Что такое трилемма блокчейна?

Статистически блокчейну сложно соответствовать всем трем факторам, не жертвуя каким-либо из них. Впервые этот термин введен основателем Ethereum Виталиком Бутериным. 

Мы решили детально разобрать все составляющие трилеммы и показать на примере, как одно свойство вытесняет другое, а также реально ли это решить.

Данное свойство характеризует разветвленность блокчейна и отсутствие контроля над сетью третьими лицами. В качестве примера можно привести биткоин, алгоритм которого подразумевает, что майнеры равны между собой и в сети нет иерархии. Даже если одна половина планеты резко перестанет майнить, блокчейн BTC не остановится, ведь остальные майнеры продолжат свою работу.

Выходит, децентрализацию лучше всего обеспечивает алгоритм консенсуса Proof-of-Work (PoW). Proof-of-Stake подразумевает концентрацию монет в руках узкого круга валидаторов (иногда их число не превышает 20 штук), что может сосредоточить управление в одних руках. Но из-за разброса участников сети в процессе майнинга, сильно страдает масштабируемость, ведь блокчейн не может быстро обработать большое количество транзакций.

Способность блокчейна масштабироваться и увеличивать TPS (количество транзакций за секунду). Масштабируемость позволяет увеличить скорость обработки данных, когда транзакции добавляются и подписываются очень быстро.

Чтобы повысить безопасность и децентрализацию, нужно распределить обработку блоков среди большего количества нод и валидаторов, на что уходит больше времени и ресурсов. Это замедляет сеть и снижает масштабируемость. Алгоритм консенсуса Delegated Proof-of-Stake (DPoS) может быстро обрабатывать переводы, но из-за концентрации монет в одних руках падает уровень безопасности и децентрализации.

Это свойство сети быть устойчивой к внешним или внутренним атакам. Централизованные блокчейны являются самыми безопасными, ведь такая система фактически закрыта от постороннего влияния. Но проблема децентрализованности не решается.

Proof-of-Work также хорошо обеспечивает безопасность сети, ведь множество участников отдельно друг от друга проверяет и подписывает транзакции. Но масштабируемость такого блокчейна снижается экспоненциально уровню безопасности, ведь чем больше узлов подтверждают транзакции, тем дольше идёт обработка переводов.

Получается, что создать идеальный блокчейн, в котором будут сбалансированы все 3 свойства в равной степени, практически невозможно. Но с каждым годом появляется всё больше методов повысить один фактор без вреда для двух других:

● Переход на новый алгоритм консенсуса. Чаще всего данный метод подразумевает ускорение работы сети. В качестве примера можно вспомнить переход Ethereum на PoS, но сейчас также существуют и гибридные алгоритмы (LPoS, DPoS, dBFT), которые пытаются решить трилемму.

● Шардинг. Это метод разделения сети на несколько цепочек, которые одновременно обрабатывают разные транзакции. Данный метод повышает масштабируемость без вреда для безопасности и децентрализации. Каждый шард имеет собственный реестр, свои блоки и своих валидаторов. Шардинг реализован в ряде блокчейнов, среди которых —  Zilliqa, Near, Cardano.

● Layer 2. Для повышения производительности некоторые сети переносят часть нагрузки на второй уровень, что по факту является отдельным блокчейном с собственной экосистемой. Например, Layer 2 на блокчейне Ethereum: Polygon, Optimism или Arbitrum. Данное решение разгружает основную сеть (Layer 1).

Также выходом из трилеммы блокчейна могут стать новые языки программирования, кроссчейны, сайдчейны и различные технологии, которые обеспечат децентрализацию, безопасность и масштабируемость на максимальном уровне.