Ключові моменти:
Трилема блокчейну пояснює проблему балансування безпеки, децентралізації та масштабованості в блокчейн-мережах.
Покращення однієї властивості часто відбувається коштом однієї або обох інших.
Різні блокчейни застосовують різноманітні технічні підходи, як-от альтернативні механізми консенсусу, рішення рівня 2 і шардинг, щоб розв'язати трилему.
Хоча жоден блокчейн повністю не "розв'язав" цю трилему, галузь продовжує впроваджувати інновації в напрямку більш збалансованих дизайнів.
Вступ
Оскільки блокчейни можуть обробляти лише обмежену кількість транзакцій за секунду, багато хто стверджує, що для того, щоб технологія була прийнята в усьому світі, вона повинна бути здатною обробляти набагато більше даних і на вищих швидкостях. Це дозволило б більшій кількості людей користуватися мережею без ризику, що вона стане повільною або занадто дорогою.
Однак фундаментальний дизайн багатьох децентралізованих мереж показує, що підвищення масштабованості має тенденцію послаблювати децентралізацію чи безпеку. Це явище відоме як трилема блокчейну. Розробники досліджують різноманітні рішення, як-от нові механізми консенсусу, шардинг та рівні 2.
Трилема блокчейну
Загалом, блокчейн — це розподілена цифрова база даних. Блоки даних організовані у хронологічному порядку. Блоки пов'язані та захищені криптографічними доказами. Впровадження цієї технології в різних галузях вже змінює те, як ми працюємо та живемо.
Ідея полягає в тому, що децентралізовані та безпечні блокчейни дозволяють створити світ, у якому нам не потрібно покладатися на треті сторони для функціонування мереж чи ринків. Однак фахівці загалом погоджуються, що для ширшого впровадження цієї технології необхідно розв'язати проблему трилеми блокчейну.
Популяризована співзасновником Ethereum, Віталіком Бутеріним, трилема блокчейну стосується ідеї про те, що блокчейнам складно одночасно досягти оптимального рівня всіх трьох властивостей. Посилення однієї з цих властивостей часто означає компроміс щодо однієї або обох інших.
Децентралізація
Блокчейн-мережі за своєю архітектурою є децентралізованими, тобто жодна окрема особа, компанія чи організація не контролює їх. Мережа відкрита для всіх охочих долучитися, а контроль розподілено між усіма учасниками. Усі мають доступ до одного й того самого реєстру, і якщо учасник спробує обдурити систему, змінивши записи на свою користь, решта мережі зможе верифікувати та відхилити шахрайські дані.
Розгляньмо різницю між Bitcoin і традиційною банківською системою. Банки забезпечують довіру між людьми, які здійснюють транзакції, та забезпечують правильне ведення всіх записів. Блокчейн Bitcoin, однак, ділиться всіма цими даними з усіма в мережі, щоб їх можна було перевірити та підтвердити перед додаванням до бази даних. Результатом є система, яка може існувати без потреби у третіх особах.
Децентралізація пропонує можливість того, що відоме як Web3. У той час як Web2 становить більшу частину сучасного інтернету із сайтами та застосунками, якими керують компанії, Web3 надає користувачам контроль над їхніми даними та ідентичністю.
Проте децентралізація має свої компроміси. Оскільки кілька користувачів мають досягти консенсусу щодо кожної транзакції, обробка часто відбувається повільніше, ніж у централізованих системах. Це робить масштабованість (здатність обробляти більше транзакцій за секунду (TPS)) ключовим викликом для децентралізованих мереж.
Безпека блокчейну
Безпека є критично важливою для будь-якого блокчейну, оскільки без неї зловмисники могли б скомпрометувати мережу та змінити історію транзакцій. Незалежно від того, чи система централізована, чи децентралізована, безпека не гарантована. Централізовані системи можуть отримувати переваги від жорсткішого контролю та швидшого ухвалення рішень, проте вони також мають єдину точку відмови та суттєво залежать від якості роботи команд безпеки.
У децентралізованих системах безпеку потрібно забезпечувати без покладання на центральний орган управління. Bitcoin, наприклад, використовує комбінацію криптографії та механізму консенсусу під назвою Proof of Work (PoW). Кожен блок даних пов'язаний із попереднім через унікальний цифровий підпис (хеш), що робить будь-яке втручання миттєво помітним.
PoW додає ще один рівень захисту, вимагаючи від учасників мережі, відомих як майнери, розв'язувати складні математичні головоломки через масштабні хеш-обчислення перед підтвердженням транзакцій. Це робить атаки дорогими та складними для здійснення. Оскільки майнінг Bitcoin за своєю природою є ресурсомістким, він повільніший, ніж деякі інші підходи.
Також зверніть увагу, що більше учасників (нод) у мережі, то вона надійніша. Що більшою стає мережа, то складніше одному зловмиснику взяти систему під контроль.
Теоретично, якщо особа чи група отримає контроль над більш ніж половиною потужності мережі, вони зможуть здійснити так звану атаку 51%, яка потенційно уможливлює такі експлойти, як подвійні витрати.
Масштабованість блокчейну
Масштабованість стосується здатності блокчейну обробляти дедалі більшу кількість транзакцій за секунду (TPS). Щоб блокчейн-технологія могла підтримувати широке впровадження та потенційно мільярди користувачів, вона повинна обробляти транзакції швидко, дешево та надійно. На практиці масштабованість часто поступається місцем децентралізації та безпеці, які є двома основоположними принципами проєктування блокчейну.
Централізовані платіжні системи, такі як Visa, наприклад, можуть, як повідомляється, обробляти тисячі транзакцій за секунду, оскільки вони працюють у закритому середовищі з дозволом. Вони не потребують глобального консенсусу від тисяч незалежних нод, що дозволяє їм обробляти транзакції майже миттєво.
Натомість відкриті блокчейни мають обробляти кожну транзакцію через кілька незалежних валідаторів. Такий розподілений процес верифікації сповільнює продуктивність: базовий рівень Bitcoin обробляє в середньому близько 5 транзакцій за секунду, тоді як Ethereum — приблизно 18 транзакцій за секунду.
Навіть з урахуванням того, що консенсус Proof of Stake (PoS) замінює PoW у деяких мережах, необхідність у глобальній згоді все ще накладає обмеження. Без ефективних рішень масштабованості, різке зростання використання може призвести до перевантаження мережі, уповільнення часу транзакцій та підвищення комісій.
Вирішення трилеми блокчейну
Найочевидніше та найпростіше рішення трилеми блокчейну — це зменшення кількості валідаторів мережі (нод) в обмін на більшу масштабованість і швидкість. Але це призвело б до ослаблення децентралізації з передачею контролю меншій кількості учасників. Це також може призвести до послаблення безпеки, адже менша кількість учасників означає вищу ймовірність атак.
Отже, ось у чому полягає трилема: децентралізація та безпека тісно пов'язані, а спосіб побудови блокчейнів ускладнює покращення масштабованості без послаблення одного або обох. Головне питання полягає в тому, як зробити блокчейни швидшими, не жертвуючи тими якостями, які насамперед роблять їх надійними.
Поточні розробки
Ця трилема не має єдиного універсального рішення. Втім, розробники та дослідники вивчили різні підходи, багато з яких показали перспективні результати. Деякі з найбільш помітних подій включають:
1. Шардинг
Шардинг розділяє блокчейн на менші частини, або шарди, кожен з яких має власний реєстр та здатність незалежно обробляти транзакції. Основний ланцюг координує взаємодію між шардами, зменшуючи навантаження на окремі ланцюги та покращуючи масштабованість.
Наприклад, протокол NEAR використовує модель шардингу під назвою Nightshade 2.0, яка динамічно масштабується шляхом розділення мережі на кілька паралельних шардів. Станом на серпень 2025 року мережа працює з 8 активними шардами та може досягати остаточності транзакцій приблизно за 600 мілісекунд.
2. Різні механізм консенсусу
Одна з причин, через яку у мережі Bitcoin існує трилема, полягає в тому, як працює PoW для підтримки безпеки. Пошук іншого способу досягнення консенсусу — це один із підходів для вирішення цієї трилеми.
У блокчейнах з PoS учасники, які беруть участь у перевірці транзакцій, мають здійснювати стейкінг (блокувати) своїх токенів. Немає потреби у вузькоспеціалізованих майнінгових машинах. Додавання додаткових валідаторів у мережу простіше та доступніше. PoS — це лише один із багатьох різних підходів до механізмів консенсусу з метою покращення масштабованості.
Інший підхід — це Proof of Authority (PoA), що захищає мережу за допомогою ідентифікаторів валідаторів, а не монет у стейкінгу. У системах PoA обмежена кількість довірених учасників попередньо схвалюється для перевірки транзакцій та створення блоків. Це може забезпечити вищу масштабованість, але зменшує децентралізацію.
Деякі блокчейн-мережі використовують гібридні моделі для балансування компромісів. Наприклад, BNB Smart Chain використовує Proof of Staked Authority (PoSA), де валідатори залучають BNB до стейкінгу для участі у виробництві блоків, досягаючи часу створення блоку близько трьох секунд. Мережа Conflux поєднує елементи PoW зі структурою спрямованого ациклічного графа (DAG), щоб покращити пропускну здатність, зберігаючи характеристики безпеки PoW.
3. Рішення рівня 2
Інший підхід до розв'язання трилеми полягає в тому, щоб будувати поверх наявного блокчейну, а не змінювати його базовий рівень. Рішення рівня 2 обробляють транзакції з основного ланцюга, а потім повертають результати назад на нього. Це зменшує перевантаження мережі, знижує комісії та зберігає безпеку базового рівня.
Ролапи об'єднують кілька транзакцій офчейн та надсилають одне стиснуте підтвердження до основного ланцюга для перевірки. Оптимістичні ролапи, такі як Arbitrum, припускають, що транзакції є дійсними, якщо їх не оскаржувати, тоді як ролапи з нульовим розголошенням (ZK), такі як Scroll, використовують криптографічні докази для підтвердження дійсності без розкриття всіх деталей. Ethereum стає все більш орієнтованим на ролапи, причому значна частина його децентралізованих фінансів (DeFi), ігор та NFT-активності відбувається на рівні 2 для підвищення швидкості та зниження витрат.
Канали станів дозволяють учасникам здійснювати транзакції офчейн, при цьому в блокчейні записуються лише стани відкриття та закриття. Мережа Bitcoin Lightning Network — це добре відомий приклад, який використовує канали стану для забезпечення швидких та недорогих транзакцій, зберігаючи більшу частину активності офчейн, покладаючись при цьому на базовий рівень Bitcoin для остаточного розрахунку.
Підсумки
Трилема блокчейну залишається значним викликом на шляху до повної реалізації потенціалу цієї технології. Однак постійні зусилля, як-от дорожня мапа Ethereum із фокусом на ролапах та зростання високопродуктивних модульних блокчейнів, демонструють перспективні шляхи розвитку. Ці інновації спрямовані на підвищення масштабованості без шкоди для безпеки чи децентралізації, наближаючи галузь до майбутнього, де блокчейни зможуть підтримувати програми світового масштабу.
Пов'язані статті
Відмова від відповідальності: ця стаття написана лише для освітніх цілей. Вона надається вам на умовах "як є" тільки для загальної інформації і освітніх цілей, без жодних заяв чи гарантій. Її не слід розглядати як фінансову, юридичну чи іншу професійну пораду, і вона не призначена для рекомендації купівлі конкретного продукту чи послуги. Вам слід звернутися за порадою до відповідних професійних консультантів. Продукти, згадані в цій статті, можуть бути недоступні у вашому регіоні. Якщо стаття написана стороннім автором, зверніть увагу, що висловлені думки належать сторонньому автору, і не обов'язково відображають думку Binance Academy. Для отримання додаткової інформації перегляньте нашу повну відмову від відповідальності. Ціни на цифрові активи можуть бути волатильними. Вартість ваших інвестицій може як впасти, так і зрости, і ви можете не повернути інвестовану суму. Ви несете повну відповідальність за свої інвестиційні рішення, і Binance Academy не несе відповідальності за збитки, які ви можете понести. Цей матеріал не повинен розглядатись як фінансова, юридична чи інша професійна порада. Для отримання додаткової інформації перегляньте наші Умови користування і Попередження про ризик.