenger blokkjedene å kunne skaleres, det vil si at de må kunne håndtere mer data med høyere hastigheter. Vi kommer tilbake til dette punktet i avsnittet om skalerbarhet.

I tillegg kan drømmen om desentralisering bare bli oppfylt hvis de underliggende blokkjedene er sikre. Hvis en blokkjede mangler sikkerhet, kan en uærlig aktør overta kontrollen og endre dataene til sin egen fordel. Dette tar oss over på den andre delen av trilemmaet: sikkerhet.

Hva er blokkjedesikkerhet?

Det spiller ingen rolle hvor desentralisert en blokkjede er, hvis den ikke er sikker. Et bra blokkjedenettverk bør kunne stå imot angrep fra ondsinnede enheter. Sentraliserte systemer er sikre først og fremst fordi systemene er lukket. Den som har kontrollen, kan garantere at dataene ikke har blitt tuklet med. Men hvordan oppnås dette i et desentralisert system der alle kan delta?

Det er et komplisert tema, men vi skal igjen bruke Bitcoin som et eksempel på desentralisert blokkjedesikkerhet. Bitcoin-blokkjeden kombinerer kryptografi med en nettverkskonsensusmekanisme som kalles Proof of Work (PoW). Når det gjelder kryptografien, har hver blokk en slags digital signatur (eller hash). Hver datablokk er koblet sammen på en måte som ikke kan tukles med, fordi eventuelle endringer endrer blokkhashen. Alle forsøk på å endre dataene blir raskt identifisert av resten av nettverket.

PoW-konsensusmekanismen er en annen del av puslespillet. Den bidrar til å sikre kryptovalutaens hovedbok. Det kreves en hel artikkel om Proof of Work for å forstå det, men i denne sammenhengen trenger du å vite at medlemmene av nettverket bare kan verifisere nye transaksjoner og legge dem til i hovedboken gjennom en aktivitet som er kjent som mining. Her brukes datakraft for å løse et matematisk puslespill. En del av prosessen krever at disse datamaskinene utfører flere hashing-funksjoner. Dette har også en rolle i problemet med skalerbarhet, ettersom PoW-mekanismen er sikker, men relativt treg.

Legg også merke til at jo flere deltakere (noder) det er på nettverket, jo sikrere er det. Jo flere parter, jo vanskeligere blir det for én uærlig aktør å ta kontroll over systemet. Dette har sammenheng med det som er kjent som 51 %-angrepet. Kort forklart: Hvis én enhet (eller gruppe av uærlige aktører) får kontroll over mer enn 50 % av en blokkjedes totale nettverks-hashing-rate, vil de kunne overstyre konsensus og endre kjedens data til sin egen fordel, for eksempel med dobbeltforbruk av tokener. 

Sikkerhet er altså et grunnleggende krav for at en blokkjede skal lykkes, for uten sikkerheten kan angripere ta kontroll over kjeden og gjøre den ubrukelig.

Hva er skalerbarhet?

Skalerbarhet refererer til målet om å bygge en blokkjede som kan støtte flere og flere transaksjoner per sekund. Skalering er nødvendig hvis blokkjedeteknologien skal betjene et bredere fellesskap og muligens milliarder av brukere. Men her sliter mange blokkjeder fortsatt. 

Det er fordi desentralisering og sikkerhet er så grunnleggende for blokkjeder at disse som regel får mest fokus. Desentralisering er så sentralt for formålet og målene med blokkjeder at dette er kjernen i de fleste anerkjente blokkjeder. Sikkerhet er som vi har snakket om, et kjernekrav for at en blokkjede skal være vellykket og nyttig.

Men når desentralisering og sikkerhet prioriteres, blir skalerbarhet en utfordring. Antall transaksjoner en kjede kan håndtere, kan bli sterkt begrenset. Det sentraliserte betalingssystemet Visa sier for eksempel at de støtter 24 000 transaksjoner per sekund. Det er fordi nettverket er lukket og ikke må hensynta offentlige noder og konsensus. Sammenlign dette med noen av de mest kjente blokkjedene. 

I følge Bloomberg i 2022: «I september var ikke Bitcoin i stand til å håndtere mer enn syv transaksjoner per sekund, og Ethereum, det nest mest populære nettverket, var begrenset til omtrent 15 per sekund – et helt menneskeliv sammenlignet med de konvensjonelle børsene.»

Som nevnt blir disse blokkjedetransaksjonshastighetene begrenset på grunn av måten informasjonen må behandles av de forskjellige deltakerne som utgjør det desentraliserte nettverket, og av selve designet på PoW-konsensusmekanismen. Hvis flere og flere i samfunnet skulle begynne å bruke blokkjedeteknologi, ville nettverkene ha gått i stå på grunn av det begrensede antallet transaksjoner de kan håndtere.

Hvorfor blokkjedetrilemmaet finnes

Den mest opplagte og grunnleggende løsningen på problemet som er beskrevet over, er å redusere antall deltagere som bekrefter og legger til nettverksdata, og på den måten oppnå økt skalering og hastighet. Men dette ville føre til en svekkelse av desentraliseringen fordi kontrollen gis til færre deltagere. Og det ville også føre til en svekkelse av sikkerheten, ettersom færre aktører innebærer en høyere sjanse for angrep.

Så her er trilemmaet: Ettersom det er en sammenheng mellom de ønskede egenskapene desentralisering og sikkerhet, fører det grunnleggende blokkjededesignet til at blokkjeden blir vanskelig å skalere. Hvis du øker en av dem, svekker du en annen. Hvordan oppnår man bedre skalerbarhet uten at det går på bekostning av desentraliseringen, sikkerheten eller begge deler? 

Løsningen på blokkjedetrilemmaet

Det finnes ingen superløsning på trilemmaet. Men fordi det er så viktig å løse dette problemet, finnes det mange forskjellige tilnærminger i fellesskapet som har oppnådd interessante resultater. Vi kan se på noen av de mest populære utviklingene, slik at du får en oversikt over hva som skjer i kryptorommet:

1. Sharding

Dette er en metode for å dele opp blokkjeder (eller andre typer databaser) i mindre, partisjonerte blokkjeder som administrerer spesifikke datasegmenter. Dette oppsettet fjerner stresset knyttet til at én kjede håndterer alle transaksjoner og interaksjoner på et nettverk. Hver partisjonert blokkjede er kjent som en «shard» og har sin spesifikke hovedbok. Slike shards kan deretter behandle sine egne transaksjoner, mens en beacon-blokkjede eller hovedkjede styrer interaksjoner mellom shards. Dette gjør sharding til en Lag 1-oppgradering av nettverkets skalerbarhet, ettersom det er en endring av hovednettet til en blokkjede.

2. En annen konsensusmekanisme

En av grunnene til at trilemmaet finnes på Bitcoin-nettverket, er måten PoW fungerer på for å sørge for sikkerheten. Behovet for minere, kryptoalgoritmer og enorme mengder desentralisert datakraft gir et sikkert, men tregt, system. Én tilnærming til å løse trilemmaet er å finne en annen måte å sikre konsensus på. Dette var en av grunnene bak Ethereums overgang fra PoW til Proof of Stake (PoS).

I PoS-blokkjeder må deltagere som er involvert i validering av transaksjoner, foreta staking (låsing/satsing) av tokener. Det er ikke behov for spesialiserte miningmaskiner. Det å legge til flere validatorer på nettverket er enklere og mer tilgjengelig. PoS er bare en av mange ulike tilnærminger til konsensusmekanismer som har skalerbarhet i tankene. 

3. Lag 2-løsninger

Både sharding og ulike konsensusmekanismer er kjent som Lag 1-løsninger. De prøver å endre det grunnleggende designet på det underliggende nettverket. Men andre utviklere som prøver å løse trilemmaet, har jobbet med løsninger som bygges oppå en eksisterende nettverksstruktur. Med andre ord tror de svaret ligger i et lag nummer to, eller Lag 2. Eksempler på dette er sidekjeder og tilstandskanaler.

En sidekjede er egentlig en separat blokkjede som er knyttet til hovedkjeden. Den er konfigurert på en måte som gjør at aktiva kan flyte fritt mellom de to. Men det viktige er at sidekjeden kan drives med andre regler, noe som gir økt hastighet og skalering. Og tilstandskanaler er en annen måte å ta transaksjoner ut av hovedkjeden for å redusere presset på lag 1. En tilstandskanal bruker en smart kontrakt, ikke en separat kjede, for at brukerne skal kunne samhandle med hverandre uten å publisere transaksjonene sine på blokkjeden. Blokkjeden registrerer bare starten og slutten på kanalen.

Avsluttende tanker

Skalerbarhetstrilemmaet står i veien for at blokkjede kan oppfylle potensialet som en teknologi som forandrer verden. Hvis blokkjedenettverkene bare kan håndtere et lite antall transaksjoner per sekund for å opprettholde desentraliseringen og sikkerheten, blir det vanskelig å få et stort antall brukere. Men løsningene som for øyeblikket er foreslått av utviklere som prøver å løse dette problemet, viser at de teknologiske fremskrittene som allerede er gjort innen blokkjede, bare vil fortsette, og disse nettverkene vil sannsynligvis kunne håndtere mye mer data i fremtiden.