Трилемма Бутерина

В 90-х годах Эрик Брюэр разработал теорему CAP, которая гласит: у децентрализованного распределенного реестра может быть только два из трех основных свойств — согласованность (Consistency), доступность (Availability) и устойчивость к делению (Partition). Позднее, когда разработка блокчейнов стала более популярна, эту теорему начали применять и к ним, так как блокчейн — это тоже распределенный реестр.

Что же такое Трилемма Блокчейна?

Любой блокчейн сочетает в себе ряд свойств, за которые его ценят как технологию:

1) Безопасность

2) Децентрализация

3) Масштабируемость

Децентрализация — возможность поднимать и удерживать узлы (майнеры, ноды) системы в любой точке мира с небольших компьютеров для избежания контроля системы меньшинством пользователей.

Масштабируемость — возможность системы обрабатывать максимально большие объемы данных, либо возможность обрабатывать максимально быстро большое количество транзакций.

Безопасность — стойкость блокчейна к атакам с точки зрения программного кода, а также избежание двойного расходования средств (повторная отчуждение средств в пользу второго агента сделки из-за архитектуры системы).

Так вот, формулировка трилеммы блокчейна звучит так: невозможно достичь наивысших значений у всех трех свойств блокчейна, возможно только у двух из них.

Каждое из свойств очень важно для пользователей системы, ибо это основы блокчейна. Если безопасность будет на низком уровне, то у него будут проблемы с кодом и его будут взламывать и красть средства. Если блокчейн будет централизован, то мы доверяем владельцам блокчейна, что они не объединятся и не решат обманывать или эксплуатировать пользователей своей платформы(еще это называют атакой Сивиллы), либо пользователи страдают от плохих управленческих решений владельцев большинства узлов. Если масштабируемость будет на низком уровне, то количество транзакций во времени будет сильно ограничено, невозможно будет развернуть на нем какие-либо крупные системы обмена транзакциями (децентрализованные биржи, игры, нфт-маркетплейсы).

Рассмотрим актуальный пример

У нас есть два блокчейна — эфириум и бинанс смарт чейн (bsc, на данный момент переименованная в bnb-chain). Вы могли заметить, что транзакции в bsc значительно дешевле. Все объясняется довольно просто, блокчейн эфириум не стал жертвовать децентрализацией в пользу количества обработанных транзакций, в то время как смарт чейн бинанса держится на небольшом количестве нод, от 21 до 40 если быть точным. 

Из-за того, что узлам бинанса надо распределять информацию между меньшим количеством нод, обработка транзакций идет значительно быстрее, в то время как эфириуму потребуется на это значительно больше времени. Эфириум ограничил количество транзакций, которые он может обработать, пользователи вынуждены конкурировать между собой, чья транзакция пройдет быстрее. Таким образом, кто заплатит больше, транзакция того и пройдет в блок, а не будет стоять в очереди.

В 2017 году эта проблема вызвала коллапс системы эфириум, когда транзакции были настолько дорогими, что пользователи просто переставали торговать. Коллапс был вызван первой NFT-игрой в своем роде —  CryptoKitties. В тот момент и стало понятно, что проблему нужно решать для развития сферы криптовалют.

Решение трилеммы

На данный момент есть несколько лидирующих решений этой проблемы:

1. Sharding (шардинг)
2. Layer 2 - решения

Шардинг —  это одна из стратегий масштабирования, которая заключается в разбивании информации на кластеры, которая могла бы обрабатываться отдельно друг от друга, эти кластеры называют шардами. 

Важно упомянуть, что шардинг имеет ряд проблем и сложностей в реализации, а именно:

1. Нет конкретного и безопасного механизма узнать какая нода обрабатывает какую транзакцию, нужно его создать.
2. Нет механизма доверия нод друг другу, в криптовалюте ноды обязаны перепроверять друг друга, что требует времени. Ноды обязаны приходить к консенсусу независимо друг от друга.
3. Шардинг отлично работает только в системах Proof-of-Stake (PoS, на который эфириум хочет выйти в этом году, одна тестовая сеть уже перешла на PoS - Ropsen).

Layer 2 —  это своего рода надстройка над блокчейном, которая распределяет между собой много транзакций в блоке, хеширует эти данные и отправляет на layer 1, чтобы избежать большой траты газа на каждую отдельную транзакцию. Чем большее количество транзакций будет проходить на layer 2, тем дешевле будет для всех. Таким образом мы снимаем проблему масштабируемости с основного блокчейна и даем ему сосредоточиться только на децентрализации и безопасности без ущерба для масштабируемости.

Самые интересные вещи про layer 2 мы разберем в следующей статье. Спасибо за внимание, оставайтесь с нами!