TL;DR

  • Blockchainy mogą obsłużyć tylko ograniczoną liczbę transakcji na sekundę. Na przykład sieć Bitcoin może przetwarzać około siedmiu transakcji na sekundę. Jeśli technologia blockchain ma zostać przyjęta na całym świecie, powinna być w stanie obsłużyć znacznie więcej danych i przy większych prędkościach, tak aby więcej osób mogło korzystać z sieci, nie powodując, że korzystanie z niej stanie się zbyt wolne lub kosztowne. Jednak podstawowa konstrukcja wielu zdecentralizowanych sieci oznacza, że ​​rosnąca skalowalność zwykle osłabia decentralizację lub bezpieczeństwo. Jest to tak zwany trylemat blockchain. Programiści chcący rozwiązać ten problem eksperymentują z różnymi mechanizmami konsensusu i rozwiązaniami w zakresie skalowalności, takimi jak sharding, sidechains i kanały stanu.

  • Poprawa jednej właściwości często wiąże się z kosztami jednej lub obu pozostałych.

  • Różne blockchainy przyjmują różne podejścia techniczne, takie jak alternatywne mechanizmy konsensusu, rozwiązania warstwy 2 i sharding, aby rozwiązać trilemmę.

  • Chociaż żaden blockchain nie rozwiązał w pełni trilemy, branża nadal wprowadza innowacje w kierunku bardziej zrównoważonych projektów.

Wprowadzenie

Ponieważ blockchainy mogą obsługiwać jedynie ograniczoną liczbę transakcji na sekundę, wielu argumentuje, że aby technologia mogła zostać przyjęta na całym świecie, powinna być w stanie obsługiwać znacznie więcej danych i szybciej. Umożliwiłoby to większej liczbie ludzi korzystanie z sieci bez spowalniania lub zwiększania kosztów.

Jednak fundamentalny projekt wielu zdecentralizowanych sieci oznacza, że zwiększenie skalowalności zazwyczaj osłabia decentralizację lub bezpieczeństwo. Jest to znane jako trilema blockchaina. Deweloperzy badają różne rozwiązania, takie jak nowe mechanizmy konsensusu, sharding i sieci warstwy 2.

Trilema Blockchaina

Krótko mówiąc, blockchain jest rozproszoną cyfrową bazą danych. Bloki danych są zorganizowane w porządku chronologicznym. Bloki są powiązane i zabezpieczone dowodami kryptograficznymi. Wdrożenie tej technologii w różnych branżach już zmienia sposób, w jaki pracujemy i żyjemy.

Idea polega na tym, że zdecentralizowane i bezpieczne blockchainy umożliwiają świat, w którym nie musimy polegać na osobach trzecich, aby sieci lub rynki mogły funkcjonować. Jednak eksperci ogólnie zgadzają się, że jeśli ta technologia ma być szeroko przyjęta, należy rozwiązać trilemę blockchaina.

Upopularniona przez współzałożyciela Ethereum, Vitalika Buterina, trilema blockchaina odnosi się do idei, że trudno jest blockchainom osiągnąć optymalne poziomy wszystkich trzech właściwości jednocześnie. Wzmacnianie jednej z tych właściwości często oznacza kompromis w odniesieniu do jednej lub obu pozostałych.

Decentralizacja

Sieci blockchain są z zasady zdecentralizowane, co oznacza, że żaden pojedynczy człowiek, firma ani organizacja ich nie kontroluje. Sieć jest otwarta dla każdego, kto chce uczestniczyć, a kontrola jest rozproszona pomiędzy wszystkich uczestników. Każdy ma dostęp do tej samej księgi, a jeśli uczestnik próbuje oszukać system, zmieniając zapisy na swoją korzyść, reszta sieci może zweryfikować i odrzucić oszukańcze dane.

Zastanów się nad różnicą między Bitcoinem a tradycyjnym systemem bankowym. Banki egzekwują zaufanie między ludźmi dokonującymi transakcji i zapewniają, że wszystkie zapisy są prowadzone poprawnie. Blockchain Bitcoina jednak dzieli się tymi danymi z każdym w sieci, aby można było je sprawdzić i potwierdzić przed dodaniem do bazy danych. Rezultatem jest system, który może istnieć bez potrzeby angażowania osób trzecich.

Decentralizacja oferuje możliwość tego, co nazywane jest Web3. Podczas gdy Web2 stanowi większość współczesnego internetu, z witrynami i aplikacjami kontrolowanymi przez firmy, Web3 daje użytkownikom kontrolę nad ich danymi i tożsamością.

Jednak decentralizacja wiąże się z kompromisami. Ponieważ wielu użytkowników musi osiągnąć konsensus w każdej transakcji, przetwarzanie jest często wolniejsze niż w systemach zcentralizowanych. To sprawia, że skalowalność (zdolność do obsługi większej liczby transakcji na sekundę) jest kluczowym wyzwaniem dla zdecentralizowanych sieci.

Bezpieczeństwo Blockchaina

Bezpieczeństwo jest niezbędne dla każdego blockchaina, ponieważ bez niego napastnicy mogliby skompromitować sieć i zmienić historię transakcji. Niezależnie od tego, czy system jest zcentralizowany, czy zdecentralizowany, bezpieczeństwo nie jest gwarantowane. Systemy zcentralizowane mogą korzystać z ściślejszej kontroli i szybszego podejmowania decyzji, ale także stanowią pojedynczy punkt awarii i w dużej mierze zależą od jakości swoich zespołów ds. bezpieczeństwa.

W systemach zdecentralizowanych bezpieczeństwo musi być osiągane bez polegania na centralnej władzy. Bitcoin, na przykład, używa kombinacji kryptografii i mechanizmu konsensusu nazwanego Proof of Work (PoW). Każdy blok danych jest powiązany z poprzednim za pomocą unikalnego podpisu cyfrowego (hash), co sprawia, że wszelkie manipulacje są natychmiast wykrywalne.

PoW dodaje kolejny poziom ochrony, wymagając od uczestników sieci, znanych jako górnicy, rozwiązania złożonych zagadek matematycznych poprzez intensywne obliczenia haszujące przed zatwierdzeniem transakcji. To sprawia, że ataki są kosztowne i trudne do przeprowadzenia. Ponieważ wydobycie Bitcoina jest z zasady zasobochłonne, jest wolniejsze niż niektóre inne podejścia.

Zauważ również, że im więcej uczestników (węzłów) jest w sieci, tym bardziej jest ona bezpieczna. Im większa sieć, tym trudniej jednej złej stronie przejąć kontrolę nad systemem.

Teoretycznie, jeśli osoba lub grupa zdoła kontrolować ponad połowę mocy sieci, mogą przeprowadzić tzw. atak 51%, co potencjalnie umożliwi takie nadużycia jak podwójne wydawanie.

Skalowalność Blockchaina

Skalowalność odnosi się do zdolności blockchaina do obsługi rosnącej liczby transakcji na sekundę (TPS). Aby technologia blockchain mogła wspierać przyjęcie na masową skalę i potencjalnie miliardy użytkowników, musi przetwarzać transakcje szybko, tanio i niezawodnie. W praktyce, skalowalność często ustępuje decentralizacji i bezpieczeństwu, które są dwoma podstawowymi zasadami projektowania blockchaina.

Zcentralizowane systemy płatności, takie jak Visa, mogą podobno obsługiwać tysiące transakcji na sekundę, ponieważ działają w zamkniętym, upoważnionym środowisku. Nie wymagają globalnej zgody od tysięcy niezależnych węzłów, co pozwala im przetwarzać transakcje niemal natychmiast.

W przeciwieństwie do tego, publiczne blockchainy muszą przetwarzać każdą transakcję przez wielu niezależnych weryfikatorów. Ta rozproszona weryfikacja spowalnia wydajność: podstawowa warstwa Bitcoina średnio obsługuje około 5 TPS, podczas gdy Ethereum przetwarza około 18 TPS.

Nawet z konsensusem Proof of Stake (PoS) zastępującym PoW w niektórych sieciach, potrzeba globalnej zgody nadal narzuca ograniczenia. Bez skutecznych rozwiązań skalowalności, wzrost wykorzystania może prowadzić do przeciążenia sieci, wolniejszych czasów transakcji i wyższych opłat.

Rozwiązywanie Trilemy Blockchaina

Najbardziej oczywistym i podstawowym rozwiązaniem Trilemy Blockchaina jest zmniejszenie liczby weryfikatorów sieci (węzłów) w zamian za większą skalę i szybkość. Ale zrobienie tego prowadziłoby do osłabienia decentralizacji, oddając kontrolę mniejszej liczbie uczestników. Może to również prowadzić do osłabienia bezpieczeństwa, ponieważ mniej graczy oznacza wyższe ryzyko ataków.

Oto zatem trilemma: decentralizacja i bezpieczeństwo są ze sobą głęboko powiązane, a sposób, w jaki budowane są blockchainy, sprawia, że trudno jest poprawić skalowalność bez osłabienia jednej lub obu właściwości. Wielkie pytanie brzmi, jak uczynić blockchainy szybszymi, nie poświęcając jakości, które sprawiają, że są one godne zaufania.

Bieżące Rozwój

Nie ma jednego złotego rozwiązania dla trilemy. Jednak deweloperzy i badacze zbadali różnorodne podejścia, z których wiele wykazało obiecujące rezultaty. Niektóre z najbardziej zauważalnych rozwoju to:

1. Sharding

Sharding dzieli blockchain na mniejsze partycje, zwane shardami, z własną księgą i zdolnością do niezależnego przetwarzania transakcji. Główna sieć koordynuje interakcje między shardami, zmniejszając obciążenie każdej pojedynczej sieci i poprawiając skalowalność.

Na przykład protokół NEAR używa modelu shardingowego znanego jako Nightshade 2.0, który dynamicznie skaluje, dzieląc sieć na wiele równoległych shardów. Na sierpień 2025 roku sieć obsługuje 8 aktywnych shardów i może osiągnąć finalizację transakcji w około 600 milisekund.

2. Różne mechanizmy konsensusu

Jednym z powodów istnienia trilemy w sieci Bitcoin jest sposób, w jaki działa PoW, aby zapewnić bezpieczeństwo. Znalezienie innego sposobu zabezpieczenia konsensusu jest jednym z podejść do rozwiązania trilemy.

W blockchainach PoS uczestnicy zaangażowani w weryfikację transakcji muszą stakować (blokować) swoje tokeny. Nie ma potrzeby wykorzystywania wysoko wyspecjalizowanych maszyn do wydobywania. Dodawanie większej liczby weryfikatorów do sieci jest prostsze i bardziej dostępne. PoS to tylko jedno z wielu różnych podejść do mechanizmów konsensusu z myślą o skalowalności.

Innym podejściem jest Proof of Authority (PoA), który zabezpiecza sieć za pomocą tożsamości weryfikatorów, a nie stakowanych monet. W systemach PoA ograniczona liczba zaufanych uczestników jest wstępnie zatwierdzona do weryfikacji transakcji i tworzenia bloków. Może to oferować wyższą skalowalność, ale zmniejsza decentralizację.

Niektóre sieci blockchain używają modeli hybrydowych, aby zrównoważyć kompromisy. Na przykład, BNB Smart Chain używa Proof of Staked Authority (PoSA), gdzie weryfikatorzy stakują BNB, aby uczestniczyć w produkcji bloków, osiągając czasy bloków na poziomie około trzech sekund. Sieć Conflux łączy elementy PoW z strukturą skierowanego acyklicznego grafu (DAG), aby poprawić przepustowość, zachowując jednocześnie cechy bezpieczeństwa PoW.

3. Rozwiązania warstwy 2

Innym podejściem do rozwiązania trilemy jest budowanie na istniejącym blockchainie, zamiast zmieniać jego podstawową warstwę. Rozwiązania warstwy 2 przetwarzają transakcje poza główną siecią, a następnie osiedlają wyniki z powrotem na niej. Zmniejsza to przeciążenie, obniża opłaty i utrzymuje bezpieczeństwo podstawowej warstwy.

Rollupy łączą wiele transakcji poza łańcuchem i przesyłają pojedynczy skompresowany dowód do głównej sieci w celu weryfikacji. Optymistyczne rollupy, takie jak Arbitrum, zakładają, że transakcje są ważne, chyba że zostaną zakwestionowane, podczas gdy rollupy zero-knowledge (ZK), takie jak Scroll, używają dowodów kryptograficznych do potwierdzenia ważności bez ujawniania wszystkich szczegółów. Ethereum stało się coraz bardziej skoncentrowane na rollupach, z dużą częścią jego zdecentralizowanych finansów (DeFi), gier i aktywności NFT odbywających się na warstwie 2, aby poprawić szybkość i obniżyć koszty.

Kanały stanu pozwalają uczestnikom przeprowadzać transakcje poza łańcuchem, z jedynie otwartymi i zamkniętymi stanami zarejestrowanymi w blockchainie. Sieć Lightning Network Bitcoin jest dobrze znanym przykładem, która używa kanałów stanu do umożliwienia szybkich, niskokosztowych transakcji, utrzymując większość aktywności poza łańcuchem, polegając na podstawowej warstwie Bitcoina do ostatecznego rozliczenia.

Zakończenie

Trilema blockchaina pozostaje istotnym wyzwaniem dla technologii w osiąganiu jej pełnego potencjału. Jednak bieżące wysiłki, takie jak skoncentrowana na rollupach mapa drogowa Ethereum i wzrost wydajnych, modularnych blockchainów, pokazują obiecujące ścieżki naprzód. Te innowacje mają na celu zwiększenie skalowalności bez podważania bezpieczeństwa lub decentralizacji, przybliżając branżę do przyszłości, w której blockchainy mogą wspierać aplikacje na globalną skalę.

Dalsze czytanie

  • Czym są Appchains (Blockchainy specyficzne dla aplikacji)?

  • Czym są sieci Bitcoin Layer 2?

  • Czym jest Abstrakcja Łańcucha?

Zastrzeżenie: Treść ta jest prezentowana na zasadzie „tak jak jest” w celach informacyjnych i edukacyjnych, bez jakiejkolwiek reprezentacji lub gwarancji. Nie powinna być interpretowana jako porada finansowa, prawna ani inna profesjonalna, ani nie jest przeznaczona do rekomendacji zakupu jakiegokolwiek konkretnego produktu lub usługi. Powinieneś uzyskać własną poradę od odpowiednich doradców zawodowych. Produkty wspomniane w tym artykule mogą nie być dostępne w Twoim regionie. Gdzie artykuł jest dostarczany przez zewnętrznego autora, prosimy pamiętać, że wyrażone tam opinie należą do zewnętrznego autora i niekoniecznie odzwierciedlają te z Binance Academy. Proszę przeczytać nasze pełne zastrzeżenie w celu uzyskania dalszych szczegółów. Ceny aktywów cyfrowych mogą być zmienne. Wartość inwestycji może wzrosnąć lub spaść, a Ty możesz nie odzyskać zainwestowanej kwoty. Jesteś wyłącznie odpowiedzialny za swoje decyzje inwestycyjne, a Binance Academy nie ponosi odpowiedzialności za jakiekolwiek straty, które możesz ponieść. Materiał ten nie powinien być interpretowany jako porada finansowa, prawna ani inna profesjonalna. Aby uzyskać więcej informacji, zobacz nasze Warunki korzystania i Ostrzeżenie o ryzyku.