Трилемма блокчейна,
Трилемма блокчейна, или трилемма масштабируемости — теорема, в которой сформулирована основная проблема масштабирования любой распределенной сети. Она гласит, что из трех основных характеристик — децентрализация, безопасность и производительность — блокчейн может обладать лишь двумя. Еще в 90-х годах ученый Эрик Брюэр разработал так называемую теорему CAP.
Несмотря на то, что технология блокчейн продолжает революционизировать практически все отрасли, с которыми она сталкивается, даже Visa купила криптопанк почти за 150 000 долларов в ether, сам способ структурирования децентрализованных сетей создает для них уникальные проблемы. Особенно по сравнению с централизованными структурами.
Теорема CAP[править]
Еще в конце 1990-х годов ученый-компьютерщик Эрик Брюер разработал то, что известно как теорема CAP, чтобы лучше понять, что, вероятно, является ее главной проблемой.
Теорема CAP утверждает, что распределенное хранилище данных, включая блокчейны, невозможно или, по крайней мере, очень сложно одновременно обеспечить все три из следующих гарантий: согласованность, доступность и допуск к разделению; отсюда и название, теорема CAP.
Вместо этого, согласно теореме, распределенные хранилища данных должны идти на компромисс; жертвуя по крайней мере одной гарантией, чтобы обеспечить выполнение двух других.
Блокчейн-трилемма[править]
По мере того, как распределенные хранилища данных нашли новый вариант использования и превратились в публичные децентрализованные бухгалтерские книги с появлением биткойнов, теорема CAP также превратилась в то, что мы теперь знаем как трилемма блокчейна.
В контексте современных блокчейнов трилемма утверждает, что, хотя идеальный блокчейн должен быть децентрализованным, безопасным и масштабируемым, на самом деле их может быть только два из трех. Это представляет собой то, что, вероятно, является основной проблемой, которую необходимо преодолеть блокчейнам, прежде чем технология получит широкое распространение.
Элементы блокчейн-трилеммы[править]
Децентрализация[править]
Децентрализация связана с количеством узлов (компьютеров), управляющих блокчейном. Децентрализованный характер инфраструктуры блокчейна здесь имеет ключевое значение, поскольку основным прорывом Биткойна было решение проблемы двойных расходов без центрального субъекта; то, что считается тривиальной проблемой в централизованных условиях.
Хотя децентрализация, вероятно, на первый взгляд кажется наименее значимым из всех трех элементов, мы должны иметь в виду, что, когда был запущен Биткойн, вся идея создания криптовалюты заключалась в том, чтобы предложить децентрализованный, более демократичный вариант для нынешней сильно централизованной финансовой системы.
Безопасность[править]
Безопасность связана с кодированием и, что очень важно, с механизмами консенсуса (доказательство работы или доказательство заинтересованности). Механизмы консенсуса относятся к тому, сколько узлов сети должны подтвердить транзакцию, прежде чем она станет окончательной, и как эти узлы получают вознаграждение.
Масштабируемость[править]
Наконец, масштабируемость относится к способности блокчейна поддерживать желаемую производительность в скорости транзакций в условиях растущей сети и все большего количества транзакций в секунду.
Вот тут-то и возникает проблема. Во время запуска Биткойна Сатоши Накамото был вынужден поставить под угрозу способность Биткойна эффективно масштабироваться в пользу децентрализации и безопасности. Однако достижение масштабируемого блокчейна - единственный способ конкурировать с гораздо более быстрыми централизованными сетями.
Является ли блокчейн-трилемма на самом деле трилеммой?
Важно отметить, что, хотя трилемма блокчейна действительно представляет проблему для широкого распространения технологии, не существует действующего закона, который препятствовал бы одновременному достижению всех трех аспектов.
Вместо этого трилемма блокчейна была сформулирована как способ концептуализации и лучшего понимания проблем, стоящих перед разработкой и внедрением технологии блокчейна, и того, как они взаимосвязаны друг с другом.
На самом деле, разработчики усердно работают над тем, как обойти блокчейн-трилемму, и уже есть некоторые предложения и идеи о том, как справиться с “трилеммой”, которые имели хотя бы некоторый уровень успеха. Однако справедливо будет сказать, что, несмотря на достигнутый прогресс, трилемма по-прежнему представляет собой проблему; не сказать, что она не может быть решена.
Как разработчики планируют решить блокчейн-трилемму?
Разработчики применили разные подходы к решению проблемы: некоторые предпочитают прямые модификации сети блокчейна (решения уровня
- 1), в то время как некоторые другие предпочитают запускать другую сеть поверх основного блокчейна (решения уровня
- 2). Например, Ethereum представил Proof-of-Stake в качестве решения уровня 1, в то время как Биткойн представил Lightning Network в качестве решения уровня 2.
Преодоление проблем масштабируемости блокчейна[править]
В тех случаях, когда предпринимается попытка улучшить пропускную способность транзакций в блокчейне, история показала, что могут потребоваться компромиссы, которые могут повлиять на безопасность цепочки. В качестве альтернативы разработчики могут рассмотреть возможность преодоления этой проблемы, известной как трилемма блокчейна, с помощью сайдчейнов или блокчейнов, специфичных для приложений (Appchains).
Как объяснил Джош Нойрот, руководитель отдела продуктов децентрализованной инфраструктурной платформы Web3 Ankr, широкое внедрение цепочек приложений может стать искрой, необходимой для запуска и, в конечном итоге, привлечения миллиардов новых пользователей Web3. Кроме того, Neuroth's также предположил, что Appchains можно использовать в качестве инструментов, которые помогают разработчикам “преодолевать проблемы масштабируемости, работая вместе с другими решениями для масштабирования, такими как Layer 2”.
Чтобы узнать больше о цепочках приложений и о том, как они потенциально могут стать решением так называемой проблемы блокчейн-трилеммы, Bitcoin.com У News был разговор с Neuroth'ом. Ниже приведены замечания Нейро.
Что такое блокчейны для конкретных приложений и почему, по вашему мнению, они необходимы?
Блокчейны, зависящие от приложений (они же подсети, сайдчейны или цепочки приложений), - это цепочки, предназначенные для обслуживания только одного децентрализованного приложения. Это подсети экосистем, таких как BNB Chain, Polygon или Avalanche, которые поддерживают добавленную сеть этих “дочерних цепочек”. Appchains предоставляют разработчикам максимальную безопасность, масштабируемость и настраиваемость без необходимости создавать совершенно новую цепочку уровня 1 с нуля.
Джош Нейро (JN)
Что отличает их от цепей уровня 1 и уровня 2?
При построении на существующей цепочке блоков L1 или L2 разработчики конкурируют за трафик и ресурсы с тысячами других проектов. Это может привести к ухудшению работы пользователей с медленными сетями, высокой стоимости газа и отсутствию настройки. В качестве альтернативы, Appchains выделяют все ресурсы и инфраструктуру для поддержки одного приложения, что приводит к значительному улучшению пользовательского интерфейса.
Почему сторонники пользовательских блокчейнов считают, что они будут играть ключевую роль в массовом внедрении Web3?
Миллионы взволнованных новых пользователей Web3 разочарованы высокими сборами за газ, медленными транзакциями, взломами и сложностью. С новым решением этих проблем масштабируемости разработчики могут сосредоточиться на предоставлении оптимизированных приложений Dapps, которые заставят каждого веб—пользователя захотеть принять участие - так что Web3, наконец, сможет привлечь миллиарды новых пользователей. Короче говоря, пользовательские цепочки приложений начнут предоставлять все преимущества Web3 с лучшим пользовательским интерфейсом, чем даже устоявшиеся приложения Web2.
Как ваши цепочки приложений помогают разработчикам dapp создавать пользовательские цепочки блоков, уникально подходящие для их приложения?
Ankr Appchains - это комплексный инженерный сервис, который позволяет проектам выбирать свои спецификации для нового блокчейна (построенного на экосистемах, таких как BAS), в то время как команда Ankr приступает к его созданию. Цепочки приложений Ankr легко настраиваются для индивидуальных языков программирования, механизмов консенсуса, фреймворков разработки и функций безопасности, подходящих для любой отрасли или варианта использования.
Насколько они полезны для случаев использования с интенсивным использованием транзакций, таких как defi и gamefi?
Appchains лучше всего подходят для типов вариантов использования, которые предъявляют чрезвычайно высокие требования к пропускной способности и масштабируемости. Создание игры непосредственно на Ethereum будет означать довольно медленный и дорогостоящий опыт для ваших игроков с точки зрения платы за газ. Благодаря игре, построенной на цепочке приложений, вы можете обеспечить всегда низкую (или даже нулевую) плату за газ с помощью быстрых транзакций, которые не отвлекают от игрового процесса. Тот же принцип применим к каждому новому протоколу Defi или DEX.
Являются ли пользовательские блокчейны ответом на так называемую трилемму блокчейна?
Блокчейны, специфичные для приложений, решают и предоставляют решение для каждого аспекта трилеммы масштабируемости блокчейна. Они улучшают децентрализацию, создавая ‘интернет блокчейнов’ с новыми валидаторами и узлами для разнообразной инфраструктуры. Они повышают безопасность, позволяя любую настройку или усовершенствование фреймворков безопасности, о которых могут мечтать разработчики.
И, наконец, цепочки приложений чрезвычайно хороши в повышении масштабируемости, гарантируя, что Dapps могут поддерживать практически любое количество пользователей или транзакций. Цепочки приложений не являются завершением всей сложности трилеммы, но они являются дополнительным инструментом, который помогает нам преодолевать проблемы масштабируемости, работая вместе с другими решениями для масштабирования, такими как Layer 2, которые уже проделывают большую работу по повышению производительности Web3.
Решения уровня 1[править]
Улучшение механизмов консенсуса: Биткойн, одна из самых популярных блокчейнов, с момента своего запуска использует Proof-of-Work в качестве своего консенсусного протокола. И, хотя он безопасен и децентрализован, он медленный; Биткойн, например, может достигать пропускной способности транзакций только в 7 TPS. Чтобы преодолеть эту стену, некоторые блокчейны, включая Ethereum 2.0, переходят на механизм консенсуса Proof-of-Stake. PoS определяет статус узла на основе их доли в блокчейне, вместо того, чтобы требовать от узлов использования вычислительной мощности для решения криптографических алгоритмов.
- Сегментирование: это решение состоит в разделении транзакций на более мелкие “сегменты”. Затем они обрабатываются одновременно параллельно друг другу блокчейном, что позволяет ему работать с несколькими транзакциями одновременно. Кроме того, узлам не нужно хранить копию каждого блока из genesis; вместо этого эта информация разделяется и хранится разными узлами.
Решения уровня 2[править]
Вложенные цепочки блоков: в такого рода системах основной блокчейн, или основная цепочка, устанавливает правила для всей сети, в то время как ожидается, что он не будет участвовать в какой-либо операции, если не возникнет необходимость разрешить спор. Существует несколько уровней блокчейнов, построенных друг на друге и связанных через родительско-дочернюю цепочку. Делегаты родительской цепочки работают среди своих дочерних элементов, они выполняют действия и отправляют результат обратно в основную цепочку, уменьшая ее рабочую нагрузку и повышая масштабируемость.
- Государственные каналы: они создают двустороннюю связь между блокчейном и каналами транзакций вне цепочки. Каналы состояний не требуют проверки узла для подтверждения транзакций; вместо этого этот автономный ресурс блокирует транзакции с помощью смарт-контрактов. Когда транзакции завершаются по государственному каналу, конечное состояние “канала” и все его транзакции добавляются в базовый блокчейн. Lightning Network Биткойна является примером государственного канала.
Можно ли решить трилемму блокчейна?
Блокчейны унаследовали несколько проблем, присущих распределенным хранилищам данных, из которых возникли блокчейны. Эти проблемы были концептуализированы под общим термином “блокчейн-трилемма” в попытке лучше понять такие проблемы и то, как они взаимосвязаны.
Хотя термин “трилемма” прижился, блокчейн-трилемма на самом деле является всего лишь гипотезой; гипотеза, которая, как предполагается, верна из-за предварительных подтверждающих доказательств, но для которой еще не найдено никаких доказательств или опровержений. Это означает, что предстоит провести еще много исследований, поскольку решения уровня 1 и уровня 2 уже достигли определенного уровня успеха.
Тоин Виллар