Czym Jest Trylemat Blockchaina?
Strona Główna
Artykuły
Czym Jest Trylemat Blockchaina?

Czym Jest Trylemat Blockchaina?

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

TL;DR

Blockchainy mog─ů obs┼éugiwa─ç tylko ograniczon─ů liczb─Ö transakcji na sekund─Ö. Na przyk┼éad sie─ç Bitcoin mo┼╝e przetwarza─ç oko┼éo siedmiu transakcji na sekund─Ö. Je┼Ťli technologia blockchain ma zosta─ç przyj─Öta na ca┼éym ┼Ťwiecie, powinna by─ç w stanie obs┼éu┼╝y─ç znacznie wi─Öcej danych, i to z wi─Öksz─ů pr─Ödko┼Ťci─ů, tak aby wi─Öcej os├│b mog┼éo korzysta─ç z sieci, nie staj─ůc si─Ö przy tym zbyt woln─ů lub drog─ů w u┼╝yciu. Jednak podstawowy projekt wielu zdecentralizowanych sieci oznacza, ┼╝e zwi─Ökszenie skalowalno┼Ťci ma tendencj─Ö do os┼éabienia decentralizacji lub bezpiecze┼ästwa. Jest to tzw. trylemat blockchaina. Deweloperzy, chc─ůcy rozwi─ůza─ç ten problem, eksperymentuj─ů z r├│┼╝nymi mechanizmami konsensusu i rozwi─ůzaniami skalowalno┼Ťci, takimi jak sharding, sidechainy i kana┼éy stan├│w.

Wprowadzenie

W podstawowym uj─Öciu blockchain to rozproszona cyfrowa baza danych. Bloki danych s─ů zorganizowane w porz─ůdku chronologicznym. Bloki s─ů po┼é─ůczone i zabezpieczone dowodami kryptograficznymi. Wdro┼╝enie tej technologii w r├│┼╝nych bran┼╝ach ju┼╝ teraz zmienia spos├│b, w jaki pracujemy i ┼╝yjemy.┬á

Chodzi o to, ┼╝e zdecentralizowane i bezpieczne blockchainy pozwalaj─ů na stworzenie ┼Ťwiata, w kt├│rym nie musimy polega─ç na stronach zewn─Ötrznych, aby sieci lub rynki mog┼éy funkcjonowa─ç. Eksperci s─ů jednak zgodni, ┼╝e je┼Ťli ta technologia ma by─ç szerzej przyj─Öta, istnieje podstawowy problem, kt├│ry wymaga rozwi─ůzania. Omawiany problem jest znany jako ÔÇ×trylemat blockchainaÔÇŁ.

Termin ten zosta┼é spopularyzowany przez wsp├│┼étw├│rc─Ö Ethereum, Vitalika Buterina. Aby mia┼éo to sens, musisz zda─ç sobie spraw─Ö z trzech r├│┼╝nych element├│w, kt├│re s─ů po┼╝─ůdane w blockchainie: decentralizacja, bezpiecze┼ästwo i skalowalno┼Ť─ç. Trylemat blockchaina odnosi si─Ö do idei, ┼╝e trudno jest blockchainom osi─ůgn─ů─ç optymalne poziomy wszystkich trzech w┼éa┼Ťciwo┼Ťci jednocze┼Ťnie. Zwi─Ökszanie jednego prowadzi zwykle do os┼éabienia drugiego.

W tym artykule przeanalizujemy wszystkie trzy elementy w trylemacie i wyja┼Ťnimy, czym ka┼╝dy z nich jest bardziej szczeg├│┼éowo. Bardziej szczeg├│┼éowe om├│wienie ka┼╝dego z nich i sposobu, w jaki one do siebie pasuj─ů, zaowocuje lepszym zrozumieniem, jak i dlaczego w og├│le istnieje trylemat blockchaina. W artykule przedstawimy r├│wnie┼╝ niekt├│re rozwi─ůzania sugerowane przez deweloper├│w.

Czym jest decentralizacja?

Bitcoin i podobne sieci blockchain s─ů zdecentralizowane z za┼éo┼╝enia. Ca┼éa struktura jest taka, ┼╝e nie ma jednej osoby czy organizacji odpowiedzialnej za wszystko. Jest ona zdecentralizowana. Warstwa sieciowa jest otwarta dla ka┼╝dego, kto chce w niej uczestniczy─ç. W efekcie kontrola jest w pe┼éni rozproszona, a nie sprawowana przez jeden podmiot. Ka┼╝dy ma dost─Öp do tych samych danych. Je┼Ťli kto┼Ť spr├│buje oszuka─ç system, zmieniaj─ůc rekordy na swoj─ů korzy┼Ť─ç, to reszta uczestnik├│w odrzuci wadliwe dane.

Mo┼╝e to by─ç nieco techniczne, ale we┼║my jako przyk┼éad sie─ç Bitcoin. Nie ma ┼╝adnej zewn─Ötrznej kontroli. Por├│wnaj to z potrzeb─ů istnienia bank├│w w systemie finansowym. Banki wymuszaj─ů zaufanie mi─Ödzy osobami dokonuj─ůcymi transakcji oraz dbaj─ů o prawid┼éowe prowadzenie wszystkich rejestr├│w. Blockchain Bitcoin dzieli si─Ö wszystkimi tymi danymi ze wszystkimi w sieci, aby mo┼╝na by┼éo je sprawdzi─ç i potwierdzi─ç, zanim zostan─ů dodane do cyfrowej bazy danych. W rezultacie powstaje system, kt├│ry mo┼╝e istnie─ç bez potrzeby udzia┼éu stron zewn─Ötrznych.

Decentralizacja daje mo┼╝liwo┼Ť─ç istnienia tak zwanej Web3. W tej chwili mamy Web2 ÔÇö┬ádzisiejszy internet. Jest pe┼ény stron i aplikacji kontrolowanych przez firmy, ale zawieraj─ůcych tre┼Ťci tworzone przez u┼╝ytkownik├│w. Web3 to kolejny krok. Internet, w kt├│rym zdecentralizowana technologia blockchain pozwala ludziom kontrolowa─ç w┼éasne dane i ┼╝ycie cyfrowe.┬á

Nale┼╝y jednak zauwa┼╝y─ç, ┼╝e ze wzgl─Ödu na spos├│b dzia┼éania tych rozproszonych system├│w ÔÇö z konieczno┼Ťci─ů uzgodnienia wa┼╝no┼Ťci wszelkich danych przez wielu uczestnik├│w ÔÇö┬áczas transakcji mo┼╝e si─Ö wyd┼éu┼╝y─ç ze wzgl─Ödu na spos├│b, w jaki informacje musz─ů by─ç udost─Öpniane i obrabiane. I tak, blockchainy musz─ů si─Ö skalowa─ç, czyli by─ç zdolne do obs┼éugi wi─Ökszej ilo┼Ťci danych w szybszym tempie. Do tego punktu wr├│cimy przy omawianiu skalowalno┼Ťci.

Dodatkowo, sen o decentralizacji utrzymuje si─Ö tylko wtedy, gdy bazowe blockchainy s─ů bezpieczne. Je┼Ťli blockchainowi brakuje bezpiecze┼ästwa, to z┼éy aktor mo┼╝e przej─ů─ç kontrol─Ö i zmieni─ç dane na swoj─ů korzy┼Ť─ç. Prowadzi to do drugiej cz─Ö┼Ťci trylematu: bezpiecze┼ästwa.

Czym jest bezpieczeństwo blockchaina?

Nie ma znaczenia, jak zdecentralizowany jest blockchain, je┼Ťli brakuje mu bezpiecze┼ästwa. Dobra sie─ç blockchain powinna by─ç odporna na ataki ze strony z┼éo┼Ťliwych podmiot├│w. Systemy scentralizowane czerpi─ů swoje bezpiecze┼ästwo z faktu, ┼╝e system jest zamkni─Öty. Ktokolwiek sprawuje kontrol─Ö, mo┼╝e zagwarantowa─ç, ┼╝e dane s─ů wolne od zak┼é├│ce┼ä. Ale jak to osi─ůgn─ů─ç w zdecentralizowanym systemie, w kt├│rym ka┼╝dy mo┼╝e wzi─ů─ç udzia┼é?

To skomplikowany temat, ale mo┼╝emy wr├│ci─ç do Bitcoina jako przyk┼éadu zdecentralizowanego bezpiecze┼ästwa blockchain. Blockchain Bitcoina wykorzystuje kombinacj─Ö kryptografii i mechanizmu konsensusu sieciowego zwanego Proof of Work (PoW). Je┼Ťli chodzi o kryptografi─Ö, ka┼╝dy blok ma rodzaj podpisu cyfrowego (lub hash). Ka┼╝dy blok danych jest po┼é─ůczony w spos├│b, kt├│ry nie mo┼╝e by─ç naruszony, poniewa┼╝ wszelkie zmiany zmieni┼éyby hash bloku. Ka┼╝da pr├│ba zmiany danych zosta┼éaby szybko zidentyfikowana przez reszt─Ö sieci.

Mechanizm konsensusu PoW to kolejny element uk┼éadanki. Pomaga zabezpieczy─ç ledger kryptowaluty. Na zrozumienie Proof of Work przeznaczyli┼Ťmy osobny artyku┼é, ale dla naszych cel├│w zauwa┼╝my, ┼╝e cz┼éonkowie sieci mog─ů jedynie weryfikowa─ç nowe transakcje i dodawa─ç je do ledgera za pomoc─ů czynno┼Ťci znanej jako g├│rnictwo. Polega ono na wykorzystaniu mocy obliczeniowej do rozwi─ůzania zagadki matematycznej. Cz─Ö┼Ť─ç procesu wymaga od tych komputer├│w wykonywania licznych funkcji hashowania. Ma to zwi─ůzek ze skalowalno┼Ťci─ů, poniewa┼╝ mechanizm PoW jest bezpieczny, ale stosunkowo powolny.

Nale┼╝y r├│wnie┼╝ pami─Öta─ç, ┼╝e im wi─Öcej uczestnik├│w (w─Öz┼é├│w) jest w sieci, tym jest ona bardziej bezpieczna. Im wi─Öksza liczba stron, tym trudniej jest jednemu z┼éemu aktorowi przej─ů─ç kontrol─Ö nad systemem. Odnosi si─Ö to do tak zwanego ataku 51%. Og├│lny przegl─ůd: je┼Ťli pojedynczy podmiot (lub grupa z┼éych aktor├│w) mo┼╝e kontrolowa─ç ponad 50% ca┼ékowitego wsp├│┼éczynnika hashowania sieci blockchain, w├│wczas b─Öd─ů w stanie omin─ů─ç konsensus i zmieni─ç dane ┼éa┼äcucha, aby odnie┼Ť─ç korzy┼Ťci, takie jak podw├│jne wydatkowanie token├│w.┬á

W skr├│cie, bezpiecze┼ästwo jest podstawowym wymogiem, aby blockchain odni├│s┼é sukces, poniewa┼╝ bez niego atakuj─ůcy mog─ů przej─ů─ç kontrol─Ö nad ┼éa┼äcuchem, czyni─ůc go bezu┼╝ytecznym.

Czym jest skalowalno┼Ť─ç?

Skalowalno┼Ť─ç odnosi si─Ö do celu, jakim jest zbudowanie blockchaina, kt├│ry mo┼╝e obs┼éugiwa─ç coraz wi─Öcej transakcji na sekund─Ö. Skala jest wymagana, je┼Ťli technologia blockchain ma s┼éu┼╝y─ç szerszemu spo┼éecze┼ästwu i by─ç mo┼╝e miliardom u┼╝ytkownik├│w. Ale to jest obszar, w kt├│rym wci─ů┼╝ walczy wiele blockchain├│w.┬á

Dzieje si─Ö tak dlatego, ┼╝e decentralizacja i bezpiecze┼ästwo s─ů tak fundamentalne dla blockchaina, i┼╝ zwykle skupiaj─ů si─Ö na nich w pierwszej kolejno┼Ťci. Decentralizacja jest tak kluczowa dla etosu i cel├│w blockchaina, gdy┼╝ le┼╝y w samym sercu wi─Ökszo┼Ťci uznanych blockchain├│w. Bezpiecze┼ästwo, jak ju┼╝ m├│wili┼Ťmy, jest podstawowym wymogiem, aby blockchain odni├│s┼é sukces i by┼é u┼╝yteczny.

Jednak poprzez nadanie priorytetu decentralizacji i bezpiecze┼ästwu, skalowalno┼Ť─ç staje si─Ö wyzwaniem. Liczba transakcji, kt├│re jest w stanie obs┼éu┼╝y─ç ┼éa┼äcuch, mo┼╝e by─ç powa┼╝nie ograniczona. Scentralizowany system p┼éatno┼Ťci, taki jak Visa, podaje, ┼╝e jest w stanie obs┼éu┼╝y─ç 24 000 transakcji na sekund─Ö. Dzieje si─Ö tak dlatego, i┼╝ sie─ç jest zamkni─Öta i wolna od takich wzgl─Öd├│w jak publiczne w─Öz┼éy i konsensus. Por├│wnaj to z niekt├│rymi z najbardziej znanych blockchain├│w.┬á

Wed┼éug Bloomberga w 2022: "Od wrze┼Ťnia Bitcoin nie by┼é w stanie obs┼éu┼╝y─ç wi─Öcej ni┼╝ siedem transakcji na sekund─Ö, a Ethereum, druga najpopularniejsza sie─ç, by┼éa ograniczona do oko┼éo 15 na sekund─Ö - kosmiczna r├│┼╝nica w por├│wnaniu z konwencjonalnymi gie┼édami."

Jak wspomniano, te pr─Ödko┼Ťci transakcji w blockchainie s─ů ograniczone ze wzgl─Ödu na spos├│b, w jaki informacje musz─ů by─ç przetwarzane przez r├│┼╝nych uczestnik├│w tworz─ůcych zdecentralizowan─ů sie─ç, a tak┼╝e z powodu natury samego mechanizmu konsensusu PoW. Je┼Ťli coraz wi─Öcej os├│b w spo┼éecze┼ästwie zacznie korzysta─ç z technologii blockchain, sieci b─Öd─ů si─Ö zacina─ç ze wzgl─Ödu na ograniczon─ů liczb─Ö transakcji, kt├│re mog─ů obs┼éu┼╝y─ç.

Dlaczego istnieje trylemat blockchaina

Najbardziej oczywistym i podstawowym rozwi─ůzaniem przedstawionego powy┼╝ej problemu jest zmniejszenie liczby uczestnik├│w potwierdzaj─ůcych i dodaj─ůcych do sieci dane w zamian za wi─Öksz─ů skal─Ö i szybko┼Ť─ç dzia┼éania. Ale takie post─Öpowanie prowadzi┼éoby do os┼éabienia decentralizacji z kontrol─ů przekazan─ů mniejszej liczbie uczestnik├│w. A tak┼╝e doprowadzi┼éoby do os┼éabienia bezpiecze┼ästwa, bo mniejsza liczba graczy oznacza wi─Öksz─ů szans─Ö na ataki.

Tak wi─Öc tutaj le┼╝y trylemat: bior─ůc pod uwag─Ö zwi─ůzek mi─Ödzy po┼╝─ůdanymi w┼éa┼Ťciwo┼Ťciami decentralizacji i bezpiecze┼ästwa, fundamentalna konstrukcja tego, jak dzia┼éa blockchain, utrudnia jego skalowanie. Zwi─Ökszaj─ůc jedno, os┼éabiasz drugie. Jak zwi─Ökszy─ç skalowalno┼Ť─ç bez niszczenia decentralizacji, bezpiecze┼ästwa lub obu?┬á

Rozwi─ůzanie trylematu blockchaina

Nie ma jednego z┼éotego rozwi─ůzania tego trylematu. Ale bior─ůc pod uwag─Ö znaczenie rozwi─ůzania tego problemu, w spo┼éeczno┼Ťci pojawi┼éo si─Ö wiele r├│┼╝nych podej┼Ť─ç z interesuj─ůcymi wynikami. Przyjrzyjmy si─Ö niekt├│rym z najpopularniejszych zmian, aby zrozumie─ç, co dzieje si─Ö w przestrzeni:

1. Sharding

Jest to metoda dzielenia blockchaina (lub innych rodzaj├│w baz danych) na mniejsze, partycjonowane blockchainy, kt├│re zarz─ůdzaj─ů okre┼Ťlonymi segmentami danych. Taka konfiguracja odci─ů┼╝a pojedynczy ┼éa┼äcuch zajmuj─ůcy si─Ö wszystkimi transakcjami i interakcjami w sieci. Ka┼╝dy podzielony na partycje blockchain nosi nazw─Ö shard i ma sw├│j w┼éasny ledger. Te shardy mog─ů nast─Öpnie przetwarza─ç swoje w┼éasne transakcje, ale beacon blockchain lub g┼é├│wny ┼éa┼äcuch zarz─ůdza interakcjami mi─Ödzy shardami. To sprawia, ┼╝e sharding jest uaktualnieniem skalowalno┼Ťci sieci Warstwy 1, poniewa┼╝ jest to zmiana w sieci g┼é├│wnej blockchaina.

2. Inny mechanizm konsensusu

Jednym z powod├│w istnienia trylematu w sieci Bitcoin jest spos├│b, w jaki PoW dzia┼éa w celu zapewnienia bezpiecze┼ästwa. Potrzeba g├│rnik├│w, algorytm├│w kryptowalutowych i ogromnych ilo┼Ťci zdecentralizowanej mocy obliczeniowej prowadzi do powstania bezpiecznego systemu, ale powolnego. Znalezienie innego sposobu na zapewnienie konsensusu jest jednym z podej┼Ť─ç do rozwi─ůzania tego dylematu. By┼é to jeden z powod├│w przej┼Ťcia Ethereum z PoW na Proof of Stake (PoS).

W blockchainach PoS uczestnicy bior─ůcy udzia┼é w walidacji transakcji musz─ů postawi─ç (zablokowa─ç) swoje tokeny. Nie ma potrzeby stosowania wysoko wyspecjalizowanych maszyn g├│rniczych. Dodanie wi─Ökszej liczby walidator├│w do sieci jest prostsze i bardziej dost─Öpne. PoS to tylko jedno z wielu r├│┼╝nych podej┼Ť─ç do mechanizm├│w konsensusu z my┼Ťl─ů o skalowalno┼Ťci.┬á

3. Rozwi─ůzania Warstwy-2

Zar├│wno sharding, jak i r├│┼╝ne mechanizmy konsensusu s─ů tak zwanymi rozwi─ůzaniami Warstwy-1. Zmierzaj─ů do zmiany fundamentalnej konstrukcji sieci bazowej. Jednak inni tw├│rcy chc─ůcy rozwi─ůza─ç ten dylemat pracowali nad rozwi─ůzaniami, kt├│re opieraj─ů si─Ö na istniej─ůcej strukturze sieci. Innymi s┼éowy, uwa┼╝aj─ů, ┼╝e odpowied┼║ le┼╝y w drugiej warstwie, czyli Warstwie 2. Przyk┼éadami mog─ů by─ç sidechainy i kana┼éy stan├│w

Sidechain to w zasadzie oddzielny blockchain po┼é─ůczony z g┼é├│wnym ┼éa┼äcuchem. Jest on ustawiony w taki spos├│b, ┼╝e aktywa mog─ů swobodnie przep┼éywa─ç mi─Ödzy nimi. Co wa┼╝ne, sidechain mo┼╝e dzia┼éa─ç na innych zasadach, co pozwala na wi─Öksz─ů szybko┼Ť─ç i skal─Ö. Podobnie kana┼éy stanowe to kolejny spos├│b na usuni─Öcie transakcji z g┼é├│wnego ┼éa┼äcucha i z┼éagodzenie presji na Warstw─Ö 1. Kana┼é stan├│w wykorzystuje smart kontrakt, a nie oddzielny ┼éa┼äcuch, aby umo┼╝liwi─ç u┼╝ytkownikom interakcj─Ö ze sob─ů bez publikowania swoich transakcji na blockchainie. Blockchain zapisuje tylko pocz─ůtek i koniec kana┼éu.

Przemy┼Ťlenia ko┼äcowe

Trylemat skalowalno┼Ťci stoi na drodze do tego, by blockchain spe┼éni┼é sw├│j potencja┼é jako technologia zmieniaj─ůca ┼Ťwiat. Je┼Ťli sieci blockchain mog─ů obs┼éugiwa─ç tylko niewielk─ů liczb─Ö transakcji na sekund─Ö w celu utrzymania decentralizacji i bezpiecze┼ästwa, w├│wczas trudno b─Ödzie osi─ůgn─ů─ç masow─ů adopcj─Ö. Jednak rozwi─ůzania proponowane obecnie przez deweloper├│w d─ů┼╝─ůcych do rozwi─ůzania tego problemu sugeruj─ů, ┼╝e post─Öp technologiczny, jaki ju┼╝ dokona┼é si─Ö dzi─Öki blockchainowi, b─Ödzie tylko kontynuowany, a sieci te mog─ů w przysz┼éo┼Ťci by─ç w stanie obs┼éu┼╝y─ç znacznie wi─Öcej danych.