Czym Jest Trylemat Blockchaina?
Strona G艂贸wna
Artyku艂y
Czym Jest Trylemat Blockchaina?

Czym Jest Trylemat Blockchaina?

艢rednio zaawansowany
Opublikowane Oct 14, 2022Zaktualizowane Feb 1, 2023
9m

TL;DR

Blockchainy mog膮 obs艂ugiwa膰 tylko ograniczon膮 liczb臋 transakcji na sekund臋. Na przyk艂ad sie膰 Bitcoin mo偶e przetwarza膰 oko艂o siedmiu transakcji na sekund臋. Je艣li technologia blockchain ma zosta膰 przyj臋ta na ca艂ym 艣wiecie, powinna by膰 w stanie obs艂u偶y膰 znacznie wi臋cej danych, i to z wi臋ksz膮 pr臋dko艣ci膮, tak aby wi臋cej os贸b mog艂o korzysta膰 z sieci, nie staj膮c si臋 przy tym zbyt woln膮 lub drog膮 w u偶yciu. Jednak podstawowy projekt wielu zdecentralizowanych sieci oznacza, 偶e zwi臋kszenie skalowalno艣ci ma tendencj臋 do os艂abienia decentralizacji lub bezpiecze艅stwa. Jest to tzw. trylemat blockchaina. Deweloperzy, chc膮cy rozwi膮za膰 ten problem, eksperymentuj膮 z r贸偶nymi mechanizmami konsensusu i rozwi膮zaniami skalowalno艣ci, takimi jak sharding, sidechainy i kana艂y stan贸w.

Wprowadzenie

W podstawowym uj臋ciu blockchain to rozproszona cyfrowa baza danych. Bloki danych s膮 zorganizowane w porz膮dku chronologicznym. Bloki s膮 po艂膮czone i zabezpieczone dowodami kryptograficznymi. Wdro偶enie tej technologii w r贸偶nych bran偶ach ju偶 teraz zmienia spos贸b, w jaki pracujemy i 偶yjemy.聽

Chodzi o to, 偶e zdecentralizowane i bezpieczne blockchainy pozwalaj膮 na stworzenie 艣wiata, w kt贸rym nie musimy polega膰 na stronach zewn臋trznych, aby sieci lub rynki mog艂y funkcjonowa膰. Eksperci s膮 jednak zgodni, 偶e je艣li ta technologia ma by膰 szerzej przyj臋ta, istnieje podstawowy problem, kt贸ry wymaga rozwi膮zania. Omawiany problem jest znany jako 鈥trylemat blockchaina鈥.

Termin ten zosta艂 spopularyzowany przez wsp贸艂tw贸rc臋 Ethereum, Vitalika Buterina. Aby mia艂o to sens, musisz zda膰 sobie spraw臋 z trzech r贸偶nych element贸w, kt贸re s膮 po偶膮dane w blockchainie: decentralizacja, bezpiecze艅stwo i skalowalno艣膰. Trylemat blockchaina odnosi si臋 do idei, 偶e trudno jest blockchainom osi膮gn膮膰 optymalne poziomy wszystkich trzech w艂a艣ciwo艣ci jednocze艣nie. Zwi臋kszanie jednego prowadzi zwykle do os艂abienia drugiego.

W tym artykule przeanalizujemy wszystkie trzy elementy w trylemacie i wyja艣nimy, czym ka偶dy z nich jest bardziej szczeg贸艂owo. Bardziej szczeg贸艂owe om贸wienie ka偶dego z nich i sposobu, w jaki one do siebie pasuj膮, zaowocuje lepszym zrozumieniem, jak i dlaczego w og贸le istnieje trylemat blockchaina. W artykule przedstawimy r贸wnie偶 niekt贸re rozwi膮zania sugerowane przez deweloper贸w.

Czym jest decentralizacja?

Bitcoin i podobne sieci blockchain s膮 zdecentralizowane z za艂o偶enia. Ca艂a struktura jest taka, 偶e nie ma jednej osoby czy organizacji odpowiedzialnej za wszystko. Jest ona zdecentralizowana. Warstwa sieciowa jest otwarta dla ka偶dego, kto chce w niej uczestniczy膰. W efekcie kontrola jest w pe艂ni rozproszona, a nie sprawowana przez jeden podmiot. Ka偶dy ma dost臋p do tych samych danych. Je艣li kto艣 spr贸buje oszuka膰 system, zmieniaj膮c rekordy na swoj膮 korzy艣膰, to reszta uczestnik贸w odrzuci wadliwe dane.

Mo偶e to by膰 nieco techniczne, ale we藕my jako przyk艂ad sie膰 Bitcoin. Nie ma 偶adnej zewn臋trznej kontroli. Por贸wnaj to z potrzeb膮 istnienia bank贸w w systemie finansowym. Banki wymuszaj膮 zaufanie mi臋dzy osobami dokonuj膮cymi transakcji oraz dbaj膮 o prawid艂owe prowadzenie wszystkich rejestr贸w. Blockchain Bitcoin dzieli si臋 wszystkimi tymi danymi ze wszystkimi w sieci, aby mo偶na by艂o je sprawdzi膰 i potwierdzi膰, zanim zostan膮 dodane do cyfrowej bazy danych. W rezultacie powstaje system, kt贸ry mo偶e istnie膰 bez potrzeby udzia艂u stron zewn臋trznych.

Decentralizacja daje mo偶liwo艣膰 istnienia tak zwanej Web3. W tej chwili mamy Web2 鈥斅燿zisiejszy internet. Jest pe艂ny stron i aplikacji kontrolowanych przez firmy, ale zawieraj膮cych tre艣ci tworzone przez u偶ytkownik贸w. Web3 to kolejny krok. Internet, w kt贸rym zdecentralizowana technologia blockchain pozwala ludziom kontrolowa膰 w艂asne dane i 偶ycie cyfrowe.聽

Nale偶y jednak zauwa偶y膰, 偶e ze wzgl臋du na spos贸b dzia艂ania tych rozproszonych system贸w 鈥 z konieczno艣ci膮 uzgodnienia wa偶no艣ci wszelkich danych przez wielu uczestnik贸w 鈥斅燾zas transakcji mo偶e si臋 wyd艂u偶y膰 ze wzgl臋du na spos贸b, w jaki informacje musz膮 by膰 udost臋pniane i obrabiane. I tak, blockchainy musz膮 si臋 skalowa膰, czyli by膰 zdolne do obs艂ugi wi臋kszej ilo艣ci danych w szybszym tempie. Do tego punktu wr贸cimy przy omawianiu skalowalno艣ci.

Dodatkowo, sen o decentralizacji utrzymuje si臋 tylko wtedy, gdy bazowe blockchainy s膮 bezpieczne. Je艣li blockchainowi brakuje bezpiecze艅stwa, to z艂y aktor mo偶e przej膮膰 kontrol臋 i zmieni膰 dane na swoj膮 korzy艣膰. Prowadzi to do drugiej cz臋艣ci trylematu: bezpiecze艅stwa.

Czym jest bezpiecze艅stwo blockchaina?

Nie ma znaczenia, jak zdecentralizowany jest blockchain, je艣li brakuje mu bezpiecze艅stwa. Dobra sie膰 blockchain powinna by膰 odporna na ataki ze strony z艂o艣liwych podmiot贸w. Systemy scentralizowane czerpi膮 swoje bezpiecze艅stwo z faktu, 偶e system jest zamkni臋ty. Ktokolwiek sprawuje kontrol臋, mo偶e zagwarantowa膰, 偶e dane s膮 wolne od zak艂贸ce艅. Ale jak to osi膮gn膮膰 w zdecentralizowanym systemie, w kt贸rym ka偶dy mo偶e wzi膮膰 udzia艂?

To skomplikowany temat, ale mo偶emy wr贸ci膰 do Bitcoina jako przyk艂adu zdecentralizowanego bezpiecze艅stwa blockchain. Blockchain Bitcoina wykorzystuje kombinacj臋 kryptografii i mechanizmu konsensusu sieciowego zwanego Proof of Work (PoW). Je艣li chodzi o kryptografi臋, ka偶dy blok ma rodzaj podpisu cyfrowego (lub hash). Ka偶dy blok danych jest po艂膮czony w spos贸b, kt贸ry nie mo偶e by膰 naruszony, poniewa偶 wszelkie zmiany zmieni艂yby hash bloku. Ka偶da pr贸ba zmiany danych zosta艂aby szybko zidentyfikowana przez reszt臋 sieci.

Mechanizm konsensusu PoW to kolejny element uk艂adanki. Pomaga zabezpieczy膰 ledger kryptowaluty. Na zrozumienie Proof of Work przeznaczyli艣my osobny artyku艂, ale dla naszych cel贸w zauwa偶my, 偶e cz艂onkowie sieci mog膮 jedynie weryfikowa膰 nowe transakcje i dodawa膰 je do ledgera za pomoc膮 czynno艣ci znanej jako g贸rnictwo. Polega ono na wykorzystaniu mocy obliczeniowej do rozwi膮zania zagadki matematycznej. Cz臋艣膰 procesu wymaga od tych komputer贸w wykonywania licznych funkcji hashowania. Ma to zwi膮zek ze skalowalno艣ci膮, poniewa偶 mechanizm PoW jest bezpieczny, ale stosunkowo powolny.

Nale偶y r贸wnie偶 pami臋ta膰, 偶e im wi臋cej uczestnik贸w (w臋z艂贸w) jest w sieci, tym jest ona bardziej bezpieczna. Im wi臋ksza liczba stron, tym trudniej jest jednemu z艂emu aktorowi przej膮膰 kontrol臋 nad systemem. Odnosi si臋 to do tak zwanego ataku 51%. Og贸lny przegl膮d: je艣li pojedynczy podmiot (lub grupa z艂ych aktor贸w) mo偶e kontrolowa膰 ponad 50% ca艂kowitego wsp贸艂czynnika hashowania sieci blockchain, w贸wczas b臋d膮 w stanie omin膮膰 konsensus i zmieni膰 dane 艂a艅cucha, aby odnie艣膰 korzy艣ci, takie jak podw贸jne wydatkowanie token贸w.聽

W skr贸cie, bezpiecze艅stwo jest podstawowym wymogiem, aby blockchain odni贸s艂 sukces, poniewa偶 bez niego atakuj膮cy mog膮 przej膮膰 kontrol臋 nad 艂a艅cuchem, czyni膮c go bezu偶ytecznym.

Czym jest skalowalno艣膰?

Skalowalno艣膰 odnosi si臋 do celu, jakim jest zbudowanie blockchaina, kt贸ry mo偶e obs艂ugiwa膰 coraz wi臋cej transakcji na sekund臋. Skala jest wymagana, je艣li technologia blockchain ma s艂u偶y膰 szerszemu spo艂ecze艅stwu i by膰 mo偶e miliardom u偶ytkownik贸w. Ale to jest obszar, w kt贸rym wci膮偶 walczy wiele blockchain贸w.聽

Dzieje si臋 tak dlatego, 偶e decentralizacja i bezpiecze艅stwo s膮 tak fundamentalne dla blockchaina, i偶 zwykle skupiaj膮 si臋 na nich w pierwszej kolejno艣ci. Decentralizacja jest tak kluczowa dla etosu i cel贸w blockchaina, gdy偶 le偶y w samym sercu wi臋kszo艣ci uznanych blockchain贸w. Bezpiecze艅stwo, jak ju偶 m贸wili艣my, jest podstawowym wymogiem, aby blockchain odni贸s艂 sukces i by艂 u偶yteczny.

Jednak poprzez nadanie priorytetu decentralizacji i bezpiecze艅stwu, skalowalno艣膰 staje si臋 wyzwaniem. Liczba transakcji, kt贸re jest w stanie obs艂u偶y膰 艂a艅cuch, mo偶e by膰 powa偶nie ograniczona. Scentralizowany system p艂atno艣ci, taki jak Visa, podaje, 偶e jest w stanie obs艂u偶y膰 24 000 transakcji na sekund臋. Dzieje si臋 tak dlatego, i偶 sie膰 jest zamkni臋ta i wolna od takich wzgl臋d贸w jak publiczne w臋z艂y i konsensus. Por贸wnaj to z niekt贸rymi z najbardziej znanych blockchain贸w.聽

Wed艂ug Bloomberga w 2022: "Od wrze艣nia Bitcoin nie by艂 w stanie obs艂u偶y膰 wi臋cej ni偶 siedem transakcji na sekund臋, a Ethereum, druga najpopularniejsza sie膰, by艂a ograniczona do oko艂o 15 na sekund臋 - kosmiczna r贸偶nica w por贸wnaniu z konwencjonalnymi gie艂dami."

Jak wspomniano, te pr臋dko艣ci transakcji w blockchainie s膮 ograniczone ze wzgl臋du na spos贸b, w jaki informacje musz膮 by膰 przetwarzane przez r贸偶nych uczestnik贸w tworz膮cych zdecentralizowan膮 sie膰, a tak偶e z powodu natury samego mechanizmu konsensusu PoW. Je艣li coraz wi臋cej os贸b w spo艂ecze艅stwie zacznie korzysta膰 z technologii blockchain, sieci b臋d膮 si臋 zacina膰 ze wzgl臋du na ograniczon膮 liczb臋 transakcji, kt贸re mog膮 obs艂u偶y膰.

Dlaczego istnieje trylemat blockchaina

Najbardziej oczywistym i podstawowym rozwi膮zaniem przedstawionego powy偶ej problemu jest zmniejszenie liczby uczestnik贸w potwierdzaj膮cych i dodaj膮cych do sieci dane w zamian za wi臋ksz膮 skal臋 i szybko艣膰 dzia艂ania. Ale takie post臋powanie prowadzi艂oby do os艂abienia decentralizacji z kontrol膮 przekazan膮 mniejszej liczbie uczestnik贸w. A tak偶e doprowadzi艂oby do os艂abienia bezpiecze艅stwa, bo mniejsza liczba graczy oznacza wi臋ksz膮 szans臋 na ataki.

Tak wi臋c tutaj le偶y trylemat: bior膮c pod uwag臋 zwi膮zek mi臋dzy po偶膮danymi w艂a艣ciwo艣ciami decentralizacji i bezpiecze艅stwa, fundamentalna konstrukcja tego, jak dzia艂a blockchain, utrudnia jego skalowanie. Zwi臋kszaj膮c jedno, os艂abiasz drugie. Jak zwi臋kszy膰 skalowalno艣膰 bez niszczenia decentralizacji, bezpiecze艅stwa lub obu?聽

Rozwi膮zanie trylematu blockchaina

Nie ma jednego z艂otego rozwi膮zania tego trylematu. Ale bior膮c pod uwag臋 znaczenie rozwi膮zania tego problemu, w spo艂eczno艣ci pojawi艂o si臋 wiele r贸偶nych podej艣膰 z interesuj膮cymi wynikami. Przyjrzyjmy si臋 niekt贸rym z najpopularniejszych zmian, aby zrozumie膰, co dzieje si臋 w przestrzeni:

1. Sharding

Jest to metoda dzielenia blockchaina (lub innych rodzaj贸w baz danych) na mniejsze, partycjonowane blockchainy, kt贸re zarz膮dzaj膮 okre艣lonymi segmentami danych. Taka konfiguracja odci膮偶a pojedynczy 艂a艅cuch zajmuj膮cy si臋 wszystkimi transakcjami i interakcjami w sieci. Ka偶dy podzielony na partycje blockchain nosi nazw臋 shard i ma sw贸j w艂asny ledger. Te shardy mog膮 nast臋pnie przetwarza膰 swoje w艂asne transakcje, ale beacon blockchain lub g艂贸wny 艂a艅cuch zarz膮dza interakcjami mi臋dzy shardami. To sprawia, 偶e sharding jest uaktualnieniem skalowalno艣ci sieci Warstwy 1, poniewa偶 jest to zmiana w sieci g艂贸wnej blockchaina.

2. Inny mechanizm konsensusu

Jednym z powod贸w istnienia trylematu w sieci Bitcoin jest spos贸b, w jaki PoW dzia艂a w celu zapewnienia bezpiecze艅stwa. Potrzeba g贸rnik贸w, algorytm贸w kryptowalutowych i ogromnych ilo艣ci zdecentralizowanej mocy obliczeniowej prowadzi do powstania bezpiecznego systemu, ale powolnego. Znalezienie innego sposobu na zapewnienie konsensusu jest jednym z podej艣膰 do rozwi膮zania tego dylematu. By艂 to jeden z powod贸w przej艣cia Ethereum z PoW na Proof of Stake (PoS).

W blockchainach PoS uczestnicy bior膮cy udzia艂 w walidacji transakcji musz膮 postawi膰 (zablokowa膰) swoje tokeny. Nie ma potrzeby stosowania wysoko wyspecjalizowanych maszyn g贸rniczych. Dodanie wi臋kszej liczby walidator贸w do sieci jest prostsze i bardziej dost臋pne. PoS to tylko jedno z wielu r贸偶nych podej艣膰 do mechanizm贸w konsensusu z my艣l膮 o skalowalno艣ci.聽

3. Rozwi膮zania Warstwy-2

Zar贸wno sharding, jak i r贸偶ne mechanizmy konsensusu s膮 tak zwanymi rozwi膮zaniami Warstwy-1. Zmierzaj膮 do zmiany fundamentalnej konstrukcji sieci bazowej. Jednak inni tw贸rcy chc膮cy rozwi膮za膰 ten dylemat pracowali nad rozwi膮zaniami, kt贸re opieraj膮 si臋 na istniej膮cej strukturze sieci. Innymi s艂owy, uwa偶aj膮, 偶e odpowied藕 le偶y w drugiej warstwie, czyli Warstwie 2. Przyk艂adami mog膮 by膰 sidechainy i kana艂y stan贸w

Sidechain to w zasadzie oddzielny blockchain po艂膮czony z g艂贸wnym 艂a艅cuchem. Jest on ustawiony w taki spos贸b, 偶e aktywa mog膮 swobodnie przep艂ywa膰 mi臋dzy nimi. Co wa偶ne, sidechain mo偶e dzia艂a膰 na innych zasadach, co pozwala na wi臋ksz膮 szybko艣膰 i skal臋. Podobnie kana艂y stanowe to kolejny spos贸b na usuni臋cie transakcji z g艂贸wnego 艂a艅cucha i z艂agodzenie presji na Warstw臋 1. Kana艂 stan贸w wykorzystuje smart kontrakt, a nie oddzielny 艂a艅cuch, aby umo偶liwi膰 u偶ytkownikom interakcj臋 ze sob膮 bez publikowania swoich transakcji na blockchainie. Blockchain zapisuje tylko pocz膮tek i koniec kana艂u.

Przemy艣lenia ko艅cowe

Trylemat skalowalno艣ci stoi na drodze do tego, by blockchain spe艂ni艂 sw贸j potencja艂 jako technologia zmieniaj膮ca 艣wiat. Je艣li sieci blockchain mog膮 obs艂ugiwa膰 tylko niewielk膮 liczb臋 transakcji na sekund臋 w celu utrzymania decentralizacji i bezpiecze艅stwa, w贸wczas trudno b臋dzie osi膮gn膮膰 masow膮 adopcj臋. Jednak rozwi膮zania proponowane obecnie przez deweloper贸w d膮偶膮cych do rozwi膮zania tego problemu sugeruj膮, 偶e post臋p technologiczny, jaki ju偶 dokona艂 si臋 dzi臋ki blockchainowi, b臋dzie tylko kontynuowany, a sieci te mog膮 w przysz艂o艣ci by膰 w stanie obs艂u偶y膰 znacznie wi臋cej danych.