Що таке трилема блокчейну?

Статистика не бреше: блокчейну нелегко збалансувати всі три чинники без жертв. Цей термін запровадив фундатор Ethereum Віталік Бутерін. 

Ми вирішили ґрунтовно розглянути кожен складник трилеми й пояснити на прикладі, як одна властивість заміщує іншу, а ще — чи можливо виправити ситуацію.

Ця властивість характеризує розгалуженість блокчейну й неможливість контролю мережі третіми особами. Прикладом слугує біткоїн, алгоритм якого полягає в тому, аби забезпечити відсутність ієрархії в мережі. Саме тому майнери є рівними між собою. Навіть якщо одна половина планети різко перестане майнити, блокчейн BTC житиме, оскільки інші майнери продовжать свою діяльність.

Виходить, децентралізацію найліпше забезпечує алгоритм консенсусу Proof-of-Work (PoW). Proof-of-Stake натомість зосереджує монети в руках вузького кола валідаторів (іноді їх кількість не перевищує 20). Тобто це може централізувати контроль в руках окремих осіб. Однак через розпорошеність учасників мережі в процесі майнінгу суттєво потерпає масштабованість, адже блокчейн не здатний швидко опрацювати значну кількість транзакцій.

Завдяки масштабованості збільшується швидкість обробки даних, оскільки транзакції додаються й підписуються вельми хутко. Інакше кажучи, це здатність блокчейну масштабуватися й збільшувати TPS (кількість транзакцій за секунду).

Задля підвищення безпеки та децентралізації варто розподілити опрацювання блоків поміж більшої кількості нод і валідаторів, що потребує більше часу та ресурсів. Однак це сповільнює мережу й знижує масштабованість. Алгоритм консенсусу Delegated Proof-of-Stake (DPoS) дає змогу швидко опрацьовувати перекази, проте через концентрацію монет в руках однієї особи знижується рівень безпеки та децентралізації.

Це властивість мережі встояти перед зовнішніми або внутрішніми атаками. Централізовані блокчейни вважаються найбезпечнішими, оскільки ця система фактично не допускає стороннього впливу. Однак проблема децентралізованості залишається актуальною.

Proof-of-Work також чудово підтримує безпеку мережі, адже безліч учасників окремо одне від одного перевіряють і підписують транзакції. Натомість масштабованість такого блокчейну знижується експоненційно щодо рівня безпеки, оскільки що більше нод підтверджують транзакції, то довше триває опрацювання переказів.

Здається, ніби неможливо створити ідеальний блокчейн, де будуть збалансовані всі 3 властивості. Втім з кожним роком з’являється все більше методів удосконалення певного аспекту без шкоди двом іншим:

● Зміна алгоритму консенсусу. Здебільшого йдеться про прискорення роботи мережі. Прикладом слугує перехід Ethereum на PoS, хоча зараз існують і гібридні алгоритми (LPoS, DPoS, dBFT), які намагаються подолати трилему.

● Шардинг. Метод поділу мережі на кілька ланцюжків, що одночасно опрацьовуватимуть різні транзакції. Це підвищує масштабованість, а також не шкодить безпеці й децентралізації. Кожен шард має власний реєстр, власні блоки і валідаторів. Шардинг впроваджено в низці блокчейнів, серед яких —  Zilliqa, Near, Cardano;

● Layer 2. Задля підвищення продуктивності деякі мережі переносять частину навантаження на другий рівень, який насправді є окремим блокчейном із власною екосистемою. Наприклад, Layer 2 на блокчейні Ethereum: Polygon, Optimism або Arbitrum. Це рішення розвантажує основну мережу (Layer 1).

Панацеєю для трилеми блокчейну можуть бути й нові мови програмування, кросчейни, сайдчейни, а також різні технології, які забезпечать децентралізацію, безпеку та масштабованість на оптимальному рівні.