Čo je blockchainová trilema?
Obsah
Úvod
Čo je decentralizácia?
Čo je bezpečnosť blockchainu?
Čo je škálovateľnosť?
Prečo existuje trilema blockchainu
Vyriešenie blockchainovej trilemy
Záverečné myšlienky
Čo je blockchainová trilema?
Domov
Články
Čo je blockchainová trilema?

Čo je blockchainová trilema?

Stredne pokročilý
Zverejnené Oct 14, 2022Aktualizované Nov 11, 2022
9m

Zhrnutie

Blockchainy dokážu spracovať len obmedzený počet transakcií za sekundu. Sieť Bitcoin dokáže napríklad spracovať približne sedem transakcií za sekundu. Aby bolo možné technológiu blockchain prijať globálne, mala by byť schopná zvládnuť spracovať oveľa viac údajov a pri vyšších rýchlostiach, aby sieť mohlo používať viac ľudí bez toho, aby sa jej používanie príliš spomalilo alebo predražilo. Základná štruktúra mnohých decentralizovaných sietí však spôsobuje, že rastúca škálovateľnosť má tendenciu oslabovať decentralizáciu alebo bezpečnosť. Toto je známe pod názvom blockchainová trilema. Vývojári hľadajúci riešenie tohto problému experimentujú s rôznymi mechanizmami konsenzu a riešeniami škálovateľnosti, ako sú sharding, vedľajšie reťazce a stavové kanály.

Úvod

Vo svojej podstate je blockchain distribuovaná digitálna databáza. Bloky údajov sú usporiadané v chronologickom poradí. Bloky sú prepojené a zabezpečené kryptografickými dôkazmi. Implementácia tejto technológie v rôznych odvetviach už teraz mení spôsob, akým pracujeme a žijeme. 

Základnou myšlienkou je, že decentralizované a bezpečné blockchainy ponúkajú svet, v ktorom sa pri fungovaní sietí alebo trhov nemusíme spoliehať na tretie strany. Odborníci sa však vo všeobecnosti zhodujú na tom, že ak má byť táto technológia rozšírenejšia, existuje základný problém, ktorý treba vyriešiť. Tento problém sa označuje ako „blockchainová trilema“.

Tento výraz spopularizoval Vitalik Buterin, spoluzakladateľ siete Ethereum. Aby to dávalo zmysel, musíte si uvedomiť tri rôzne prvky, ktoré sú v blockchaine žiaduce: decentralizácia, bezpečnosťškálovateľnosť. Blockchainová trilema označuje teóriu, že pre blockchainy je ťažké dosiahnuť všetky tri vlastnosti súčasne. Zvýšenie jednej zvyčajne vedie k oslabeniu druhej.

V tomto článku sa pozrieme na všetky tri prvky v trileme a podrobnejšie si opíšeme každý z nich. Podrobné informácie o každom z nich a o tom, ako do seba zapadajú, umožnia lepšie pochopenie toho, ako a prečo existuje blockchainová trilema. V tomto článku tiež predstavíme niektoré riešenia navrhované vývojármi.

Čo je decentralizácia?

Bitcoin a podobné blockchainové siete sú svojou povahou decentralizované. Celá štruktúra je navrhnutá tak, že neexistuje jedna zodpovedná osoba alebo organizácia. Práve naopak, je decentralizovaná. Vrstva siete je otvorená pre každého, kto chce byť súčasťou. Výsledkom je, že kontrola je plne rozdelená a nie držaná jedným subjektom. Všetci majú prístup k rovnakým údajom. Ak sa ktokoľvek pokúsi oklamať systém zmenou záznamov vo svoj prospech, zvyšok účastníkov odmietne chybné údaje.

Toto môže byť dosť komplikované, ale skúsme si ako príklad zobrať sieť Bitcoin. Neovláda ju žiadna tretia strana. Porovnajte si to s potrebou bánk vo finančnom systéme. Banky presadzujú dôveru medzi ľuďmi, ktorí vykonávajú transakcie, a zabezpečujú správne vedenie všetkých záznamov. Blockchain Bitcoin však zdieľa všetky tieto údaje so všetkými osobami v sieti, aby ich pred pridaním do digitálnej databázy bolo možné skontrolovať a potvrdiť. Výsledkom je systém, ktorý môže existovať bez potreby tretích strán.

Decentralizácia ponúka možnosť toho, čo je známe pod názvom Web3. V súčasnosti máme Web2 – internet, ako ho poznáme v súčasnosti. Je plný stránok a aplikácií riadených spoločnosťami, ale obsahuje obsah vytvorený používateľmi. Web3 je ďalším krokom. Internet, kde decentralizovaná technológia blockchainu umožňuje ľuďom kontrolu nad ich údajmi a online životmi. 

Je však potrebné poznamenať jednu vec. Kvôli tomu, ako tieto distribuované systémy fungujú (potreba, aby sa na platnosti akýchkoľvek údajov dohodol široký okruh účastníkov) môžu byť časy transakcií pomalé, keďže je potrebné informácie zdieľať a spracovať. Preto je potrebné škálovanie blockchainov, čo znamená schopnosť spracovať viac údajov pri vyšších rýchlostiach. K tomuto bodu sa ešte vrátime pri opise škálovateľnosti.

Navyše, sen o decentralizácii je možné snívať iba ak sú základné blockchainy bezpečné. Ak blockchainu chýba bezpečnosť, zlý aktér môže prevziať kontrolu a zmeniť údaje vo svoj prospech. To nás privádza k druhej časti trilemy: bezpečnosť.

Čo je bezpečnosť blockchainu?

Ak blockchainu chýba bezpečnosť, je úplne jedno, aký decentralizovaný je. Dobrá blockchainová sieť by mala byť odolná voči útokom zo strany škodlivých subjektov. Centralizované systémy získavajú svoju bezpečnosť vďaka skutočnosti, že systém je uzavretý. Ktokoľvek systém riadi, môže zaručiť, že do údajov sa nebude zasahovať. Ale ako to dosiahnuť v decentralizovanom systéme, ktorého súčasťou môže byť ktokoľvek?

Je to komplikovaná téma, ale môžeme sa vrátiť k Bitcoinu ako príkladu zabezpečenia decentralizovaného blockchainu. Blockchain Bitcoin využíva kombináciu kryptografie a mechanizmu sieťového konsenzu nazývaného Proof of Work (PoW). Čo sa týka kryptografie, každý blok má určitý druh digitálneho podpisu (nazývaného tiež hash). Každý blok údajov je pripojený spôsobom, s ktorým nemožno manipulovať, pretože akékoľvek zmeny by zmenili hash bloku. Akýkoľvek pokus o zmenu údajov by zvyšok siete rýchlo identifikoval.

Mechanizmus konsenzu PoW je ďalšou časťou skladačky. Pomáha zabezpečiť ledger kryptomeny. Na pochopenie mechanizmu konsenzu Proof of Work je potrebný celý samostatný článok, pre naše účely si však stačí uvedomiť, že členovia siete môžu overovať nové transakcie a pridávať ich do ledgera iba prostredníctvom činnosti známej pod názvom ťažba. Tá predpokladá použitie výpočtového výkonu na vyriešenie matematickej hádanky. Časť tohto procesu vyžaduje, aby tieto počítače vykonávali početné hašovacie funkcie. Toto zohráva úlohu v oblasti škálovateľnosti, pretože mechanizmus PoW je bezpečný, ale relatívne pomalý.

Tiež je dôležité poznamenať, že čím je vyšší počet účastníkov (uzlov) v sieti, tým je bezpečnejšia. Čím vyšší počet účastníkov, tým ťažšie je pre jedného zlého aktéra prevziať kontrolu nad systémom. To súvisí s tým, čo je známe pod názvom útok 51 %. Súhrn: ak jeden subjekt (alebo skupina zlých aktérov) dokáže kontrolovať viac ako 50 % celkovej miery hashovania siete blockchainu, potom dokáže prekonať konsenzus a zmeniť údaje reťazca vo svoj prospech, napríklad tokeny dvojité výdavky

V stručnosti, bezpečnosť je základnou požiadavkou na úspešnosť blockchainu, pretože bez nej môžu útočníci prevziať kontrolu nad reťazcom a zneschopniť ho.

Čo je škálovateľnosť?

Škálovateľnosť označuje cieľ vybudovať blockchain, ktorý dokáže podporovať stále väčšie množstvo transakcií za sekundu. Rozsah je potrebný, ak má technológia blockchainu slúžiť širšej spoločnosti, potenciálne miliardám používateľov. Toto je však oblasť, s ktorou veľa blockchainov stále bojuje. 

Dôvodom je, že decentralizácia a bezpečnosť sú pre blockchainy také zásadné, že sa na ne zvyčajne zameriavajú ako prvé. Decentralizácia je taká ústredná z dôvodu étosu a cieľov blockchainu, že je samotným jadrom najznámejších blockchainov. Bezpečnosť, ako sme už uviedli, je základnou požiadavkou úspešnosti a užitočnosti blockchainu.

Uprednostňovaním decentralizácie a bezpečnosti sa však škálovateľnosť dostáva do úzadia. Počet transakcií, ktoré reťazec dokáže spracovať, môže byť značne obmedzený. Centralizovaný platobný systém, ako napríklad Visa, uvádza, že je schopný realizovať 24 000 transakcií za sekundu. Dôvodom je, že sieť je uzavretá a bez mechanizmov ako verejné uzly a konsenzus. Porovnajte si to s niektorými z najznámejších blockchainov. 

Podľa agentúry Bloomberg v roku 2022: „Do septembra nebol Bitcoin schopný spracovať viac ako 7 transakcií za sekundu a Ethereum, druhá najpopulárnejšia sieť, bola obmedzená na približne 15 transakcií za sekundu. To je v porovnaní so štandardnými burzami celá večnosť.“

Ako už bolo spomenuté, rýchlosti blockchainových transakcií sú obmedzené v dôsledku spôsobu, akým musia informácie spracovávať jednotliví účastníci tvoriaci decentralizovanú sieť, a povahy samotného mechanizmu konsenzu PoW. Ak čoraz viac ľudí v spoločnosti začne používať technológiu blockchain, siete sa z dôvodu obmedzeného počtu transakcií, ktoré dokážu zvládnuť, upchajú.

Prečo existuje trilema blockchainu

Najprirodzenejším a najzákladnejším riešením vyššie uvedeného problému je zníženie počtu účastníkov, ktorí potvrdzujú a pridávajú do siete údaje, výmenou za väčší rozsah a vyššiu rýchlosť. To by však viedlo k oslabeniu decentralizácie, pretože kontrolu by mal v rukách menší počet účastníkov. To by zároveň viedlo k oslabeniu bezpečnosti, keďže menej hráčov znamená vyššiu šancu útokov.

Takže tu je trilema: vzhľadom na prepojenie medzi požadovanými vlastnosťami decentralizácie a bezpečnosti, základný spôsob fungovania blockchainu sťažuje škálovanie. Zvýšením jednej oslabíte druhú. Ako zvýšiť škálovateľnosť bez narušenia decentralizácie, bezpečnosti, prípadne oboch? 

Vyriešenie blockchainovej trilemy

Na trilemu neexistuje zázračné riešenie. Vzhľadom na dôležitosť vyriešenia tohto problému sa však v rámci komunity objavilo množstvo rôznych prístupov so zaujímavými výsledkami. Poďme sa pozrieť na niektoré z najpopulárnejších riešení, aby ste pochopili, čo sa v tomto prostredí deje:

1. Sharding

Ide o metódu rozdelenia blockchainov (alebo iných typov databáz) na menšie, oddelené blockchainy, ktoré spravujú špecifické segmenty údajov. Táto metóda znižuje tlak na jeden reťazec, ktorý musí riešiť všetky transakcie a interakcie v sieti. Každý oddelený blockchain je známy ako fragment a má svoj konkrétny ledger. Tieto fragmenty potom môžu spracovávať svoje vlastné transakcie, ale interakcie medzi fragmentmi spravuje hlavný reťazec. Vďaka tomuto je sharding vylepšenie škálovateľnosti vrstvy 1, keďže ide o zmenu hlavnej siete blockchainu.

2. Iný mechanizmus konsenzu

Jedným z dôvodov, prečo existuje trilema v sieti Bitcoin, je spôsob, akým PoW funguje na zaistenie bezpečnosti. Potreba ťažiarov, kryptoalgoritmov a obrovského množstva decentralizovaného výpočtového výkonu vedie k bezpečnému, ale pomalému systému. Nájdenie iného spôsobu na zabezpečenie konsenzu je jedným z prístupov na vyriešenie trilemy. To bol jeden z dôvodov prechodu siete Ethereum z PoW na Proof of Stake (PoS).

V blockchainoch s PoS musia účastníci, ktorí sa podieľajú na overovaní transakcií, stakovať (uzamknúť) svoje tokeny. Nie sú potrebné vysoko špecializované ťažobné stroje. Pridanie ďalších validátorov do siete je jednoduchšie a dostupnejšie. PoS je len jedným z mnohých rôznych prístupov k mechanizmom konsenzu, čo sa týka zlepšenia škálovateľnosti. 

3. Riešenia vrstvy 2

Sharding aj rôzne mechanizmy konsenzu sú známe ako riešenia vrstvy 1. Snažia sa zmeniť základnú štruktúru základnej siete. Iní vývojári, ktorí sa snažia vyriešiť túto trilemu, však pracujú na riešeniach, ktoré stavajú na existujúcej štruktúre siete. Inými slovami, myslia si, že odpoveď spočíva v druhej vrstve (alebo vrstva 2). Príkladmi sú vedľajšie reťazce a stavové kanály.

Vedľajší reťazec je v podstate samostatný blockchain pripojený k hlavnému reťazcu. Je nastavený tak, že umožňuje voľný pohyb aktív medzi ním a hlavným reťazcom. Dôležité je, že vedľajší reťazec môže fungovať podľa iných pravidiel, čo umožňuje vyššiu rýchlosť a väčší rozsah. Podobne sú na tom stavové kanály, ktoré sú ďalším spôsobom, ako odobrať transakcie z hlavného reťazca a zmierniť tlak na vrstvu 1. Stavový kanál používa smart kontrakt, nie samostatný reťazec, aby umožnil používateľom vzájomnú interakciu bez zverejňovania ich transakcií v blockchaine. Blockchain zaznamenáva iba začiatok a koniec kanála.

Záverečné myšlienky

Trilema škálovateľnosti stojí v ceste tomu, aby blockchain naplnil svoj potenciál ako technológia, ktorá zmení svet. Ak blockchainové siete dokážu spracovať len malý počet transakcií za sekundu, aby si dokázali zachovať decentralizáciu a bezpečnosť, potom bude ťažké dosiahnuť ich hromadné prijatie. Riešenia, ktoré v súčasnosti navrhujú vývojári snažiaci sa nájsť riešenie tohto problému, však naznačujú, že technologický pokrok, ktorý už blockchain dosiahol, bude len pokračovať a tieto siete môžu v budúcnosti zvládnuť spracovanie oveľa väčšieho množstva údajov.