Rozwiązanie problemu Blockchain: decentralizacja, bezpieczeństwo i skalowalność

Bitcoin i Ethereum to najbardziej rozpoznawalne projekty ruchu blockchain, mające na celu zastąpienie naszego obecnego systemu handlowego, finansowego i gospodarczego takim, który jest bardziej zdecentralizowany i bezpieczny.

Miliony zainwestowały czas i pieniądze w te sieci, wierząc, że pewnego dnia rozwiną się i zdominują zdecentralizowany cyfrowy świat.

Jednak pomimo ponad 200 miliardów dolarów łącznej kapitalizacji rynkowej, sieci te nadal borykają się z podstawowym problemem skalowalności.

Brak skalowalności sprawia, że ​​wiele dobrze finansowanych i wspieranych przez społeczność łańcuchów bloków działa w trybie beta i alfa. Ich monety, z których wiele zbudowano tak, by służyły jako narzędzia, są kupowane głównie po to, by służyć jako spekulacyjne papiery wartościowe, ponieważ powolne prędkości transakcji uniemożliwiają ich wymianę na towary i usługi codziennego użytku.

Wartość, jaką obiecują te łańcuchy bloków, nie może zostać zrealizowana na dużą skalę ze względu na tak zwany „trylemat”.

Blockchain Trilemma

„Scalability Trilemma” to termin ukuty przez założyciela Ethereum Vitalika Buterina, który odnosi się do problemu opracowania technologii łańcucha bloków, która oferuje skalowalność, decentralizację i bezpieczeństwo, bez narażania na szwank żadnego z nich.

Vitalik uważa, że ​​na podstawowym poziomie Blockchains mogą osiągnąć tylko 2 z 3 tych cech jednocześnie:

  • Decentralizacja (definiowane jako system, który może działać w scenariuszu, w którym każdy uczestnik ma dostęp tylko do zasobów O (c), tj. zwykły laptop lub mały VPS)
  • Skalowalność (zdefiniowane jako zdolne do przetwarzania O (n) > O (c) transakcje)
  • Bezpieczeństwo (zdefiniowane jako zabezpieczenie przed atakującymi przy użyciu maksymalnie O (n) zasobów)

W przypadku osób niezaznajomionych ze składnią C oznacza rozmiar zasobów obliczeniowych (w tym obliczeń, przepustowości i pamięci) dostępnych dla każdego węzła, a n odnosi się do wielkości ekosystemu w pewnym abstrakcyjnym sensie. Zakładamy, że obciążenie transakcji, rozmiar stanu i kapitalizacja rynkowa kryptowaluty są proporcjonalne do n.)

Dlaczego te komponenty są ważne?

Decentralizacja

Jest to podstawowy element tego, co oznacza uruchamianie systemu Blockchain. Decentralizacja pozwala sieciom być pozbawionymi pozwolenia i odpornymi na cenzurę, dając każdemu możliwość korzystania z nich i budowania na nich.

Sama decentralizacja nie jest skalowalna, ponieważ zdecentralizowane systemy działają na zasadzie konsensusu, co oznacza, że ​​decyzje (takie jak weryfikacja transakcji) są podejmowane przez grupę węzłów, a nie pojedynczy węzeł.


Decyzje podejmowane w drodze konsensusu z większym prawdopodobieństwem będą miały wyższą jakość, podczas gdy decyzje podejmowane przez osobę indywidualną będą bardziej prawdopodobne.

Bezpieczeństwo

Tylko w zdecentralizowanej sieci można osiągnąć niezmienność i najwyższe bezpieczeństwo, ponieważ nie ma lepszego miejsca do przechowywania poufnych danych niż w sieci, która nie ma jednego „centralnego” punktu awarii.

Skalowalność

To ostatni i najważniejszy element, ponieważ bez możliwości zwiększenia szybkości i rozmiaru sieci Blockchain nie możemy mieć nadziei, że wpłyniemy na więcej niż tylko garstkę osób. Bitcoin i Ethereum zdołały jedynie uzyskać łączną kapitalizację rynkową w wysokości ponad 200 miliardów dolarów dzięki obietnicy, że pewnego dnia osiągną powszechną akceptację.

Oznacza to, że Bitcoin dopasowuje lub przewyższa 24 000 transakcji Visa na sekundę (w przeciwieństwie do obecnych 7 transakcji na sekundę), a Ethereum staje się technologią leżącą u podstaw największych i najbardziej dochodowych Dapps.

Przejście z sieci bootstrapped do głównego gracza na arenie światowej wymaga, aby proces konsensusu stał się szybszy i bardziej wydajny, bez konieczności jego scentralizowania lub zmniejszenia bezpieczeństwa.

Jak to rozwiązujemy?

Istnieje wiele rozwiązań, które wciąż są w fazie rozwoju lub są obecnie na rynku, które próbują rozwiązać problem skalowalności.

Alternatywne monety

Jak wspomniano, prędkości transakcji Bitcoin i Ethereum są bardzo niskie (odpowiednio około 7 i 15 transakcji na sekundę.

Istnieje wiele innych kryptowalut, które można rozważyć przy znacznie szybszych przepustowościach. Na przykład jedną z oryginalnych alternatyw Bitcoin był Litecoin. Dzięki zastosowaniu innego algorytmu haszującego transakcje LTC zajmują około 56 tps.

Inne kryptowaluty, takie jak Ripple (XRP) i Stellar Lumens (XLM), mają czasy transakcji odpowiednio 1500 tps i 1000 tps.

Lightning Network (Bitcoin)

Sieć wyładowań atmosferycznych nazywana jest rozwiązaniem „warstwy 2”. Jego głównym celem jest rozszerzenie pojemności istniejących Blockchainów, aby transakcje były tańsze i częstsze.

Mniejsze, mniej znaczące transakcje są przechowywane „poza łańcuchem” i zasadniczo są grupowane i weryfikowane niezależnie przez małe społeczności przed wysłaniem z powrotem do głównego łańcucha blokowego, gdzie mogą być przetwarzane jako jedna transakcja.

Przykłady offchain Blockchain

Małe społeczności są tworzone, w których transakcje odbywają się bez rejestracji każdej z tych transakcji na głównym łańcuchu blokowym

Prostszym sposobem myślenia o tym jest zakładka spożywcza, w której wszystkie twoje zakupy są zapisywane przez miesiąc, a na koniec, na koniec miesiąca, kasjer akceptuje pojedynczą płatność za wszystkie transakcje dokonane w ciągu miesiąca, w którym spędzasz zakupy w sklepie spożywczym. zakupy.

Transakcja offchain w sklepie

IOU zakładki spożywczej, po której następuje uznanie płatności końcowej przez bank.

Te rozwiązania ostatecznie oznaczają, że możemy zredukować wiele transakcji do zaledwie 2 na głównym łańcuchu blokowym; jeden do otwarcia transakcji między głównym Blockchainem a łańcuchem poza łańcuchem, a drugi do jej zamknięcia;

Zamknięcie stanu offchain

Zamknięcie stanu offchain. Wizerunek Źródła

Sieć Lightning jest najbardziej obiecującym rozwiązaniem w zakresie skalowalności dla łańcucha bloków Bitcoin, w którym w ciągu ostatnich 6 miesięcy liczba dziennych transakcji spadła z 500 tys. W grudniu do 200 tys w maju, podczas gdy od tego czasu koszt transakcji wzrósł o 50% 5 lutego.

Na rozwiniętych rynkach finansowych, wraz ze wzrostem wolumenu transakcji, koszt jednej transakcji powinien spadać (mogliśmy zobaczyć ten wzorzec w Internecie; wraz ze wzrostem liczby użytkowników koszt transakcji pieniężnych, informacji itp. Drastycznie spadł).

Są to wzorce, których sieć Lightening ma pomóc w replikacji Bitcoinów.

Plazma (Ethereum)

Stworzone przez Buterina i współtwórcę Bitcoin Lightning Network, Josepha Poona, jest to kolejne rozwiązanie warstwy 2, które jest podobne do Lightning Network.

W przypadku Plazmy „łańcuchy potomne” są tworzone na Ethereum Blockchain (głównym łańcuchu) z własnymi walidatorami. Firma mogłaby więc stworzyć łańcuch potomny plazmy na szczycie głównego łańcucha z umowami (lub zasadami) poprzez inteligentny kontrakt na głównym łańcuchu.

Łańcuchy dziecięce mogą tworzyć własne łańcuchy dziecięce, które mogą tworzyć własne łańcuchy dziecięce i tak dalej.

Rozwiązania skalujące

Rozwiązania skalujące – obraz Źródło

Dzięki Plazmie mogliśmy wykonywać wiele złożonych operacji na poziomie łańcucha potomnego, uruchamiając całe aplikacje z wieloma tysiącami użytkowników, a jedynie okazjonalnie wchodząc w interakcje z głównym łańcuchem Ethereum. Efektem końcowym byłby wzrost transakcji na sekundę i niższe opłaty transakcyjne.

Istnieją inne rozwiązania, które są opracowywane jednocześnie, aby pomóc w rozwiązaniu problemów ze skalowaniem Ethereum. Jednym z nich jest Raiden Network, które jest rozwiązaniem skalującym poza łańcuchem, stworzonym przez otwieranie kanałów płatności.

Innym wdrażanym rozwiązaniem jest fragmentowanie. To jest dystrybucja węzłów do określonych grup, dzięki czemu węzły nie muszą sprawdzać całej historii Blockchains przed walidacją nowej transakcji.

Inną ciekawą propozycją jest BloXroute. Przedstawiono to na powyższym obrazku i jest to kolejne rozwiązanie skalowalne, które umożliwia skalowanie wszystkich kryptowalut i łańcuchów bloków do tysięcy transakcji na sekundę (TPS) w łańcuchu, bez zmiany ich protokołu.

Rozwiązania skoncentrowane na skalowalności

Chociaż wspomnieliśmy o kilku kryptowalutach, które można wykorzystać jako alternatywę dla ich szybszej transakcji, rozwiązują one tylko jedną część trylogii. Istnieją inne monety, które zostały opracowane specjalnie w celu rozwiązania problemu skalowania.

EOS

EOS jest konkurentem Ethereum, który koncentruje się na zapewnieniu bardziej skalowalnej alternatywy przy użyciu metody zwanej „delegowanym dowodem stawki”.

Dzięki tej metodzie sieć wyznacza wiele „węzłów-obserwatorów” jako przedstawicieli, którzy pomagają w szybszym podejmowaniu decyzji na wysokim szczeblu bez odpytywania całej sieci..

Jest to zdecydowanie bardziej scentralizowane podejście, polegające na przekazaniu kontroli około 100 świadkom, na których głosuje społeczność. Łatwo jest zobaczyć, jak na taki system może wpływać polityka wewnętrzna i interes własny (siła głosu ludzi zależy od liczby posiadanych przez nich żetonów. Oznacza to, że osoby, które mają więcej żetonów, będą miały większy wpływ na sieć niż osoby, które mają ich bardzo mało tokeny).

Jednak to (wraz z innymi aktualizacjami systemu) umożliwiło firmie EOS przeprowadzanie testów tam, gdzie się udało 50000 tps.

Kosmos

Cosmos ma stać się „internetem Blockchains”, który rozwiązuje problem skalowalności i interoperacyjności (zdolność wielu Blockchainów do komunikowania się ze sobą).

Dzięki Cosmos skalowalność osiąga się poprzez podejście pionowe i poziome:

Skalowalność pionowa to dodanie zasobów do pojedynczego węzła systemu, takiego jak pojedynczy komputer lub stacja sieciowa, co często skutkuje dodatkowymi procesorami lub pamięcią. Skalowalność w pionie zapewnia więcej współdzielonych zasobów dla systemu operacyjnego i aplikacji.

Skalowalność poziomą uzyskuje się dzięki wielu równoległym łańcuchom obsługującym tę samą aplikację i obsługiwanym przez wspólny zestaw walidatorów. To (w teorii) sprawia, że ​​Blockchain jest bardziej skalowalny, umożliwiając jednoczesne wykonywanie inteligentnych kontraktów i przetwarzania transakcji.

Wniosek

Skalowalność to problem, który sprawia, że ​​wiele sieci Blockchain zaciekle konkuruje o stworzenie rozwiązania, które umożliwi ich sieci osiągnięcie powszechnej akceptacji.

W miarę rozwoju tych sieci być może będziemy musieli zadawać głębsze pytania dotyczące tego, jak definiujemy decentralizację i ile decentralizacji jest potrzebna, aby spełnić etos Blockchains przy jednoczesnym osiągnięciu skalowalności.

Obecnie zależy to od konkretnych przypadków użycia, głównie od tego, czy Blockchain wymaga odporności na cenzurę „suwerennej klasy” (w przypadku Bitcoin) w porównaniu z „oceną platformy” (w przypadku Ethereum).

Klasa suwerenna odnosi się do potrzeby decentralizacji w celu uzyskania wartości (takiej jak Bitcoin), która ma najwyższy poziom bezpieczeństwa i nie może być manipulowana ani atakowana przez rząd (innymi słowy; odporna na cenzurę rządową).

Ocena platformy oznacza dawanie programistom silnych zapewnień, że żaden scentralizowany interesariusz (taki jak Facebook, Google lub Apple) nie może zmienić reguł na platformie w sposób, który zakłóciłby ich zdolność do dalszej pracy nad nią.

W zależności od Twojej perspektywy jako programisty, który chce maksymalnej swobody w budowaniu lub posiadacza waluty, który chce maksymalnego bezpieczeństwa i autonomii do wydawania, powinieneś faworyzować tylko poziom decentralizacji, który pozwoli Ci osiągnąć odpowiednią ilość potrzebnej odporności na cenzurę.

Ostatecznie nie wierzę, że żadne 1 rozwiązanie zapewni idealną równowagę między skalowalnością, bezpieczeństwem i decentralizacją. To sprawia, że ​​ewolucja tej przestrzeni jest jeszcze bardziej interesująca, ponieważ obserwujemy, jak każda sieć przechodzi do wdrażania własnego, unikalnego podejścia do trylogii Blockchain..

Wyróżniony obraz za pośrednictwem Fotolia

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me