Tagalog module on
Blockchain Architecture
Powered by likha

Blockchain Trilemma

Key Takeaways
  • Tulad ng sa buhay, kung saan madalas tayong nagbabalanse ng trabaho, buhay panlipunan, at pagtulog, ang blockchain ay may sarili nitong bersyon ng mga trade-offs na tinatawag na Blockchain Trilemma.
  • Ang Blockchain Trilemma ay nagsasabi na ang isang blockchain ay makakamtan lamang ang kahusayan sa dalawa sa tatlong aspeto: seguridad, scalability, at desentralisasyon.
  • Ilan sa mga solusyon na iminungkahi upang makatulong sa paglutas ng trilemma ay ang pagbabago ng consensus mechanisms, sharding, o paggamit ng Directed Acyclic Graphs (DAGs).

Anuman ang husay ng ideya, katotohanan, at pagpapatupad ng teknolohiyang blockchain, hindi maiiwasan ang ilang limitasyon. Tulad ng sa buhay, kung saan madalas nating balansehin ang trabaho, sosyal na buhay, at pagtulog, may sariling bersyon ng pagpapalit-palit ang blockchain na kilala bilang Blockchain Trilemma.

Pinangalanan ni Ethereum founder Vitalik Buterin, itinatampok ng Trilemma ng Blockchain na isang blockchain ay maaaring mag-excel sa dalawa sa tatlong aspeto ng criteria sa alinmang oras: seguridad, kalakabilang, at decentralization. Isipin ito na katulad sa paradoxa ng trabaho kung saan sa tunay na buhay, maaari ka lamang pumili ng dalawa sa trabaho, masayang social na buhay, at mahimbing na pagtulog. Mahirap maabot ang tatlo; maaari kang mag-enjoy ng dalawa nang husto, o lahat ng tatlo ngunit may hindi nakakasapat na resulta.

Sa parehong paraan, hindi maaaring maksimisahin ang potensyal ng blockchain na may tatlong aspeto ng criteria. Halimbawa, kung ang isang blockchain ay parehong decentralized at secure, kailangan nitong isakripisyo ang ilang scalability upang palakasin ang dalawa, dahil isang ganap na decentralized at ganap na secure na blockchain ay masyadong mabagal at hindi epektibo para sa scalability.

Tingnan natin ang bawat criteria upang maunawaan ang mga hamon na dulot nila.

Seguridad

Ang seguridad ay tumutukoy sa kakayahan ng blockchain na maayos na gumana habang pinagtatanggol ang sarili mula sa mga banta ng mga aktor na nais gumawa ng masama. Ang seguridad ng blockchain ay ang pagiging immune nito laban sa mga hacker, bugs, at iba pang mga banta mula sa labas. Ang mas maraming nodes na mayroon ang blockchain, mas secure ito.

Ito ay dahil ang bilang ng mga nodes ay nakakaapekto sa dami ng trabaho at pagsisikap na ginagawa ng hacker upang kontrolin ng mahigit sa 50% ng blockchain. Sa mas kaunting nodes, mas madaling makamit ang kinakailangang hashing power para sa 51% attack na nagbibigay-daan sa masasamang aktor na manipulahin ang mga transaksyon sa isang network.

Bagaman ang seguridad ay nananatiling isang pangunahing alalahanin sa blockchain, mahalaga na isaalang-alang kung paano maaring ma-epektibong mag-scale ang mga network upang harapin ang mas mataas na demand at tiyakin ang kanilang pangmatagalang kakayahan. At iyon ang susunod nating tatalakayin.

Scalability

Ang scalability ay ang kakayahan ng blockchain na mag-handle ng mataas na bilang ng transaksyon nang epektibo at mabilis. Ito ay tumutulong sa mga sistema ng blockchain na makipagsabayan sa tradisyonal na mga sistema ng pagbabayad tulad ng Visa at Mastercard. Ang mga sistemang ito ay sapat na makakapag-handle ng mataas na bilang ng transaksyon kada segundo.

Ang isang highly scalable na blockchain ay kayang mag-handle ng mas mataas na bilang ng transaksyon kumpara sa isang hindi gaanong scalable, dahil ang kalakabilang ng blockchain ang nagtitiyak sa patuloy nitong pagganap habang dumarami ang pagtanggap nito.

Hindi katulad ng seguridad, ang bilang ng mga nodes sa isang blockchain ay talagang inversely correlated sa kalakabilang nito. Mas maraming nodes ay nangangahulugan na bawat transaksyon ay dapat i-verify ng mas maraming nodes bago makarating sa consensus, na nagpapabagal ng bilang ng transaksyon kada segundo (TPS). Upang mapabuti ang scalability, maaaring pagtuunan ng pansin ang pag-maximize ng block space upang mapahusay ang throughput.

Ang pagtugon sa lumalaking demand ay nagpapakita rin ng core principles ng tiwala at transparency sa teknolohiyang blockchain, na nauugat sa konsepto ng decentralization.

Desentralisasyon

Ang pagkawala ng sentral na punto ng kontrol sa isang blockchain ecosystem ay tinatawag na desentralisasyon. Hindi katulad ng tradisyonal na mga sistema kung saan ang mga desisyon ay ginagawa ng iilang tao lamang, ang desentralisasyon ng blockchain ay nagbibigay kapangyarihan sa bawat kasapi na gumawa ng desisyon nang autonomously. Ang karamihan sa mga kumpanya at sistema ay karaniwang kontrolado ng isang o ilang tao lamang na may kapangyarihan.

Naiisip mo ba ang mga gobyerno o bangko kung saan ang pamamahagi ng pondo at/o desisyon para sa censor ay itinatakda ng pangulo, CEO, kongreso, o isang board of directors. Bagaman hindi natin tuwirang alam kung ang mga desisyong ginawa ay para sa kapakanan ng lahat, o kung ito ay para sa kabutihan ng lahat ng sangkot, wala tayong magagawa kundi sundin sila dahil sila ang may kapangyarihan sa pagdedesisyon.

Sa isang mundo kung saan ang mga sentralisadong entidad ang kadalasang may malaking kapangyarihan, ang desentralisasyon ng blockchain ay nagbibigay kapangyarihan sa mga indibidwal at nagpapalago ng tiwala sa isang network kung saan ang mga desisyon ay inuudyukan nang kolektibo kaysa diktahan ng isang sentral na personalidad. Ito ay naglilinis ng bias ng tao at ng panganib ng pang-aabuso sa awtoridad. At katulad ng seguridad, ang antas ng desentralisasyon ay depende sa bilang ng mga nodes sa isang blockchain. Ang mas maraming nodes na mayroon ang isang blockchain, mas desentralisado ito.

Pagbubungkal sa Blockchain Trilemma

Upang tunay na maunawaan ang konsepto ng trilemma ng blockchain, ating babaliin ang bawat bahagi ng puzzle.

Isipin mo ito: Gusto mo palakasin ang seguridad at desentralisasyon sa isang blockchain. Isang paraan para gawin ito ay sa pamamagitan ng pagtaas ng bilang ng mga nodes. Pero heto ang sikreto: habang nagdaragdag ka ng mga nodes, maaaring hindi sinasadyang baguhin mo ang bilis ng blockchain. Isipin mo ito na parang pagpupumilit na isiksik ang maraming tao sa isang elevator – maaaring magdulot ito ng aberya! Sa mundo ng blockchain, ang pagbagal na ito ay tinatawag na decreased network throughput.

Sa kabilang banda, kung babawasan mo ang bilang ng mga nodes upang mapalakas ang kalakabilang at transaksyon na pinapatupad bawat segundo, maaaring gawing mas vulnerable ang blockchain sa 51% attacks o kaya'y kontrolado ito ng iilang entidad.

Ngayon, tingnan natin kung paano ito nangyayari sa tunay na buhay. Halimbawa, ang Bitcoin. Ito ay may mataas na seguridad at desentralisasyon dahil sa mataas na bilang ng mga nodes at validators, pero may suliranin sa kalakabilang: maaaring tumagal ang mga transaksyon at tumaas ang bayarin. Mayroon tayong proof-of-stake blockchains na kayang mag-handle ng mas maraming transaksyon bawat segundo (TPS) ngunit maaaring hindi gaanong desentralisado dahil sa uri ng kanilang consensus mechanism, at ang seguridad ay nakasalalay sa bilang ng mga nodes.

Ang magandang balita ay hindi tayo nakakulong sa trilemma na ito magpakailanman. Maraming solusyon ang inihain upang matugunan ang suliranin sa pagpapalawak. Sila'y nagsasaliksik ng bagong paraan para sa mga nodes na mag-verify ng mga transaksyon, paghihiwa-hiwalay ng ledger ng isang blockchain sa maraming bahagi, o kahit pag-aaral ng alternatibong desentralisadong ledger technology sa labas ng tradisyonal na blockchain.

  1. Consensus Mechanism

Isang paraan upang taasan ang bilang ng transaksyon bawat segundo ay ang paglipat mula sa Proof-of-Work patungo sa mas epektibong consensus mechanisms. Sa halip na patakbuhin ang mga miner sa pagresolba ng hash para sa bawat block, random na itinatalaga ng Proof-of-Stake at Delegated Proof-of-Stake consensus mechanisms ang mga validators para sa bawat block. Ang pagbabagong ito ay maaaring bawasan ang oras at enerhiyang ginugol sa pagkompyut, pabilisin ang block validation, at bawasan ang paggamit ng enerhiya.

Ang ilang sentralisadong blockchains ay gumagamit rin ng Proof-of-Authority, kung saan umaasa ito sa ilang pinagkakatiwalaang nodes para sa validation. Hindi katulad ng Proof-of-Work, ang mga validator ay awtomatikong pinipili sa halip na magkompetisyon sa isa't isa. Ito ay nagpapabilis ng bilis ng transaksyon.

  1. Sharding

Isipin mo ang sharding bilang teamwork. Ito ay naghihiwa ng blockchain sa mas maliit na bahagi na tinatawag na "shards," bawat isa ay may sariling komite ng nodes. 

Bawat komite ng shards ay naglalaman ng shard I.D., ang simula ng blockchain, ang estado pagkatapos ng transaksyon, isang resibo ng transaksyon, at mga random na piniling validators. Ang mga komite na ito ay gumagana nang sabay-sabay, na pinoproseso ang maraming blocks nang sabay-sabay. 

Sa halip na maghintay sa lahat ng mga nodes sa network na mag-validate ng mga bagong block, ang mga shard committee ay maaaring magproseso ng blocks nang independiyente at ipahayag ang mga resulta sa iba pang bahagi ng blockchain. Ang buong kasaysayan ng transaksyon ng bawat shard ay mananatili sa loob ng shard at hindi na kailangang ipahayag sa buong network. Sa halip, ang mga resibo ng transaksyon ay ibinabahagi sa mga nodes upang sundan nila ang parehong distributed ledger.

Ang sharding ay nangangailangan ng isang parellel chain upang pangasiwaan ang mga shards, tanggapin ang data mula sa kanilang mga ledger, magtalaga ng validators, at maglaan ng mga gantimpala. Sa Ethereum, ito ay kilala bilang Beacon Chain; sa Polkadot, ito ay tinatawag na Relay Chain.

Ang paraang ito ay katulad ng paghahati ng isang kumpanya sa mga komite. Habang ang komite ng product design ay nakatuon sa oras, enerhiya, at mga resources sa isang aspeto ng proyekto, ang mga komite ng advertising, sales, at distribution ay malaya na magtrabaho sa kanilang sariling mga gawain sa ilalim ng pangangasiwa at pamumuno ng executive team. Ito ay nagpapabilis at nagpapadali ng proseso at mas epektibo ito.

Ang sharding ay lalo pang kapaki-pakinabang sa masikip na blockchain, maaaring dahil sa maraming gumagawa ng transaksyon o dahil sa limitadong kakayahan ng blockchain na magproseso ng transaksyon bawat segundo. Ito ay nagtitipid ng kapangyarihan sa pagko-kompyut. Tandaan na ang mga nodes ay kailangan ding magtago ng kopya ng mga nakaraang blocks at hindi lamang magdagdag ng mga ito. Ang pagsasagawa ng sharding ay pinipigilan ang mga nodes na magtago ng lahat ng data, sa halip ay angkop lamang at mahalaga sa grupo ng shard.

Gayunpaman, may mga hamong seguridad ang sharding. Kung ang isang partikular na shard ay aatakehin ng masasamang aktor, may posibilidad na ang lahat ng data na naka-imbak sa loob ng shard ay masira. Kapag nangyari ito, ang lahat ng data mula sa shard na dapat sana'y nakaimbak sa blockchain, tulad ng mga crypto transaction mula sa isang wallet patungo sa iba, ay permanenteng mawawala. Lalo pa, maaaring magdagdag ang mga hacker ng pekeng transaksyon upang mapalitan ang nawawalang data, na maaaring magresulta sa milyon-milyong dolyar na halaga ng pondo na mawawala.

Para maiwasan ang sitwasyong ito, random na itinatalaga at itinatakda ang mga validator sa iba't ibang shards, na nakikialam at pinapahirap sa kakayahan ng mga hacker na tukuyin kung paano at saan sila magsasagawa ng kanilang susunod na atake.

  1. Directed Acyclic Graph (DAG)

Sa pamamagitan ng Directed Acyclic Graph (DAG), isang teknolohiyang desentralisadong ledger (DLT) bukod sa blockchain, naaayos ang suliranin sa kakulangan ng bilang ng transaksyon bawat segundo (TPS) at mataas na gas fees. Katulad ng blockchain, gumagana ang DAG bilang isang network ng maraming nodes. Gayunpaman, sa halip na isama lahat ng transaksyon sa linear na mga bloke at i-validate ang mga ito nang sabay-sabay, ang DAG ay nagproproseso ng mga transaksyon ng indibidwal, itinatala at kinukumpirma ang mga ito isa-isa sa bawat layer. Narito kung paano ito gumagana:

  • Isang node ang nagkukumpirma ng dalawang lumang transaksyon at itinatala ang isang bagong, hindi pa nakukumpirmang transaksyon.
  • Ang sumusunod na code ay nagkukumpirma ng parehong mga bagong hindi pa-kinumpirmang transaksyon, at nagre-record din ng isa pang bagong transaksyon na hindi pa kinukumpirma.
  • Ulitin ang mga nakaraang hakbang, nagko-confirm ng mga lumang transaksyon at pagdadagdag ng mga bagong transaksyon na hindi pa kinukumpirma.

Dahil walang mga bloke na ginagawa, walang pangangailangan para sa mga miner (sa isang Proof-of-Work system) o validators (sa isang Proof-of-Stake system) na mag-compute ng hash para sa bawat bloke, na ginagawa itong mas murang at energy-efficient. Gayunpaman, ang pangunahing kahinaan ng solusyong ito sa pag-scale ay maaaring mag-sakripisyo ng desentralisasyon upang payagan ang mga node na makipag-ugnayan sa isa't isa at pamahalaan nang mabisa.

Ito lamang ay ilan sa mga kilalang solusyon sa pagresolba ng blockchain trilemma. Ito ay patuloy pa rin sa proseso at sana ang pagresolba dito ay magbunga ng mas mahusay na mga solusyon at aplikasyon para sa blockchain.