«Трілема блокчейну» - це теорія, яку висунув Віталік Бутерін, один із співзасновників Ethereum, у 2017 році. Вона підкреслює складність збалансування децентралізації, безпеки та масштабованості в технології блокчейну. Ці три характеристики переплетені в системах блокчейну, де покращення однієї з них часто веде до компромісу з іншими, утворюючи так звану трілему.

Блокчейн Трилема

Децентралізація

Децентралізація є фундаментальною особливістю технології блокчейн. Використовуючи розподілене сховище та обчислювальну потужність, мережі блокчейн забезпечують, що всі вузли мережі мають рівні права та обов'язки. Ця конфігурація дозволяє забезпечити прозорість, де дані та транзакції відкрито видимі для всіх учасників. Крім того, розподілений характер блокчейн забезпечує поширення копій даних по різних вузлах, що підвищує безпеку та стабільність.
Оскільки блокчейн працює на основі криптографічних алгоритмів, а не на довірі до сертифікатів, він усуває потребу в посередниках та надійних установах, спрощуючи традиційні механізми довіри. Завдяки функціям блокчейну сторони можуть встановлювати довіру та співпрацювати без участі сторонніх осіб.
Проте децентралізований характер мереж блокчейн вимагає досягнення консенсусу серед усіх вузлів, що може призвести до сповільнення швидкості обробки та збільшення часу підтвердження транзакцій, значно обмежуючи продуктивність та масштабованість системи.

Безпека

Безпека є фундаментальним стовпом блокчейн-мереж, необхідним для витримки зловісних атак. Міцна мережа блокчейну повинна мати здатність протистояти таким нападам, оскільки відсутність безпеки може підірвати справжню цінність системи блокчейну.
Беручи безпеку біткойн-блокчейну як приклад, він поєднує криптографічні техніки з механізмом консенсусу Proof of Work (PoW). З криптографічної точки зору, кожен блок має унікальний цифровий підпис, відомий як «хеш-значення». Будь-яка зміна даних призводить до зміни хеш-значення, що забезпечує безпечне зв'язування даних у спосіб, який неможливо піддається втручанню. Механізм PoW вимагає від вузлів вирішувати складні математичні завдання для підтвердження транзакцій та створення нових блоків. Атакувачу потрібно контролювати більше половини обчислювальної потужності, щоб запустити успішну атаку, забезпечуючи цілісність даних та стабільність мережі. Крім того, збільшення кількості учасників мережі сприяє підвищенню безпеки, ускладнюючи завдання злоумисникам контролювати всю систему та зменшуючи ризик «атаки 51%».
При забезпеченні безпеки головною є технології, такі як PoW та криптографія, можуть впливати на масштабованість блокчейну через обчислювальні складності, що впливають на ефективність.

Масштабованість

Масштабованість відноситься до можливості блокчейн-системи обробляти інформацію про транзакції. Масштабованість блокчейн-системи значно залежить від продуктивності обробки транзакцій, яку часто вимірюють за допомогою TPS (транзакцій на секунду). Існуючі блокчейн-системи зіштовхуються з серйозними проблемами продуктивності при обробці великомасштабних транзакцій, що робить масштабованість критичним пунктом у поточному розвитку блокчейну.
У децентралізованих системах блокчейну кожна транзакція потребує згоди всіх вузлів, що гарантує безпеку системи та децентралізацію, але обмежує масштабованість. Зі збільшенням кількості вузлів збільшуються час та витрати на пропускну здатність для верифікації транзакцій, що призводить до зниження продуктивності системи. На даний момент мережевий TPS біткоїна становить приблизно 7, мережевий TPS Ethereum приблизно 14, що різко відрізняється від середніх 63 000 TPS, оброблених глобальною платіжною платформою Visa. Низький рівень TPS у системах блокчейну загального використання становить значну перешкоду в практичному застосуванні.
Хоча можливо покращити ефективність транзакцій за допомогою різних технічних механізмів, таких як Solana досягає середнього TPS у 2000 або ICP досягає середнього TPS у 3000, ці досягнення неухильно впливають на децентралізацію блокчейну до певної міри.

Поточний статус неможливого трикутника блокчейну

Згідно з звітом Bloomberg 2022 року, на вересень, Bitcoin має проблеми з обробкою більше, ніж 7 транзакцій на секунду, тоді як друга за популярністю мережа Ethereum обробляє приблизно 15 транзакцій на секунду. Порівняно з традиційними торговими платформами, це настільки повільно, що ставить під сумнів всю вашу існість.
Якщо технологія блокчейн має обслуговувати широке суспільство у майбутньому, зіткнувшись з такою самою кількістю користувачів, як традиційні платформи, масштабованість є необхідним шляхом для оновлення блокчейну. Однак розширення мережі потребуватиме зменшення кількості учасників, що, в свою чергу, впливає на основний принцип децентралізації блокчейну. Крім того, зменшення учасників підвищує ймовірність атак, тим самим піддаючи компромісу безпеку.
У ситуаціях, де ці три аспекти не можуть бути зігнуті, люди все ще обирають децентралізацію, основну мету блокчейну та безпеку як відмітку мережі всередині цього “неможливого трикутника”. У такому сценарії обробка номерів транзакцій на одному ланцюжку суттєво обмежена, зробивши масштабованість питанням для розвитку блокчейну.
На завершення, в сучасному блокчейн-ландшафті, коли децентралізація та безпека тісно переплітаються, масштабованість часто стає важко досяжною. Узгодження між цими трема елементами призводить до формування неможливого трикутника.

Рішення для Блокчейн Трилеми

У практичних застосуваннях, хоча ідеальне рішення, яке балансує всі три аспекти, ще не з'явилося, постійні зусилля та експерименти привели до появи деяких широко прийнятих рішень.

Рішення рівня-1

Рішення рівня-1 вказують на вдосконалення та оптимізацію, зроблені до базових протоколів у технології блокчейн, щоб покращити загальну продуктивність, безпеку та масштабованість мережі. Шляхом коригування та оновлення базових протоколів блокчейн можна досягти вищої пропускної здатності транзакцій, зниження витрат на транзакції та покращення децентралізації.
Першим прикладом рішення рівня-1 є Ethereum 2.0, який перейшов від механізму консенсусу доказу роботи (PoW) до доказу участі (PoS), підвищуючи швидкість підтвердження транзакцій та масштабованість мережі, при цьому зменшуючи споживання енергії. Ще одним варто відзначити прикладом є блокчейн Solana, який використовує новий алгоритм консенсусу під назвою Proof of History для досягнення можливостей обробки транзакцій у тисячах на секунду, при цьому знижуючи вартість транзакцій.

Рішення 2-го рівня

Рішення другого рівня - це рішення щодо масштабованості, побудовані на основі базових протоколів блокчейну, спрямовані на підвищення швидкості обробки транзакцій, зниження витрат, покращення користувацького досвіду та полегшення навантаження на базову мережу блокчейну. Ці рішення вирішують транзакції та обробляють дані поза ланцюжком для досягнення ефективної масштабованості без прямого впливу на головний ланцюжок, тим самим зберігаючи функції безпеки та децентралізації базового блокчейну.
Типовим рішенням рівня 2 є мережа Lightning Network для мережі Bitcoin, що забезпечує швидкі та недорогі мікротранзакції, полегшуючи навантаження на транзакції в основному ланцюжку Bitcoin. Іншим прикладом є Rollups, рішення рівня 2 для Ethereum, яке стискає великий обсяг даних про транзакції в один блок, значно покращуючи масштабованість і пропускну здатність Ethereum, зберігаючи при цьому безпеку та децентралізацію. Ці рішення Layer2 забезпечують вищу ефективність і масштабованість блокчейн-мереж, пропонуючи користувачам кращий досвід торгівлі.