Ключевые выводы
Трилемма блокчейна объясняет проблему балансировки безопасности, децентрализации и масштабируемости в сетях блокчейна.
Улучшение одного свойства часто происходит за счет одного или обоих других.
Разные блокчейны принимают различные технические подходы, такие как альтернативные механизмы консенсуса, решения второго уровня и шардирование, чтобы решить трилемму.
Хотя ни один блокчейн полностью не "решил" трилемму, отрасль продолжает внедрять инновации для достижения более сбалансированных дизайнов.
Введение
Поскольку блокчейны могут обрабатывать только ограниченное количество транзакций в секунду, многие утверждают, что для глобального принятия технологии она должна обрабатывать гораздо больше данных и на более быстрых скоростях. Это позволит большему количеству людей использовать сеть, не делая ее медленной или дорогой.
Тем не менее, фундаментальный дизайн многих децентрализованных сетей означает, что увеличение масштабируемости, как правило, ослабляет децентрализацию или безопасность. Это то, что называется трилеммой блокчейна. Разработчики исследуют различные решения, такие как новые механизмы консенсуса, шардирование и сети второго уровня.
Трилемма блокчейна
Короче говоря, блокчейн — это распределенная цифровая база данных. Блоки данных организованы в хронологическом порядке. Блоки связаны и защищены криптографическими доказательствами. Внедрение этой технологии в различных отраслях уже меняет то, как мы работаем и живем.
Идея заключается в том, что децентрализованные и безопасные блокчейны позволяют создать мир, где нам не нужно полагаться на третьих лиц для функционирования сетей или рынков. Однако эксперты в основном согласны с тем, что если эта технология должна быть более широко принята, трилемма блокчейна должна быть решена.
Популяризированная соучредителем Ethereum Виталиком Бутериным, трилемма блокчейна относится к идее о том, что блокчейнам трудно одновременно достичь оптимальных уровней всех трех свойств. Укрепление одного из этих свойств часто означает компромисс по одному или обоим другим.
Децентрализация
Сети блокчейна децентрализованы по дизайну, что означает, что ни один человек, компания или организация не контролирует их. Сеть открыта для всех, кто хочет участвовать, и контроль распределен между всеми участниками. Каждый имеет доступ к одному и тому же реестру, и если участник пытается обмануть систему, изменив записи в свою пользу, остальная часть сети может проверить и отклонить мошеннические данные.
Рассмотрим разницу между Bitcoin и традиционной банковской системой. Банки обеспечивают доверие между людьми, совершающими транзакции, и гарантируют, что все записи ведутся правильно. Блокчейн Bitcoin, однако, делит все эти данные со всеми в сети, так что их можно проверить и подтвердить перед добавлением в базу данных. Результат — система, которая может существовать без необходимости в третьих лицах.
Децентрализация предлагает возможность того, что называется Web3. В то время как Web2 составляет большую часть интернета сегодня, с сайтами и приложениями, контролируемыми компаниями, Web3 дает пользователям контроль над своими данными и идентичностью.
Тем не менее, децентрализация имеет свои издержки. Поскольку несколько пользователей должны достичь консенсуса по каждой транзакции, обработка часто медленнее, чем в централизованных системах. Это делает масштабируемость (способность обрабатывать больше транзакций в секунду) ключевой задачей для децентрализованных сетей.
Безопасность блокчейна
Безопасность является важным аспектом любого блокчейна, потому что без нее злоумышленники могут скомпрометировать сеть и изменить историю транзакций. Будь то централизованная или децентрализованная система, безопасность не гарантируется. Централизованные системы могут извлечь выгоду из более строгого контроля и более быстрого принятия решений, но они также представляют собой единую точку отказа и сильно зависят от качества своих команд безопасности.
В децентрализованных системах безопасность должна быть достигнута без опоры на центральный орган. Bitcoin, например, использует комбинацию криптографии и механизма консенсуса под названием Proof of Work (PoW). Каждый блок данных связан с предыдущим через уникальную цифровую подпись (хэш), что делает любое вмешательство немедленно обнаружимым.
PoW добавляет еще один уровень защиты, требуя от участников сети, известных как майнеры, решать сложные математические задачи через обширные вычисления хэширования перед тем, как подтвердить транзакции. Это делает атаки дорогими и трудными для выполнения. Поскольку майнинг Bitcoin по своей сути требует много ресурсов, он медленнее, чем некоторые другие подходы.
Также отметьте, что чем больше участников (узлов) в сети, тем она более безопасна. Чем больше сеть, тем труднее одному плохому актеру взять под контроль систему.
В теории, если человек или группа сможет контролировать более половины мощности сети, они могут осуществить то, что называется атакой 51%, что потенциально может позволить такие эксплойты, как двойные траты.
Масштабируемость блокчейна
Масштабируемость относится к способности блокчейна обрабатывать увеличивающееся количество транзакций в секунду (TPS). Чтобы технология блокчейн поддерживала массовое принятие и потенциально миллиарды пользователей, она должна быстро, дешево и надежно обрабатывать транзакции. На практике масштабируемость часто отходит на второй план по сравнению с децентрализацией и безопасностью, которые являются двумя основополагающими принципами проектирования блокчейна.
Централизованные платежные системы, такие как Visa, например, reportedly могут обрабатывать тысячи транзакций в секунду, потому что они работают в закрытой, разрешенной среде. Им не требуется глобальный консенсус от тысяч независимых узлов, что позволяет им обрабатывать транзакции почти мгновенно.
В отличие от этого, публичные блокчейны должны обрабатывать каждую транзакцию через несколько независимых валидаторов. Это распределенная верификация замедляет производительность: базовый уровень Bitcoin в среднем составляет около 5 TPS, в то время как Ethereum обрабатывает около 18 TPS.
Даже с заменой консенсуса Proof of Stake (PoS) на PoW в некоторых сетях необходимость в глобальном согласии все еще накладывает ограничения. Без эффективных решений по масштабируемости всплеск использования может привести к перегрузке сети, замедлению времени транзакций и повышению сборов.
Решение трилеммы блокчейна
Наиболее очевидным и базовым решением трилеммы блокчейна является уменьшение числа валидаторов сети (узлов) в обмен на большую масштабируемость и скорость. Но это приведет к ослаблению децентрализации, с контролем, переданным меньшему числу участников. Это также может привести к ослаблению безопасности, так как меньше игроков означает более высокий риск атак.
Так что вот она, трилемма: децентрализация и безопасность глубоко связаны, и способ, которым строятся блокчейны, затрудняет улучшение масштабируемости без ослабления одного или обоих. Большой вопрос — как сделать блокчейны быстрее, не жертвуя теми качествами, которые делают их надежными изначально.
Текущие разработки
Не существует одного золотого решения трилеммы. Тем не менее, разработчики и исследователи изучили множество подходов, многие из которых показали многообещающие результаты. Некоторые из наиболее заметных разработок включают:
1. Шардирование
Шардирование делит блокчейн на меньшие части, или шард, каждая из которых имеет свой собственный реестр и возможность обрабатывать транзакции независимо. Основная цепочка координирует взаимодействия между шардом, снижая нагрузку на каждую отдельную цепь и улучшая масштабируемость.
Например, протокол NEAR использует модель шардирования, известную как Nightshade 2.0, которая динамически масштабируется, деля сеть на несколько параллельных шардов. На август 2025 года сеть работает с 8 активными шардом и может достичь окончательности транзакций за около 600 миллисекунд.
2. Разные механизмы консенсуса
Одна из причин существования трилеммы в сети Bitcoin заключается в том, как работает PoW для обеспечения безопасности. Поиск другого способа обеспечить консенсус — это один из подходов к решению трилеммы.
В блокчейнах PoS участники, участвующие в валидации транзакций, должны ставить (блокировать) свои токены. Нет необходимости в специализированных майнинговых машинах. Добавление большего числа валидаторов в сеть проще и доступнее. PoS — это всего лишь один из множества различных подходов к механизмам консенсуса с учетом масштабируемости.
Другой подход — это Proof of Authority (PoA), который обеспечивает безопасность сети, используя идентичности валидаторов, а не ставленные монеты. В системах PoA ограниченное число доверенных участников предварительно одобрено для верификации транзакций и создания блоков. Это может обеспечить более высокую масштабируемость, но уменьшает децентрализацию.
Некоторые сети блокчейнов используют гибридные модели для балансировки компромиссов. Например, BNB Smart Chain использует Proof of Staked Authority (PoSA), где валидаторы ставят BNB для участия в производстве блоков, достигая времени блокировки около трех секунд. Сеть Conflux сочетает элементы PoW с направленной ациклической графовой структурой (DAG), чтобы улучшить пропускную способность, сохраняя характеристики безопасности PoW.
3. Решения второго уровня
Другой подход к решению трилеммы — это создание поверх существующего блокчейна, а не изменение его базового уровня. Решения второго уровня обрабатывают транзакции вне основной цепи, а затем передают результаты обратно на нее. Это снижает перегрузку, уменьшает сборы и сохраняет безопасность базового уровня.
Rollups объединяют несколько транзакций вне цепи и отправляют одно сжатое доказательство в основную цепь для верификации. Оптимистичные rollups, такие как Arbitrum, предполагают, что транзакции действительны, если не оспорены, в то время как rollups на основе нулевых знаний (ZK) , такие как Scroll, используют криптографические доказательства для подтверждения действительности без раскрытия всех деталей. Ethereum становится все более сосредоточенным на rollup, при этом большая часть его децентрализованных финансов (DeFi), игр и активности NFT происходит на втором уровне для улучшения скорости и снижения затрат.
State channels позволяют участникам проводить транзакции вне цепи, при этом только открытые и закрытые состояния записываются в блокчейн. Сеть Bitcoin Lightning является известным примером, которая использует state channels для обеспечения быстрых и недорогих транзакций, сохраняя большую часть активности вне цепи, полагаясь на базовый уровень Bitcoin для окончательного расчета.
Заключительные мысли
Трилемма блокчейна остается значительной проблемой для технологии, чтобы достичь своего полного потенциала. Тем не менее, текущие усилия, такие как ориентированная на rollup дорожная карта Ethereum и рост высокопроизводительных модульных блокчейнов, показывают многообещающие пути вперед. Эти инновации направлены на увеличение масштабируемости без подрыва безопасности или децентрализации, приближая индустрию к будущему, где блокчейны могут поддерживать глобально масштабируемые приложения.
Дополнительное чтение
Что такое Appchains (Специфические для приложений блокчейны)?
Что такое сети Bitcoin второго уровня?
Что такое абстракция цепочки?
Отказ от ответственности: этот контент представлен вам на основании "как есть" для общей информации и образовательных целей, без каких-либо представлений или гарантий. Его не следует рассматривать как финансовый, юридический или другой профессиональный совет, и он не предназначен для рекомендации покупки какого-либо конкретного продукта или услуги. Вам следует получить собственный совет от соответствующих профессиональных консультантов. Упомянутые в этой статье продукты могут быть недоступны в вашем регионе. Если статья предоставлена третьим лицом, обратите внимание, что высказанные мнения принадлежат третьему лицу и не обязательно отражают мнения Binance Academy. Пожалуйста, прочитайте наш полный отказ от ответственности для получения дополнительных деталей. Цены на цифровые активы могут быть волатильными. Стоимость ваших инвестиций может как падать, так и расти, и вы можете не вернуть вложенную сумму. Вы несете полную ответственность за свои инвестиционные решения, и Binance Academy не несет ответственности за любые убытки, которые вы можете понести. Этот материал не должен рассматриваться как финансовый, юридический или другой профессиональный совет. Для получения дополнительной информации см. наши Условия использования и Предупреждение о рисках.
