Ключевые моменты
Трилемма блокчейна описывает сложность достижения баланса между безопасностью, децентрализацией и масштабируемостью в блокчейн-сетях.
Улучшение одной характеристики, как правило, происходит в ущерб двух других.
Разные блокчейны используют различные технические подходы, включая альтернативные механизмы консенсуса, решения второго уровня и шардинг, чтобы решить трилемму.
Хотя ни один блокчейн до сих пор не устранил эту проблему полностью, индустрия продолжает развиваться в сторону более сбалансированных архитектур проектов.
Введение
Поскольку блокчейны могут обрабатывать ограниченное количество транзакций в секунду, некоторые считают, что для глобального принятия сети должны справляться с большими объемами данных на более высоких скоростях. Это позволит широкому кругу людей использовать блокчейны без замедления работы или лишних затрат.
Однако из-за фундаментального дизайна многих децентрализованных сетей увеличение масштабируемости ослабляет децентрализацию или безопасность. Это и есть так называемая трилемма блокчейна. Разработчики изучают различные решения, такие как новые механизмы консенсуса, шардинг и сети второго уровня.
Трилемма блокчейна
Блокчейн — это распределенная цифровая база данных. Ее блоки данных организованы в хронологическом порядке. Они связаны между собой и защищены криптографическими механизмами. Внедрение этой технологии в различных отраслях уже меняет многие сферы работы и жизни.
Считается, что децентрализованные и безопасные блокчейны создают пространство, в котором сети и рынки могут функционировать без вмешательства третьих лиц. Однако эксперты в целом сходятся во мнении, что для более широкого внедрения этой технологии необходимо решить проблему трилеммы блокчейна.
Популяризованная сооснователем Ethereum Виталиком Бутериным, трилемма блокчейна подразумевает, что блокчейну трудно достичь одинаково высокого уровня всех трех характеристик одновременно. Усиление одного из этих свойств часто означает ухудшение одного или двух других.
Децентрализация
Блокчейн-сети по своей природе децентрализованы, а значит, ни одно лицо, компания или организация не контролирует их. Сеть общедоступна, а контроль распределен между всеми участниками. Все участники имеют доступ к одному и тому же реестру, и если кто-то пытается обмануть систему, изменив записи в свою пользу, остальные смогут проверить и отклонить мошеннические данные.
В качестве примера рассмотрим разницу между Биткоином и традиционной банковской системой. Банки контролируют доверие между сторонами транзакций и следят за корректной записью данных. Блокчейн Биткоина же делится этими данными со всем участниками сети, чтобы их можно было проверить и подтвердить перед добавлением в базу данных. В результате такая система может существовать без участия третьих лиц.
Благодаря децентрализации можно реализовать концепцию Web3. Если Web2 составляет большую часть современного интернета, где сайты и приложения контролируются компаниями, Web3 дает пользователям контроль над их данными и идентичностью.
Однако децентрализация имеет свои недостатки. Поскольку множество пользователей должны достигать консенсуса по каждой транзакции, обработка занимает больше времени, чем в централизованных системах. Это делает масштабируемость (способность обрабатывать больше транзакций в секунду) ключевой проблемой для децентрализованных сетей.
Безопасность блокчейна
Безопасность важна в любом блокчейне, потому что без нее злоумышленники могли бы скомпрометировать сеть и изменить историю транзакций. Независимо от того, является ли система централизованной или децентрализованной, безопасность не гарантирована по умолчанию. Жесткий контроль и быстрое принятие решений идет на пользу централизованным системам, но они также подвергаются рискам из-за единой точки отказа и зависят от команд безопасности.
В децентрализованных системах безопасность должна обеспечиваться без участия центральных органов управления. Биткоин, например, использует комбинацию криптографии и механизма консенсуса под названием Proof of Work (PoW). Каждый блок данных связан с предыдущим с помощью уникальной цифровой подписи (хеша), что позволяет сразу обнаружить любое вмешательство.
PoW добавляет дополнительный уровень защиты, требуя от участников сети (майнеров) решения сложных математических задач через вычисление хешей. Это значительно повышает стоимость и затрудняет потенциальные атаки. Поскольку майнинг Биткоина требует немало вычислительных ресурсов, он медленнее некоторых других подходов.
Чем больше участников (нод) в сети, тем выше уровень безопасности и тем сложнее злоумышленнику захватить контроль над системой.
В теории, если человек или группа людей получат контроль над более чем половиной мощности сети, они смогут выполнить так называемую атаку 51%, которая потенциально позволит совершить атаки, такие как двойное расходование.
Масштабируемость блокчейна
Масштабируемость относится к способности блокчейна обрабатывать растущее количество транзакций в секунду (TPS). Для массового внедрения и привлечения миллиарда пользователей блокчейн должен обрабатывать транзакции быстро, дешево и надежно. На практике масштабируемость зачастую уступает децентрализации и безопасности, которые являются двумя фундаментальными принципами архитектуры блокчейна.
Централизованные платежные системы, такие как Visa, могут обрабатывать тысячи транзакций в секунду, так как они работают в закрытой, контролируемой среде. Им не требуется глобальный консенсус тысяч независимых нод, что позволяет обрабатывать транзакции почти мгновенно.
В отличие от этого, публичные блокчейны должны пропускать каждую транзакцию через множество независимых валидаторов. Такая распределенная верификация замедляет производительность: базовый слой Биткоина обрабатывает в среднем около 5 TPS, тогда как Ethereum — около 18 TPS.
Даже с переходом с PoW на Proof of Stake (PoS) в некоторых сетях, необходимость достигать глобального соглашения все еще накладывает ограничения. Без эффективных решений по масштабированию резкий рост базы пользователей может привести к перегрузке сети, замедлению времени транзакций и повышению комиссий.
Решение трилеммы блокчейна
Самое очевидное и простое решение трилеммы блокчейна — уменьшить количество валидаторов сети (нод) в обмен на усиление масштабируемости и повышение скорости. Однако это приведет к ослаблению децентрализации, поскольку сеть будет контролировать меньше людей. Будет ослаблена и безопасность, ведь чем меньше пользователей, тем выше риск атаки.
В этом и заключается трилемма: децентрализация и безопасность глубоко взаимосвязаны, и архитектура блокчейна затрудняет улучшение масштабируемости без ослабления одного или обоих параметров. Главный вопрос заключается в том, как сделать блокчейны быстрее, не жертвуя именно теми качествами, которые изначально гарантируют надежность сети.
Текущие разработки
К сожалению, не существует единого универсального решения этой трилеммы. Однако разработчики и исследователи изучили различные подходы, многие из которых показали многообещающие результаты. Вот некоторые из наиболее значимых достижений:
1. Шардинг
Шардинг разделяет блокчейн на меньшие части, или шарды, каждый со своим собственным реестром и способностью независимо обрабатывать транзакции. Основная сеть координирует взаимодействие между шардами, снижая нагрузку на отдельные сети и улучшая масштабируемость.
Например, протокол NEAR использует модель шардинга, известную как Nightshade 2.0, которая динамически масштабируется путем разделения сети на параллельные шарды. По состоянию на август 2025 года в сети действует 8 активных шардов, а транзакции обрабатываются примерно за 600 миллисекунд.
2. Смена механизма консенсуса
Одна из причин существования трилеммы в сети Биткоин заключается в устройстве механизма PoW. Одно из возможных решений трилеммы — смена механизма консенсуса.
В блокчейнах PoS участники, проверяющие транзакции, блокируют токены в стейкинге. Для этого вовсе не нужно специализированное оборудование для майнинга. Использование множества валидаторов в сети проще и доступнее. Но PoS — это лишь один из многих подходов к механизмам консенсуса без ущерба для масштабируемости.
Есть еще один подход — Proof of Authority (PoA). Он защищает сеть с помощью идентификаторов валидаторов, а не стейкинга монет. В системах PoA избранное число доверенных участников заранее выбираются для проверки транзакций и создания блоков. Это может обеспечить более высокую масштабируемость, но идет в ущерб децентрализации.
Некоторые блокчейн-сети используют гибридные модели для решения существующих проблем. Например, BNB Smart Chain использует Proof of Staked Authority (PoSA), где валидаторы блокируют BNB и достигают времени создания блоков около трех секунд. Сеть Conflux сочетает элементы PoW со структурой Directed Acyclic Graph (DAG), чтобы улучшить пропускную способность, сохраняя при этом уровень безопасности PoW.
3. Решения второго уровня
Еще один подход к решению трилеммы — построение проектов поверх существующего блокчейна вместо изменения его базового слоя. Решения второго уровня обрабатывают транзакции вне основной сети, а затем фиксируют результаты на ней. Это снижает нагрузку на сеть, уменьшает комиссии и сохраняет безопасность базового уровня.
Роллапы объединяют множество транзакций вне блокчейна и предоставляют единое сокращенное доказательство в основную сеть для проверки. Оптимистические роллапы, такие как Arbitrum, по умолчанию считают транзакции валидными (если не доказано иное), тогда как ZK-роллапы вроде Scroll используют криптографические доказательства для подтверждения корректности без раскрытия деталей. Ethereum становится все более ориентированным на роллапы, так как большая часть операций в DeFi, играх и NFT происходит на втором уровне для повышения скорости и снижения затрат.
Каналы состояний позволяют участникам проводить транзакции вне сети, при этом в самом блокчейне фиксируются только начальное и конечное состояния. Lightning Network в Биткоине — известный пример, использующий каналы для быстрых и дешевых транзакций, сохраняя основную активность вне сети, но полагаясь на базовый слой Биткоина для финальных расчетов.
В заключение
Трилемма блокчейна остается серьезной проблемой для реализации истинного потенциала технологии. Однако внедрение инноваций, таких как ориентированная на роллапы дорожная карта Ethereum и появление высокопроизводительных модульных блокчейнов, показывают перспективные пути развития. Все эти решения должны повысить масштабируемость без ущерба для безопасности или децентрализации, приближая индустрию к будущему, где блокчейны смогут выполнять задачи глобального масштаба.
Рекомендуемая литература
Отказ от ответственности. Статья предоставляется исключительно для образовательных целей. Эта информация не должна рассматриваться как финансовая, юридическая консультация или рекомендация по приобретению какого-либо конкретного продукта или услуги. Вам следует самостоятельно обратиться за советом к соответствующим профессиональным консультантам. Упомянутые в этой статье продукты могут быть недоступны в вашем регионе. Поскольку статья написана сторонним автором, обратите внимание, что высказанные мнения принадлежат стороннему автору и необязательно отражают точку зрения Binance Academy. Для получения более подробной информации изучите полный текст отказа от ответственности. Стоимость цифровых активов может быть волатильной. Стоимость инвестированных средств может увеличиваться и уменьшаться. Вы можете не вернуть инвестированные средства. Вы несете полную ответственность за свои инвестиционные решения. Binance Academy не несет ответственность за ваши возможные убытки. Данная информация не является финансовой, юридической или профессиональной рекомендацией. Чтобы узнать больше, ознакомьтесь с нашими Условиями использования и Предупреждением о рисках.