Blockchaintechnologie biedt een combinatie van snelheid, veiligheid en schaalbaarheid die een revolutie teweeg zal brengen in alles, van alledaagse aankopen tot het delen van medische dossiers. Dezelfde gedecentraliseerde structuur die deze voordelen biedt, kent echter ook een aantal unieke uitdagingen die conventionele, gecentraliseerde netwerken niet kennen.
Laten we eens kijken naar deze uitdagingen, bekend als het blockchain-trilemma, en hoe nieuwe benaderingen erop gericht zijn deze te overwinnen.
Blockchaintechnologie zou een revolutie teweeg kunnen brengen in diverse sectoren, maar er zijn nog enkele cruciale obstakels te overwinnen, waaronder het blockchaintrilemma.
Het Blockchain-trilemma
Computerwetenschappers zijn zich al lang bewust van de compromissen die gepaard gaan met gedecentraliseerde netwerken. In de jaren tachtig stelde het CAP-theorema dat gedecentraliseerde datastores die consistentie, beschikbaarheid en fouttolerantie bieden, slechts twee van de drie garanties tegelijk kunnen nakomen vanwege het inherente ontwerp van de onderliggende technologie.
Op vergelijkbare wijze bedacht Ethereum-oprichter Vitalik Buterin de term 'blockchaintrilemma', waarmee hij stelde dat blockchaintechnologie, die veiligheid, decentralisatie en schaalbaarheid biedt, slechts twee van de drie tegelijkertijd kan garanderen. Ook hier ligt de uitdaging in de onderliggende structuur van blockchaintechnologie, die onvermijdelijke compromissen met zich meebrengt.
Decentralisatie
Blockchaintechnologieën zijn niet afhankelijk van een centraal controlepunt. Terwijl Visa of Mastercard bijvoorbeeld transacties tussen consumenten en bedrijven verwerken, vinden Bitcoin-transacties plaats tussen gelijken zonder centrale tussenpersoon. In plaats daarvan worden ze geverifieerd door consensus onder de deelnemers aan de blockchain.
Het nadeel van decentralisatie is dat transacties langer duren om te verwerken. In plaats van dat één enkele entiteit transacties goedkeurt of afwijst, moet het hele netwerk het eens worden over een beslissing via een consensusmechanisme. Daarom kan Visa 60,000 transacties per seconde verwerken, vergeleken met de ongeveer 10 transacties per seconde van Bitcoin.
Schaalbaarheid
Blockchaintechnologieën moeten een steeds groter volume aan transacties kunnen verwerken om te kunnen concurreren met gecentraliseerde platforms. Hoewel blockchaintechnologieën zich momenteel nog in een niche bevinden, zijn er enorme verbeteringen nodig op het gebied van schaalbaarheid voor technologieën zoals Defi een aanzienlijk deel van de conventionele transacties overnemen.
Gelukkig zijn er veel potentiële manieren om de schaalbaarheid te vergroten, zoals we hieronder zullen zien. Polygon is bijvoorbeeld een Layer 2-schaalplatform gebouwd op Ethereum, waarmee ontwikkelaars dApps tegen aanzienlijk lagere kosten kunnen bouwen met behulp van een proof-of-stake blockchain. Polygon zou theoretisch duizenden ketens kunnen hebben, waardoor miljoenen transacties per seconde mogelijk zijn.
Security
Blockchain-technologie moet beveiligen bescherming tegen aanvallen, softwarefouten en andere problemen die tot complicaties kunnen leiden. Het consensusmechanisme van veel blockchains is bijvoorbeeld kwetsbaar voor een 51%-aanval, waarbij hackers via het consensusmechanisme voldoende invloed verkrijgen om de blockchain te manipuleren voor hun eigen financieel gewin.
Softwarefouten kunnen ook aanzienlijke problemen voor blockchains veroorzaken. Zo opende een bug in een oudere versie van Ethereums netwerkclient, Geth, halverwege 2021 de deur voor aanvallen waarbij sprake was van dubbele uitgaven. Het toenemende gebruik van slimme contracten in off-chain transacties zou deze risico's voor bepaalde deelnemers verder kunnen vergroten.
Veelvoorkomende afwegingen bij blockchain
Het blockchain-trilemma suggereert dat er verschillende afwegingen nodig zijn bij het balanceren van decentralisatie, schaalbaarheid en beveiliging. De ongeëvenaarde beveiliging en robuuste decentralisatie van Bitcoin, voortkomend uit het proof-of-work consensusmechanisme, beperken bijvoorbeeld de schaalbaarheid. Hoewel dat gunstig is voor investeringen, is het minder geschikt voor slimme contracten.
Bewijs van inzet consensusmechanismen Het zou de schaalbaarheid aanzienlijk kunnen verbeteren zonder de veiligheid in gevaar te brengen, maar het concentreren van de macht in de handen van een paar prominente spelers vermindert de decentralisatie. En minder decentralisatie betekent dat beslissingen over de blockchain worden genomen door grote entiteiten in plaats van door de bredere gemeenschap.
Tot slot maakt de opkomst van slimme contracten het voor blockchains mogelijk om gedistribueerde verwerking en andere technieken te benutten om de schaalbaarheid te verbeteren en de decentralisatie te behouden. Deze slimme contracten en interacties met derden vergroten echter de veiligheidsrisico's, zoals het grote aantal DeFi-hacks en andere beveiligingsincidenten in het verleden heeft aangetoond.
Het Blockchain-trilemma oplossen
Het blockchain-trilemma is geen wiskundig bewijs dat het onmogelijk is om alle drie de doelen te bereiken – het is simpelweg een constatering dat het moeilijk is om ze te bereiken. De afgelopen jaren zijn er talloze pogingen gedaan om het probleem op te lossen met behulp van nieuwe benaderingen, en sommige daarvan werpen hun vruchten af.
Wijzigingen in laag 1
Laag 1 Dit verwijst naar netwerken op het hoogste niveau, zoals Bitcoin of Ethereum. Hoewel veranderingen bij deze netwerken langzaam plaatsvinden, kunnen verschillende belangrijke wijzigingen in de pijplijn de prestaties verbeteren. Tegelijkertijd maken nieuwe Layer 1-netwerken vanaf het begin gebruik van deze nieuwe ideeën, waardoor ze direct betere prestaties leveren.
- Bewijs van inzet De meeste conventionele blockchains gebruiken een proof-of-work consensusmechanisme dat aanzienlijke rekenkracht vereist. Ethereum 2.0 Upgrade wordt het meest prominente project tot nu toe dat gebruikmaakt van een proof-of-stake consensusmechanisme. Dit mechanisme belooft de transactietijden drastisch te versnellen door te vertrouwen op speltheorie in plaats van pure rekenkracht.
- sharding Veel blockchains vereisen dat knooppunten een kopie bewaren van elk ooit aangemaakt blok voordat ze een nieuw blok kunnen toevoegen. Sharding is een nieuwe aanpak waarbij transacties worden opgesplitst in kleinere datasets – of shards – en onafhankelijk en parallel worden verwerkt. Deze kleinere blokken worden vervolgens weer in de hoofdketen geïntegreerd, waardoor de prestaties van de gehele blockchain worden versneld.
Laag 2 Innovaties
Layer 2 verwijst naar netwerken die bovenop Layer 1-blockchains draaien. Het Lightning Network is bijvoorbeeld een Layer 2-oplossing die bovenop Bitcoin is gebouwd. Deze netwerken zijn een populaire manier geworden om de prestaties van blockchains te verbeteren zonder Layer 1-oplossingen volledig opnieuw op te bouwen. Hierdoor kunnen ontwikkelaars en gebruikers de transactiekosten (gas fees) verlagen en de prestaties verbeteren.
- Geneste Blockchains – Geneste blockchains lijken op sharding doordat een taak wordt gedelegeerd van de hoofdketen, verwerkt in een subblockchain en vervolgens weer toegevoegd aan de hoofdketen om de snelheid te verbeteren en de kosten te verlagen.
- Zijketens – Sidechains zijn transactieketens die grenzen aan de blockchain en ontworpen zijn voor grote hoeveelheden transacties. Ze maken gebruik van een onafhankelijk consensusmechanisme dat geoptimaliseerd is voor snelheid en schaalbaarheid, en van utility tokens als onderdeel van het overdrachtsmechanisme.
- Staatskanalen – State channels zijn tweewegcommunicatiemechanismen tussen een blockchain en off-chain transacties. In plaats van dat miners een transactie moeten valideren, maken ze gebruik van een smart contract-mechanisme dat alleen de uiteindelijke "status" rapporteert.
The Bottom Line
Blockchaintechnologie heeft het potentieel om talloze industrieën te revolutioneren, maar het blockchaintrilemma wijst op een aantal cruciale uitdagingen. Gelukkig is er volop innovatie binnen deze sector en helpen veel nieuwe benaderingen om deze problemen te overwinnen, de prestaties te verbeteren en de transactiekosten te verlagen.
Als u handelt in cryptovaluta, ZenLedger Kan u helpen transacties van verschillende wallets en exchanges te bundelen om uw jaarlijkse belastingaangifte nauwkeurig te berekenen. Ga vandaag nog gratis aan de slag!
