區塊鏈三元悖論:能否被攻克?
我們身邊的世界都關乎我們爲實現特定結果而做出的權衡。區塊鏈 Trilemma 也不例外,因此瞭解區塊鏈相關問題能否得到解決至關重要。開發人員正在投入時間和精力來解決這個問題,我們將探討區塊鏈可擴展性、安全性和去中心化如何協同工作。這三個功能是區塊鏈運作方式的基礎,越來越多地承認,您只能從這三個功能中獲得兩個功能。這意味着每個區塊鏈都必須犧牲一些東西才能儘可能高效地運作。
什麼是區塊鏈 Trilemma?
區塊鏈 Trilemma 的概念是,去中心化、安全性和可擴展性不能全部體現在一個區塊鏈中。
區塊鏈 Trilemma 一詞由以太坊聯合創始人 Vitalik Buterin 創造。他之所以提出這一術語,是因爲他在以太坊方面擁有豐富經驗,以太坊是互聯網上第二大熱門加密貨幣,其問題與比特幣網絡類似。比特幣的主要問題在於其網絡的可擴展性不及許多人想要的那樣。區塊鏈的三要素在於開發者想要的三大要素:去中心化、可擴展性和安全性,以及三大要素中的兩大要素。
區塊鏈 Trilemma 示例:比特幣的可擴展性
比特幣是一項偉大的創新,但其平台並不是最具可擴展性的平台。然而,比特幣確實擁有互聯網上最安全、去中心化的平台之一。在可擴展性方面,由於其交易速度不夠理想,因此聲譽不佳。如果您試圖使用它作爲貨幣,這使其不理想。與 Visa 和 Mastercard 等銀行卡處理商相比,比特幣在幾毫秒內處理交易,因此落後於交易者。儘管 Lightning Network 對這一情況進行了補救,但此 Layer 2 擴容解決方案卻帶來了相當大的問題份額。最終,任何希望用作法幣的加密貨幣都必須能夠充分擴展。
Vitalik Buterin 所說的問題在於,是否能夠在單個網絡中實現這三種功能。許多開發者認爲,實現這三項功能是不可能的,這要歸結爲利用當前技術來做的事情,並弄清楚如何在現實環境中進行權衡。儘管每個項目都在努力優化其網絡,但每個區塊鏈設計都會存在一些缺點。因此,開發者的關鍵在於弄清楚爲了達到最佳性能,他們願意犧牲的每種特徵。
區塊鏈去中心化
區塊鏈去中心化是人們更喜歡加密貨幣而不是當前法幣的主要原因。當您的貨幣由個人或實體控制時,您始終會受到其支配。例如,美國政府及其對美元的壟斷。如果您被黑名單或制裁,您的美元資產可能會被凍結。您從未真正掌控自己的貨幣。區塊鏈去中心化透過確保沒有任何個人或實體控制資產來解決這一問題。比特幣就是最著名的例子。從本質上講,沒有人會控制您對比特幣的訪問,您可以在各種情況下自由擁有和運輸您的比特幣。
不幸的是,大規模區塊鏈去中心化的一個主要問題是弄清楚如何實現它。一個絆腳石就是網絡管理。Visa網絡就是虛擬貨幣未去中心化的例子。透過 VisaNet 完成的每筆交易都需要由 Visa 在全球的衆多服務器之一進行處理。Visa負責確保網絡具有彈性,始終正常運行,不會停機。
然而,正因爲如此,他們控制着一切,讓您獲得短於一秒的交易時間。除此之外,與許多其他網絡相比,交易費用相對較低。因此,許多人正在走向一個無現金社會,這將消除攜帶實物資金的需要。
正如您所看到的,區塊鏈去中心化會對網絡的安全性和可擴展性產生負面影響。區塊鏈去中心化至關重要,因爲它需要您犧牲另一個功能,才能獲得最佳的網絡。最終,當一個實體或個人無法控制整個網絡時,區塊鏈去中心化會更好。然而,在優先考慮區塊鏈去中心化時,區塊鏈的可擴展性或安全性會受到犧牲。
區塊鏈中的可擴展性
不幸的是,區塊鏈可擴展性是一個重大問題,導致許多加密貨幣無法大規模使用。爲了使區塊鏈切實可行,它需要進入一個階段,在該階段中,它受到數千筆交易請求的影響,並能夠快速處理它們。
理想情況下,項目希望區塊鏈能夠擴展到每秒數百萬筆交易 (TPS)。這是 Visa 和 MasterCard 在世界各地使用的衆多原因之一。畢竟,如果您需要等待 20 分鐘或更長時間才能處理您的交易,沒有人會使用這些卡,如果交易行情較長,則沒有商店會希望使用該網絡,因爲處理交易需要很長時間。區塊鏈的可擴展性需要內置在內,因爲開發人員需要弄清楚如何將其用於特定用例,而不僅僅是每秒查看交易量。
區塊鏈安全
區塊鏈安全是許多網絡在區塊鏈三角洲方面可能會選擇放鬆的第三個功能。良好的區塊鏈安全性意味着一切都應該穩健,這樣任何人都無法接管網絡,例如,利用網絡漏洞將交易插入網絡。
維護區塊鏈安全的主要缺點是,實現區塊鏈安全需要大量的處理器能力。如果區塊鏈去中心化也生效,則可能是一個問題。當您將這一必要性與區塊鏈去中心化和可擴展性的現實相結合時,就意味着您必須大幅擴展處理能力,才能實現 TPS 評級的小幅提升。區塊鏈開發者在構建網絡時必須平衡這些因素。他們必須弄清楚自己想要犧牲的三者中的哪一種。
隨着區塊鏈去中心化,另一個問題是共識。每個賬本的正確交易方式是什麼? 將交易寫入區塊鏈分類賬時,如何確保交易正確更新至所有節點? 這需要大量的處理能力,因此瞭解如何平衡區塊鏈網絡內的其他功能。隨着區塊鏈效用的增加,區塊鏈的安全性只會變得更加重要。安全問題的一個例子是使用智能合約的區塊鏈。
安全性與可擴展性
區塊鏈安全的一般理念是,它能夠逆行至區塊鏈可擴展性。區塊鏈安全要求您使用額外的處理能力,以確保沒有人利用網絡。然而,主要問題在於,因此,現在處理交易的能力較低。開發者需要在處理更多交易或保持更高安全性之間做出決定。最重要的是,網絡去中心化程度越高,達成共識所需的時間就越長,因此實現理想的同步區塊鏈去中心化和安全性就越困難。許多人目前正在努力弄清楚如何使這兩個概念正常運行,而不會給網絡帶來重大負面影響。
上述安全網絡示例爲 Visa。它提供了一個信用卡處理網絡,可提供數百萬 TPS。儘管如此,區塊鏈安全性從來都不是問題。我們幾乎從來沒有聽說過任何被利用的東西。然而,當確實發生某些事情時,通常是因爲供應商做了一些被禁止的事情。信用卡處理公司本身從來沒有遇到過被利用的問題。
大多數區塊鏈都非常安全,對於大多數網絡來說,安全漏洞並不是一個持續存在的問題。然而,如前所述,安全性是以可擴展性爲代價的。這讓許多人想到了如何提高安全性和交易處理能力,而不會破壞網絡的本質。
區塊鏈 Trilemma 的不同方法
Solana (SOL)
Polkadot (DOT)
Cardano (ADA)
Fantom (FTM)
Avalanche (AVAX)
Avalanche 網絡又成功地控制了區塊鏈 Trilemma 的侷限性。其區塊鏈去中心化主要透過向質押和運行驗證節點的用戶提供獎勵來實現。這些獎勵令人印象深刻,這意味着潛在驗證者無需投入大量代幣即可開始使用。
此外,Avalanche 的最低硬件要求令人印象深刻。只需不到 Solana 網絡驗證者所需硬件價格的 1/10,即可成爲硬件價格低廉的驗證者。
很明顯,成爲驗證者對於區塊鏈去中心化和可擴展性都至關重要。然而,沒有多少人被激勵成爲驗證者。這樣做往往過於昂貴或複雜,無法發揮作用,僅能將其收益限制在少數
區塊鏈 Trilemma 的潛在解決方案
區塊鏈 Trilemma 有一些潛在解決方案需要獨立實施。許多開發者也在研究如何在網絡的每個部分實現區塊鏈三問法。
第 0 層
中繼鏈
Polkadot 的中繼鏈使多個區塊鏈網絡能夠輕鬆相互連接,因爲它們可以連接到大量網絡,而不會產生區塊鏈 Trilemma 固有的缺點。Parachain 與 Polkadot 區塊鏈並行運行。他們使用 Polkadot 中繼鏈實現最大的可擴展性、安全性和治理。
第 1 層
第 1 層的主要考慮因素在於如何擴展。這意味着要調整區塊鏈的共識機制或其他方面,以提高可擴展性。第 1 層爲確保網絡以適當的容量運行提供了所需的基礎。沒有穩定 Layer 1 的網絡最終會遇到問題。
共識協議改進
在區塊鏈上達成共識的方法有很多,但速度越快,解決區塊鏈問題的方法就越好。主要問題是確保正確、完整地達成共識。幾種算法採用捷徑,但通常最終會到達需要的位置。Solana 提供歷史共識證明,確保交易按當前順序進行,並來自正確的領導者。提前選出領導者,爲達成網絡共識節省時間。
分片
分片將區塊鏈拆分,並將其拆分爲多個驗證者。由於所有持有特定分片的驗證者都有可能下跌,因此這是一種有風險的做事方式。在這種情況下,整個區塊鏈都將丟失。有幾種算法可以防止這種情況發生,這是改進以太坊提供分片鏈作爲提高可擴展性的多種方式之一。這種方法將整個區塊鏈橫向分割,將負載跨多個服務器,使網絡參與和處理能力能夠以幾何方式增加。
第 2 層
嵌套區塊鏈
嵌套區塊鏈存在於另一個區塊鏈中。第 1 層區塊鏈將處理委託給嵌套區塊鏈,這意味着自定義處理解決方案可以相對輕鬆地創建。這是輕鬆解決區塊鏈三角洲問題的最佳方法之一。其中最大的一個例子是以太坊 Plasma,它使用一個獨立的區塊鏈錨定在主鏈上,能夠提供欺詐證明來仲裁糾紛。
狀態頻道
狀態渠道基本上已委託交易處理和容量。其節點不需要驗證,這就意味着它就像一個可以滿足其需求的相鄰資源。第 1 層網絡僅要求將通道的最終狀態記錄到區塊鏈中。
側鏈
側鏈本質上是一個獨立的區塊鏈,透過使用雙向掛鉤連接到主區塊鏈。它提高了現有區塊鏈的互操作性和處理能力。例如,比特幣網絡可以使用側鏈更快速地處理交易。這是人們從比特幣中獲得更高表現的衆多方式之一,即使從技術上講這不應該成爲可能。
累計
從本質上講,彙總會在 Layer 1 區塊鏈之外處理交易,並在達成共識後發佈。這就將層 1 表現中的許多流程分開了。Zero-Knowledge Rollup (ZK-Rollup) 是當前區塊鏈的數百次轉賬,並在稍後發佈。它可以加速一切,因此是提高績效的最佳方式之一。
區塊鏈 Trilemma 能否解決?
看看區塊鏈三聯體是如何解決的,沒有什麼解決方案。理論上不可能實現聖盃。到目前爲止,我們能做的最好的事情是儘可能優化每個區塊鏈,以實現其既定目標。未來,我們的計算能力幾乎無窮無盡,網絡傳輸速度在幾何上更快。在這種環境下,區塊鏈的 Trilemma 可以相對輕鬆地解決。交易速度將「推向月球」,因此不會成爲問題。
結語
區塊鏈 Trilemma 目前對大多數開發者來說是一個主要問題。然而,與其他任何事情一樣,一旦我們瞭解了問題的性質,我們就有更好的機會找到解決方案。許多開發者都在研究區塊鏈三聯體的複雜性,他們非常樂觀,因此我們也應該如此。