Co je to tzv. trilema škálovatelnosti?

Proč lidé používají Bitcoin a Ethereum, když jsou v současnosti lépe škálovatelné sítě, které dokáží zpracovat tisícovky transakcí za vteřinu? Jednoduše proto, že tyto nové sítě zase často ztrácejí na dvě nejznámější kryptoměny v dalších faktorech, např. z pohledu bezpečnosti či decentralizace, kdy je složité naplnit potřeby ve všech těchto oblastech.

Právě o trilematu při rozhodování mezi těmito 3 oblastmi pojednává pojem scalability (či blockchain) trilemma, nebo česky trilema škálovatelnosti (blockchainové trilema). Prvním člověkem, který s tímto pojmem v kontextu k blockchainům přišel, byl Vitalik Buterin, tedy nejznámější tvář kryptoměny Ethereum. Ethereum je pak rozhodně jednou z nejzasaženějších kryptoměn svou neschopností vyšší škálovatelnosti, kdy vysoké poplatky na této síti při jejím vysokém vytížení způsobují, že projekty začínají přemýšlet nad migrací na blockchainy rychlejší. Stejně tak začínají v kontextu s Bitcoinem a Ethereem být stále diskutovanější různá Layer-2 řešení. Značná část nových blockchainů i Layer-2 řešení však trpí právě na tom, že staví škálovatelnost na první místo.

Co je to trilema škálovatelnosti?

Tento pojem vysvětluje, že vývojáři blockchainů musí dělat kompromisy mezi 3 hlavními oblastmi. Musí se tedy rozhodnout (proto trilema = dilema při rozhodování nad 3 možnostmi) nad tím, zdali chtějí, aby byl jejich blockchain plně decentralizovaný, vysoce škálovatelný a maximálně bezpečný. To potom dle týmu Etherea i dalších teoretiků není u blockchainů (zejména těch využívajících mechanismus konsenzu Proof of Work - PoW) vůbec jednoduché, kdy považují za velice těžké a nepravděpodobné, že se projektu podaří naplnit všechny 3 tyto složky.

I když pak existují názory o tom, že je toto trilema překonáno, stále neexistuje dostatečně ověřený blockchain, který by všechny složky prokazatelně naplňoval. K situaci se ale již několikrát vyjádřil Vitalik Buterin, který např. v tomto tweetu upřesnil, že v původní podobě narážel na Proof of Work blockchainy a že nikdy neřekl, že by se jednalo o nevyřešitelné trilema, pouze o věc, kterou naplnit je extrémně složité.

Decentralizace

Decentralizace představuje stav, při kterém na síti panuje jistota o tom, že ji neovládá pouze několik entit. Na jejím fungování i o rozhodování o jejím vývoji se tak podílí větší množství osob, včetně samotných uživatelů, kdy žádná z entit nemá na rozhodování majoritní podíl. To na kryptoměnách vidíme zejména ve třech oblastech.

1. Decentralizované řízení projektu - O vývoji projektu a implementaci nových změn je rozhodováno decentralizovaným procesem a nerozhoduje o něm tak pouze např. největší těžař, core tým vývojářů apod.
2. Decentralizace validátorů/nodů - Ověřování transakcí a celkově chod daného blockchainu při naplnění decentralizace nezajišťuje pouze jedna entita, nebo malá skupina entit.
3. Decentralizace držených prostředků - Na dané síti nikdo nevlastní majoritu daných kryptoměn, díky čemuž by mohl sám ovlivnit řízení projektu, nebo by měl dostatečnou tržní sílu k výraznému ovlivnění ceny. Tento bod je taky jediným, o kterém zpravidla nerozhodují sami vývojáři, a tak není pro toto trilema tak důležitý (mimo např. předtěžených kryptoměn, velkých odměn pro zakladatele projektu, rezervních prostředků v rukách týmu).

Decentralizace potom přináší spoustu výhod, v čele s nemožností cenzury obsahu centrální entitou a filosofickou hladinou v tom, že vrací moc samotným uživatelům. Díky tomu, že v decentralizovaných systémech neexistuje žádný centrální bod, který by stačilo hacknout k ovlivnění sítě, jsou tyto sítě také často bezpečnější a je téměř nemožné je úplně vypnout/zničit.

Naopak nevýhodou může být to, že decentralizované systémy často spotřebují větší množství energie ke svému provozu a právě decentralizace často brzdí rychlost a výkonnost sítě oproti sítím centralizovaným. Pomalejší je často v decentralizované podobě také rozhodovací proces o vývoji projektu, kdy navíc riskujeme, že budou rozhodovat lidé bez znalostí potřebných k rozhodování. V extrémních případech pak může být nevýhodou právě i nemožnost cenzury (např. fake news, hate speech apod.) a nemožnost zastavení sítě (v případě, že by začala být využívána za objektivně zlými účely).

Bezpečnost

Bezpečnost jednoduše pojednává o síle obrany daného blockchainu před možnými útoky na síť. A to jak z vnějšku, tedy útoky ze stran hackerů, tak i z vnitřku, tedy ochrana před zlomyslným jednáním samotného týmu a členů komunity. V kontextu s trilematem je však důležitá zejména ochrana před útoky z vnějšku.

Bezpečnost pak často v případě blockchainů jde ruku v ruce s decentralizací, kdy v mnoha případech jednoduše větší množství nodů na síti (a tím zvýšená decentralizace) eliminuje jednotlivé centrální problematické body, jejichž napadení by vedlo k větším problémům na síti (tzv. point of failure). I v decentralizované síti však hrozí problémy s chybami v kódech, nebo několik z nejznámějších útoků na blockchainy jako např. 51% attack, Sybil attack, Penny spend attack, DDoS attack a další.

Problémem zde však zase může být náročnost zajištění maximální bezpečnosti, která v prostředí Proof of Work blockchainů leží na bedrech těžařů. Proto je nutné dodat síti dostatečně vysoký výkon, aby se redukovala možnost např. právě 51% útoku. Celý proces pak z důvodu ověření v decentralizovaném prostředí zase nějakou dobu trvá, a tak je pro decentralizované a prokazatelně bezpečné sítě těžké držet krok s centralizovanými řešeními.

Jak vydělat na kryptoměnách?

Škálovatelnost

Tento pojem definuje v jednoduchosti to, jaký je maximální limit kapacity sítě. I když pak na rozdíl od bezpečnosti a decentralizace nepředstavuje jeden ze základních stavebních kamenů principu kryptoměn, neznamená to, že by byl méně důležitý. Určuje totiž, jestli dokáže vůbec daný blockchain uspokojit potřeby uživatelů, a hlavně kolika. Právě z důvodu nedostatečné škálovatelnosti potom v současnosti řešíme problémy s extrémně vysokými poplatky na Ethereu. K tomu, aby pak daný blockchain mohl opravdu úspěšně zajišťovat např. potřeby celého platebního systému, potřeboval by být schopný procesovat tisícovky transakcí za vteřinu (což mohou u nejznámějších blockchainů vylepšit např. různá Layer-2 řešení, ale k tomu se dostaneme v dalších článcích).

Škálovatelnost si potom často nejméně rozumí právě s decentralizací. Jednoduše totiž čím vyšší je míra decentralizace (a nodů na síti), tím větší množství nodů a ledgerů musí být aktualizováno, aby podávalo aktuální informace o stavu sítě. Zkrátka je jednodušší a rychlejší updateovat 10 nodů než 1 000. Stejně tak zpravidla bude déle trvat ověření transakce více nody, než jen jedním centrálním.

U Proof of Work sítí je problémem při řešení škálovatelnosti i bezpečnost sítě. Proto, aby byla síť škálovatelnější, je totiž nutné, aby mechanismus nalézání konsenzu o ověřování transakcí byl rychlejší. To ale na PoW sítích znamená, že by tzv. hash puzzles a algoritmy těžby musely být jednodušší. To snižuje nejen bezpečnost, ale vlastně i decentralizaci, kdy by jednoduché matematické úlohy ještě častěji vyřešily jako první obrovské mining pooly.

Jak je tedy trilema řešeno?

V současnosti je toto trilema škálovatelnosti řešeno primárně uděláním kompromisu, kdy se síť rozhodne pro 2 ze 3 těchto složek. Jednotlivé kombinace tedy představují:

• Decentralizace a bezpečnost - Bitcoin a Ethereum, které jsou považovány za nejbezpečnější a nejdecentralizovanější kryptoměny. V současné podobě však trpí na nízkou škálovatelnost, s čímž se často pojí vysoké poplatky a potřeba změn či layer-2 řešení.
• Bezpečnost a škálovatelnost - Té často dosahují tradiční centralizované systémy databází (mimo blockchain) jako Oracle, SQL apod. Z blockchainů je za takový systém považován např. HyperLedger, XRP a z části tak můžeme označit i třeba Binance Smart Chain.
• Škálovatelnost a 'de-centralizace' - Zde se jedná zejména právě o nové blockchainy využívající Proof of Stake a Delegated Proof of Stake algoritmy, které fanoušci Proof of Work systémů nepovažují za dostatečně bezpečné (kdy je bezpečnost u PoW mimo chyb v kódu definována jako výše hashrate), a dokonce ani za plně decentralizované. Za příklad tohoto kompromisu je často označován EOS.

Existuje však celá řada projektů, které se chlubí tím, že toto trilema již úspěšně vyřešili a jejich blockchain je plně decentralizovaný, vysoce škálovatelný i dostatečně bezpečný. U těchto projektů jsou však často diskutabilní přinejmenším jejich decentralizace a bezpečnost. Navíc se jedná o Proof of Stake sítě, což samozřejmě nemusí být nutně špatně, ale značná část krypto komunity je považuje za nedostatečně ověřené a v bezpečnosti nesrovnatelné s Proof of Work blockchainy. V současnosti jsou tak mimo těchto nových blockchainů označovány za nejlepší kompromis decentralizované sítě s důrazem na vysokou bezpečnost a na ně navazující Layer-2 řešení.

Dalším z řešení poplatků na konkrétně Ethereu může být i EIP-1559. O tom se více dozvíš zde.