Триллема блокчейна

Блокчейн может обработать только определенное количество транзакций в секунду. Например, Bitcoin обрабатывает около 7 транзакций в секунду. Очевидно, чтобы использовать блокчейн повсеместно, он должен работать быстрее и уметь обрабатывать больше данных. Проблема в том, что при попытках ускорить работу, обычно теряется безопасность или децентрализация. Это и
называют "трилеммой блокчейна". Блокчейн не контролируется третьей стороной. Все участники сети могут проверить данные перед их добавлением. Благодаря децентрализации, мы сможем перейти к следующей версии интернета, Web3, где люди сами контролируют свои данные и активность.
Но есть проблемы. В децентрализованных системах всем участникам нужно проверять данные, а это замедляет обработку транзакций. Кроме того, без хорошей защиты, мошенники могут забрать контроль над данными. Эти проблемы связаны с другими частями трилеммы блокчейна - масштабируемостью и безопасностью.

Безопасность
Безопасность в блокчейне очень важна. Если сеть не защищена должным образом, хакеры могут попробовать ее атаковать. В централизованных системах защиту обеспечивает контролирующая организация. Но как быть с децентрализованными системами, например с Bitcoin?

Bitcoin использует 2 метода для обеспечения безопасности: криптографию и систему согласия под названием Proof of Work (PoW). Каждый блок данных в сети имеет свою уникальную цифровую подпись, что делает его невозможным для подделки. Если кто-то пытается изменить данные, другие участники быстро замечают это.
PoW защищает блокчейн путем проверки новых транзакций и добавления их в реестр. Для этого пользователи используют компьютеры, которые решают математические задачи. Это медленный процесс, который вызывает проблему масштабирования. Зато в таком случае повышается безопасность, ведь чем больше у блокчейна пользователей, тем сильнее он децентрализован. Чем больше участников, тем сложнее взять контроль над системой кому-то одному.

Одна из атак, которую используют хакеры, называется "атакой 51%”. Если кто-то контролирует более 50% всей сети, он может менять данные по своему усмотрению. Но такое возможно только в непопулярных маленьких блокчейнах, где количество пользователей не велико.

Масштабируемость
Платежная система Visa может обрабатывать 24 000 транзакций в секунду. А Bitcoin, по данным 2022 года, мог обрабатывать только 7 транзакций в секунду. Ethereum, вторая по популярности сеть, обрабатывала примерно 15 транзакций в секунду. Этого катастрофически мало, чтобы прямо сейчас заменить традиционные финансы. Как мы обсудили выше - увеличение количества пользователей приводит к росту децентрализации. Но в то же время это приводит к замедлению работы сети,
потому что системе необходимо постоянно проверять информацию у всех участников сети. Если число пользователей увеличится, сеть будет перегружена и обработка каждой отдельной транзакции будет занимать очень много времени.

Были случаи, когда людям приходилось ждать несколько дней, пока их транзакция была включена в блок. Сложно сбалансировать масштабируемость, децентрализацию и безопасность.Если увеличивать скорость и масштабирование, приходится уменьшать количество пользователей, которые проверяют и добавляют данные. Это делает сеть менее децентрализованной и безопасной. Если мы усилим одну сторону, другая ослабеет.
Как же сделать так, чтобы блокчейн мог обрабатывать больше данных, при этом оставаясь безопасным и децентрализованным? Универсального решения пока что не существует, но есть разные подходы к решению этой проблемы:

Шардинг
Разбиение большого блокчейна на мелкие части (шарды), каждая из которых управляет своей частью данных. Это ускоряет обработку транзакций, так как одному блокчейну не нужно обрабатывать все
данные сети.

Смена механизма консенсуса
Еще один способ увеличить скорость блокчейна. Например, Ethereum перешел с системы Proof of Work (PoW), которая требует больших вычислительных мощностей, на Proof of Stake (PoS). В PoS участники,
которые проверяют транзакции, просто замораживают свои токены в качестве залога, что требует меньше ресурсов.

Решения второго уровня (L2)
Это подходы, которые не меняют основную структуру блокчейна, а добавляют дополнительные слои сверху. Например, сайдчейны - это отдельные блокчейны, связанные с основным и обеспечивающие
большую скорость и масштаб. Еще один пример - каналы состояния, которые позволяют пользователям взаимодействовать друг с другом без записи всех транзакций в блокчейн.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Трилемма блокчейна - это проблема, которую хочет поскорее решить весь крипто мир. Без быстрой обработки транзакций с сохранением децентрализации и безопасности, технологии блокчейн будет трудно стать массовой. Думаю, что с нынешним стремительным ростом технического прогресса мы увидим продвижение в решении этой проблемы уже в ближайшие годы.