Що таке трилема блокчейну?

Трилема блокчейна, яку ще називають трилемою масштабованості, являє собою теорему, яка формулює головну проблему масштабування розподілених систем. Вона полягає в тому, що три основні властивості блокчейна (децентралізація, безпека, продуктивність) не можуть однаково добре забезпечуватися одночасно. Децентралізована мережа може мати високий рівень лише двох характеристик із трьох. Тобто при посиленні однієї з них неминуче страждає якась інша.

Проілюструвати це можна на прикладі Bitcoin. У цьому блокчейні кількість транзакцій на секунду досить невелика - близько семи, а блоки видобуваються раз на десять хвилин. У результаті коли мережа перевантажена, транзакції з низькими комісіями можуть оброблятися дуже довго. Підсумок: безпека і децентралізація на високому рівні, а продуктивність - ні.

Для збільшення продуктивності можна зробити розмір блоку більшим. Але тоді сильно зросте складність, і в підсумку в мережі залишаться тільки великі майнінг-пули - система стане більш централізованою. А якщо скоротити час видобутку, впаде безпека - вузли можуть не встигнути досягти консенсусу до того, як буде видобуто новий блок.

Історія появи трилеми блокчейну

Американський учений, професор інформатики Ерік Брюер ще в 1990-х роках сформулював теорему CAP (офіційно доведена 2002 року). Її суть полягає в тому, що будь-яка розподілена база даних може володіти тільки двома характеристиками з трьох - узгодженість, доступність, стійкість до поділу. Це означає, що розробникам децентралізованих систем доводиться жертвувати однією властивістю з трьох для того, щоб досягти високого рівня ефективності двох інших.

Пізніше ця теорема була адаптована під блокчейн і популяризована Віталіком Бутеріним. Його Ethereum став першою платформою для розгортання dApps. А оскільки децентралізовані додатки передбачають необмежене зростання кількості користувачів, то головним завданням для розробників Ethereum стало збільшення пропускної спроможності мережі без шкоди для її децентралізації та безпеки.

Як трилема блокчейну проявляється в різних мережах

Отже, будь-яка розподілена база даних має три головні характеристики:

• Масштабованість (здатність блокчейна збільшувати продуктивність, тобто обробляти дедалі більшу і більшу кількість транзакцій на секунду);
• Безпека (стійкість до хакерських атак);
• Децентралізація (відсутність центрального органу управління, повний розподіл контролю за роботою мережі між її учасниками).

Тепер пояснимо на прикладах, як у різних децентралізованих мережах проявляється трилема блокчейну.

• Традиційні блокчейни (наприклад, Bitcoin, Litecoin). У таких мережах учасники підтверджують кожну транзакцію. Це суттєво підвищує безпеку та децентралізацію, але зменшує продуктивність.
• Швидкісні мережі. В них функціонує невелика кількість вузлів, однак при цьому до кожного з них висуваються жорсткі вимоги. Такий підхід забезпечує мережі хорошу продуктивність і високий рівень безпеки, але значно знижує децентралізацію.
• Мультичейни. Суть такого підходу - організувати зв'язок застосунків із різними мережами, які взаємодіють один з одним за допомогою протоколів кросчейн-комунікацій. Такі блокчейни мають високий рівень децентралізації та масштабованості, але водночас страждає безпека, адже для успішної атаки на всю систему достатньо взяти під контроль більшість вузлів тільки в одній мережі. Це зламає вибудувану структуру і призведе до сумних наслідків для всіх учасників.

Чи є рішення у трилеми блокчейну?

Розробники децентралізованих реєстрів не перший рік намагаються розв'язати трилему блокчейну різними способами.

Сьогодні можна виокремити два великі напрямки, у яких розробники децентралізованих реєстрів працюють для вирішення трилеми блокчейна, - перший і другий рівні мережі.

• Layer 2. Для вирішення проблеми масштабованості деякі блокчейни переносять частину навантаження на другий рівень, який, по суті, є окремим блокчейном. Приклад рішень другого рівня на Ethereum - мережі Optimism, Arbitrum, Polygon.
• Layer 1. Тут мова йде про зміну архітектури основного блокчейна. Розробники різних мереж пропонують різні рішення: перехід з повільного PoW на інші алгоритми консенсусу, шардинг, збільшення розмірів блоків або швидкості їхнього створення та інше. Варто зауважити, що проєктувати і впроваджувати такі речі набагато складніше і довше, ніж рішення другого рівня.

Автори деяких проєктів стверджують, що не просто максимально близько підійшли до вирішення трилеми, а й повністю її вирішили. Так, розробники Kaspa ще минулого року оголосили, що завдяки BlockDAG у їхній мережі проблема трилеми більше не актуальна.

На сьогоднішній день з'являється все більше ідей, як поліпшити одну характеристику блокчейна без шкоди для двох інших. А чи вирішиться коли-небудь трилема блокчейну, покаже час.

Читайте також - Testnet і mainnet: що це таке і в чому різниця.

Вітаю всіх на нашому інтернет-журналі. Я - Вольдемар Воронцовський. Цей матеріал написаний і опублікований одним з наших авторів (експертом у своїй справі). За кожною статтею стоїть досвідчений співробітник нашої команди, який перевірив матеріал на помилки і актуальність. Познайомитися з нами можна в розділі - «Редакція сайту».

Підписуйтесь на наш канал в Telegram 👉 там все про крипту та інвестиції

• Що таке обгорнуті токени
• Що таке шардинг в блокчейні? Як це працює?