Вирішення трилеми блокчейну: чому швидкість, довіра та незалежність не можуть виграти одночасно

Основна проблема: Тристоронній конфлікт

У самому центрі технології блокчейн лежить фундаментальна напруга. Щоб зрозуміти, чому це так, розгляньте, що будь-який блокчейн повинен досягти: підтримувати безпеку проти зловмисників, працювати без центральної влади та обробляти транзакції на розумних швидкостях. Виклик? Зазвичай неможливо оптимізувати всі три одночасно. Це трилема блокчейну.

Віталік Бутерін популяризував цю концепцію як співавтор Ethereum, і вона залишається однією з найбільш нагальних проблем в індустрії. Триєдність описує, як зміцнення однієї опори дизайну блокчейну — децентралізації, безпеки або масштабованості — майже неминуче ослаблює хоча б одну з інших. Це основний компроміс, який формує те, як кожен великий блокчейн приймає свої архітектурні рішення.

Чому існує трилема: Проблема архітектури

Двосічність децентралізації

Блокчейн-мережі за своєю суттю є децентралізованими, що означає, що жодна окрема особа не контролює їх. Будь-хто може приєднатися до мережі та брати участь у валідації транзакцій. Це революційно в порівнянні з традиційним банківським сектором, де установи забезпечують довіру. У блокчейні Біткоїна реєстр розподілений між тисячами незалежних вузлів, тому шахрайські спроби відразу ж видно та відхиляються.

Але це розподілення має свої витрати. Коли кілька незалежних валідаторів повинні досягти консенсусу по кожній транзакції, обробка сповільнюється. Базовий рівень Bitcoin в середньому обробляє лише близько 5 транзакцій на секунду (TPS), тоді як Ethereum обробляє близько 18 TPS. Централізовані системи, такі як Visa, обробляють тисячі TPS, оскільки вони працюють у закритих, уповноважених середовищах без необхідності глобального консенсусу — розкіш, якою блокчейни жертвують заради бездоверливості.

Обчислювальна вартість безпеки

Безцентрова безпека вимагає продуманого інженерного рішення. Біткоїн використовує Доказ роботи (PoW), де майнери розв'язують складні математичні задачі для валідації блоків. Кожен блок пов'язується з попереднім за допомогою унікального криптографічного хешу, що робить підробку відразу помітною. Чим більше учасників мережі (nodes) залучено, тим важче зловмисникам скомпрометувати систему.

Однак PoW за своєю суттю є ресурсоємним. Ця ресурсна інтенсивність захищає мережу, але також обмежує пропускну спроможність. Атака на 51% стає теоретично можливою, якщо хтось контролює більше половини майнінгової потужності мережі, хоча це стає експоненційно складнішим у міру зростання мережі.

Сховані витрати масштабованості

Для глобального прийняття блокчейни повинні обробляти мільярди користувачів, швидко і дешево обробляючи транзакції. Однак покращення масштабованості часто вимагає зменшення кількості валідаторів або спрощення правил консенсусу – обидва варіанти підривають децентралізацію та безпеку. Ось де трилема загострюється: ви не можете просто додати більше транзакцій без наслідків.

Виникаючі рішення: Як індустрія бореться з цим

Замість того, щоб повністю вирішити трилему (, що, як стверджують багато людей, є неможливим ), розробники прийняли кілька підходів, щоб більш розумно орієнтуватися в компромісах.

Шардинг: Паралельна обробка

Шардинг ділить блокчейн на менші частини, кожна з яких обробляє транзакції незалежно. Основний ланцюг координує між шардом, розподіляючи навантаження. NEAR Protocol використовує модель шардингу під назвою Nightshade 2.0, яка має 8 активних шард станом на серпень 2025 року і досягає фіналізації транзакцій приблизно за 600 мілісекунд. Цей підхід масштабується без вимоги до валідаторів перевіряти кожну транзакцію.

Альтернативні механізми консенсусу

Доказательство частки (PoS) замінює обчислювальну головоломку PoW на ставку токенів. Валідатори блокують свої монети для участі, що робить атаки дорогими для зловмисників без необхідності в спеціалізованому майнінговому обладнанні. Це знижує бар'єри для участі в мережі та покращує масштабованість.

Деякі мережі експериментують із гібридними моделями. BNB Smart Chain використовує Proof of Staked Authority (PoSA), де валідатори ставлять токени BNB, досягаючи часу блоку близько трьох секунд. Conflux поєднує PoW із структурою Орієнтованого Ациклічного Графа (DAG) для покращення пропускної спроможності при збереженні властивостей безпеки PoW. Proof of Authority (PoA) використовує ідентичності валідаторів замість закладених монет, пропонуючи вищу масштабованість за рахунок зменшення децентралізації.

Шар 2: Будівництво на верху

Замість того, щоб перепроектувати базовий рівень, рішення другого рівня обробляють транзакції поза ланцюгом і повертають результати назад до основного блокчейну. Це зберігає безпеку базового рівня, одночасно значно покращуючи швидкість і знижуючи витрати.

Ролапи об'єднують кілька транзакцій поза ланцюгом в один стиснутий доказ, поданий до основного ланцюга. Arbitrum (оптимістичний ролап) припускає, що транзакції є дійсними, якщо не оскаржені. Scroll використовує нульові знання (ZK ролапи) для підтвердження дійсності криптографічно, не розкриваючи деталей. Ethereum все більше покладається на ролапи для своєї DeFi, ігор та NFT активності.

Державні канали, такі як Lightning Network Біткоїна, дозволяють учасникам здійснювати транзакції поза ланцюгом, при цьому лише відкриті та закриті стани фіксуються в ланцюзі. Це дозволяє більшості активності залишатися швидкою та дешевою, використовуючи базовий рівень для остаточного розрахунку.

Реальність: Балансування, а не вирішення

Трилема блокчейну залишається нерозв'язаною в абсолютному сенсі. Жоден блокчейн не досягнув ідеальної децентралізації, безпеки та масштабованості одночасно. Натомість успішні мережі приймають навмисні рішення про компроміси на основі свого випадку використання.

Дорога Ethereum, орієнтована на ролапи, та виникнення модульних блокчейнів представляють собою обіцяючі напрямки. Ці підходи вказують на майбутнє, де блокчейни не оптимізують все однаково, а радше розбивають проблему на керовані частини. Галузь не відмовляється від трилеми - вона навчається працювати в її рамках більш розумно.

Шлях уперед передбачає визнання того, що ідеальна оптимізація в усіх трьох вимірах може бути неможливою, але поступові покращення в кожному напрямку наближають технологію блокчейн до підтримки глобальних застосувань, не порушуючи принципи, які роблять їх цінними в першу чергу.