Najważniejsze informacje
Trylemat technologii blockchain wyjaśnia wyzwanie związane z równoważeniem bezpieczeństwa, decentralizacji i skalowalności w sieciach blockchain.
Poprawa jednej właściwości często odbywa się kosztem jednej lub obu pozostałych.
Poszczególne sieci blockchain stosują różne podejścia techniczne, takie jak alternatywne mechanizmy konsensusu, rozwiązania warstwy 2 i sharding, aby rozwiązać ten trylemat.
Chociaż żadna sieć blockchain nie „rozwiązała” w pełni tego problemu, branża nadal wprowadza innowacje w kierunku bardziej zrównoważonych projektów.
Wstęp
Ponieważ blockchainy mogą obsłużyć tylko ograniczoną liczbę transakcji na sekundę, wiele osób twierdzi, że aby technologia ta została przyjęta na całym świecie, powinna być w stanie obsłużyć znacznie więcej danych i to z większą prędkością. Pozwoliłoby to większej liczbie osób korzystać z sieci bez jej spowolnienia lub wzrostu kosztów.
Jednak podstawowy projekt wielu zdecentralizowanych sieci oznacza, że zwiększenie skalowalności ma tendencję do osłabienia decentralizacji lub bezpieczeństwa. Jest to tzw.trylemat technologii blockchaina. Programiści badają różne rozwiązania, takie jak nowe mechanizmy konsensusu, sharding oraz sieci warstwy 2.
Trylemat technologii blockchain
W skrócie blockchain to rozproszona cyfrowa baza danych. Bloki danych są zorganizowane w porządku chronologicznym. Są one połączone i zabezpieczone dowodami kryptograficznymi. Wdrożenie tej technologii w różnych branżach już teraz zmienia sposób, w jaki pracujemy i żyjemy.
Chodzi o to, że zdecentralizowane i bezpieczne blockchainy pozwalają na stworzenie świata, w którym nie musimy polegać na stronach zewnętrznych, aby sieci lub rynki mogły funkcjonować. Jednak eksperci są zgodni, że aby technologia ta mogła być szerzej stosowana, należy rozwiązać problem trylematu blockchain.
Spopularyzowany przez współzałożyciela Ethereum, Vitalika Buterina, trylemat technologii blockchain odnosi się do założenia, że trudno jest osiągnąć optymalny poziom wszystkich trzech cech jednocześnie. Wzmocnienie jednej z tych cech często oznacza pogorszenie jednej lub obu pozostałych.
Decentralizacja
Sieci blockchain są z założenia zdecentralizowane, co oznacza, że żadna osoba, firma ani organizacja ich nie kontroluje. Sieć jest otwarta dla wszystkich, którzy chcą w niej uczestniczyć, a kontrola jest rozdzielona między wszystkich uczestników. Każdy ma dostęp do tego samego rejestru, a jeśli jeden z uczestników próbuje oszukać system, zmieniając rejestry na swoją korzyść, reszta sieci może zweryfikować i odrzucić fałszywe dane.
Rozważmy różnicę między Bitcoinem a tradycyjnym systemem bankowym. Banki wymuszają zaufanie między osobami dokonującymi transakcji oraz dbają o prawidłowe prowadzenie wszystkich rejestrów. Blockchain Bitcoin dzieli się wszystkimi tymi danymi ze wszystkimi w sieci, aby można było je sprawdzić i potwierdzić, zanim zostaną dodane do bazy danych. W rezultacie powstaje system, który może istnieć bez potrzeby udziału stron zewnętrznych.
Decentralizacja daje możliwość istnienia tzw. Web3. Podczas gdy Web2 stanowi większość dzisiejszego Internetu, z witrynami i aplikacjami kontrolowanymi przez firmy, Web3 daje użytkownikom kontrolę nad ich danymi i tożsamością.
Jednak decentralizacja wiąże się z pewnymi kompromisami. Ponieważ wielu użytkowników musi osiągnąć konsensus w sprawie każdej transakcji, ich przetwarzanie jest często wolniejsze niż w systemach scentralizowanych. To sprawia, że skalowalność (możliwość obsługi większej liczby transakcji na sekundę) stanowi kluczowe wyzwanie dla sieci zdecentralizowanych.
Bezpieczeństwo technologii blockchain
Bezpieczeństwo ma zasadnicze znaczenie dla każdej technologii blockchain, ponieważ bez niego hakerzy mogliby naruszyć bezpieczeństwo sieci i zmienić historię transakcji. Niezależnie od tego, czy system jest scentralizowany, czy zdecentralizowany, bezpieczeństwo nie jest gwarantowane. Systemy scentralizowane mogą korzystać z dokładniejszej kontroli i umożliwiać szybsze podejmowanie decyzji, ale stwarzają również pojedynczy punkt awarii i są w dużym stopniu uzależnione od jakości swoich zespołów ds. bezpieczeństwa.
W systemach zdecentralizowanych bezpieczeństwo musi być zapewnione bez polegania na centralnym organie. Na przykład Bitcoin wykorzystuje połączenie kryptografii i mechanizmu konsensusu, który nazywa się Proof of Work (PoW). Każdy blok danych jest połączony z poprzednim za pomocą unikalnego podpisu cyfrowego (hash), dzięki czemu wszelkie manipulacje są natychmiast wykrywalne.
PoW dodaje kolejną warstwę ochrony, wymagając od uczestników sieci, zwanych górnikami, rozwiązywania złożonych zagadek matematycznych poprzez rozbudowane obliczenia hashowania przed zatwierdzeniem transakcji. To powoduje, że ataki są kosztowne i trudne do przeprowadzenia. Ponieważ wydobywanie Bitcoinów jest z założenia bardzo zasobochłonne, jest ono wolniejsze niż niektóre inne metody.
Należy również pamiętać, że im więcej uczestników (węzłów) jest w sieci, tym jest ona bardziej bezpieczna. Im większa sieć, tym trudniej jest jednej nieuczciwej osobie przejąć kontrolę nad systemem.
Teoretycznie, jeśli osoba lub grupa zdoła przejąć kontrolę nad ponad połową mocy sieci, może przeprowadzić tzw. atak 51%, który potencjalnie umożliwiłby wykorzystanie luk w zabezpieczeniach, takich jak podwójne wydawanie.
Skalowalność technologii blockchain
Skalowalność odnosi się do zdolności technologii blockchain do obsługi rosnącej liczby transakcji na sekundę (TPS). Aby technologia blockchain mogła zostać przyjęta przez mainstream i potencjalnie miliardy użytkowników, musi przetwarzać transakcje szybko, tanio i niezawodnie. W praktyce skalowalność często schodzi na dalszy plan w stosunku do decentralizacji i bezpieczeństwa, które są dwiema podstawowymi zasadami projektowania technologii blockchain.
Na przykład scentralizowane systemy płatności, takie jak Visa, mogą podobno obsługiwać tysiące transakcji na sekundę, ponieważ działają w zamkniętym, autoryzowanym środowisku. Nie wymagają one globalnego konsensusu tysięcy niezależnych węzłów, co pozwala im przetwarzać transakcje niemal natychmiast.
Natomiast publiczne blockchainy muszą przetwarzać każdą transakcję za pośrednictwem wielu niezależnych walidatorów. Ta rozproszona weryfikacja spowalnia wydajność: warstwa bazowa Bitcoina osiąga średnio około 5 TPS, podczas gdy Ethereum przetwarza około 18 TPS.
Pomimo zastąpienia PoW konsensusem Proof of Stake (PoS) w niektórych sieciach, potrzeba globalnego porozumienia nadal nakłada ograniczenia. Bez skutecznych rozwiązań w zakresie skalowalności gwałtowny wzrost wykorzystania może prowadzić do przeciążenia sieci, spowolnienia transakcji i wyższych opłat.
Rozwiązanie trylematu blockchain
Najbardziej oczywistym i podstawowym rozwiązaniem trylematu technologii blockchain jest zmniejszenie liczby walidatorów sieci (węzłów) w zamian za większą skalę i szybkość. Ale takie postępowanie prowadziłoby do osłabienia decentralizacji z kontrolą przekazaną mniejszej liczbie uczestników. Mogłoby też doprowadzić do osłabienia bezpieczeństwa, bo mniejsza liczba graczy oznacza większą szansę na ataki.
Mamy więc do czynienia z trylematem: decentralizacja i bezpieczeństwo są ze sobą głęboko powiązane, a sposób budowy blockchainów utrudnia poprawę skalowalności bez osłabienia jednego lub obu tych elementów. Najważniejsze pytanie brzmi: jak przyspieszyć działanie blockchainów bez poświęcania cech, które sprawiają, że są one godne zaufania?
Trwające rozwój
Nie ma jednego złotego rozwiązania tego trylematu. Jednak programiści i badacze przeanalizowali różne podejścia, z których wiele przyniosło obiecujące wyniki. Do najbardziej znaczących osiągnięć należą:
1. Sharding
Sharding dzieli blockchain na mniejsze partycje, czyli tzw. shardy, z których każda posiada własny rejestr i możliwość niezależnego przetwarzania transakcji. Główny łańcuch koordynuje interakcje między shardami, zmniejszając obciążenie pojedynczego łańcucha i poprawiając skalowalność.
Na przykład NEAR Protocol wykorzystuje model shardingu znany jako Nightshade 2.0, który dynamicznie skaluje się poprzez podział sieci na wiele równoległych shardów. Od sierpnia 2025 r. sieć obsługuje 8 aktywnych shardów i może osiągnąć finalizację transakcji w około 600 milisekundach.
2. Inny mechanizm konsensusu
Jednym z powodów istnienia trylematu w sieci Bitcoin jest sposób, w jaki PoW działa w celu zapewnienia bezpieczeństwa. Znalezienie innego sposobu na zapewnienie konsensusu jest jednym z podejść do rozwiązania tej kwestii.
W blockchainach PoS uczestnicy biorący udział w walidacji transakcji muszą postawić (zablokować) swoje tokeny. Nie ma potrzeby stosowania wysoko wyspecjalizowanych maszyn górniczych. Dodanie większej liczby walidatorów do sieci jest prostsze i bardziej dostępne. PoS to tylko jedno z wielu różnych podejść do mechanizmów konsensusu z myślą o skalowalności.
Innym podejściem jest Proof of Authority (PoA), które zabezpiecza sieć za pomocą tożsamości walidatorów zamiast stakowanych monet. W systemach PoA ograniczona liczba zaufanych uczestników jest wstępnie zatwierdzana do weryfikacji transakcji i tworzenia bloków. Może to zapewnić większą skalowalność, ale zmniejsza decentralizację.
Niektóre sieci blockchain wykorzystują modele hybrydowe, aby zrównoważyć te kompromisy. Na przykład BNB Smart Chain wykorzystuje Proof of Staked Authority (PoSA), gdzie walidatorzy stakują BNB, aby uczestniczyć w produkcji bloków, osiągając czas bloków wynoszący około trzech sekund. Sieć Conflux łączy elementy PoW ze strukturą Directed Acyclic Graph (DAG) w celu poprawy przepustowości przy zachowaniu cech bezpieczeństwa PoW.
3. Rozwiązania warstwy 2
Innym podejściem do rozwiązania trylematu jest budowanie na istniejącym blockchainie zamiast zmiany jego warstwy podstawowej. Rozwiązania warstwy 2 przetwarzają transakcje poza głównym łańcuchem, a następnie rozliczają wyniki z powrotem w nim. Zmniejsza to przeciążenie, obniża opłaty i utrzymuje bezpieczeństwo warstwy podstawowej.
Rollupy łączą wiele transakcji off-chain i przesyłają pojedynczy skompresowany dowód do głównego łańcucha w celu weryfikacji. Optymistyczne rollupy, takie jak Arbitrum, zakładają, że transakcje są ważne, chyba że zostaną zakwestionowane, podczas gdy rollupy o zerowej wiedzy (ZK), takie jak Scroll, wykorzystują dowody kryptograficzne do potwierdzenia ważności bez ujawniania wszystkich szczegółów. Ethereum staje się coraz bardziej ukierunkowane na rollupy, a większość jego zdecentralizowanych finansów (DeFi), gier i aktywności NFT odbywa się w warstwie 2 w celu poprawy szybkości i obniżenia kosztów.
Kanały stanów pozwalają uczestnikom na przeprowadzanie transakcji off-chain, przy czym tylko ich stan otwarcia i zamknięcia jest rejestrowany na blockchainie. Lightning Network Bitcoina jest dobrze znanym przykładem wykorzystania kanałów stanu do umożliwienia szybkich, tanich transakcji poprzez utrzymywanie większości aktywności off-chain, przy jednoczesnym poleganiu na warstwie bazowej Bitcoin w celu ostatecznego rozliczenia.
Wnioski końcowe
Trylemat blockchain pozostaje poważnym wyzwaniem dla osiągnięcia pełnego potencjału tej technologii. Jednak bieżące starania, takie jak plan działania Ethereum nastawionych na rollupy oraz rozwój wysoce wydajnych modularnych sieci blockchain, wskazują obiecujące kierunki rozwoju. Innowacje te mają na celu zwiększenie skalowalności bez osłabiania bezpieczeństwa lub decentralizacji, przybliżając branżę do perspektywy, w której sieci blockchain będą mogły obsługiwać aplikacje o zasięgu globalnym.
Dalsza lektura
Wyłączenie odpowiedzialności: Niniejsza treść jest prezentowana bez rękojmi, wyłącznie w celach ogólnoinformacyjnych i dydaktycznych, bez jakichkolwiek oświadczeń ani gwarancji. Nie należy jej rozumieć jako porady finansowej, prawnej ani innego rodzaju porady specjalistycznej. Nie ma ona również charakteru zachęty do zakupu jakiegokolwiek konkretnego produktu ani usługi. Użytkownik powinien zasięgnąć własnej porady u odpowiednich fachowych doradców. Możliwe, że produkty wspomniane w tym artykule nie będą dostępne w danym regionie. Jeżeli artykuł jest napisany przez osobę z zewnątrz, należy pamiętać, że wyrażane poglądy są poglądami tej osoby i nie muszą odzwierciedlać poglądów Akademii Binance. Więcej informacji można znaleźć w naszym pełnym wyłączeniu odpowiedzialności. Ceny aktywów cyfrowych bywają zmienne. Wartość Twojej inwestycji może spaść lub wzrosnąć i możliwe, że nie odzyskasz zainwestowanej kwoty. Ponosisz wyłączną odpowiedzialność za swoje decyzje inwestycyjne, a Akademia Binance nie ponosi odpowiedzialności za ewentualne straty. Niniejszego materiału nie należy rozumieć jako porady z zakresu finansów, prawa ani innej dziedziny. Więcej informacji można znaleźć w naszych Warunkach użytkowania i Ostrzeżeniu o ryzyku.