Ethereum wordt 10 jaar — Tijd om de Trilemma achter ons te laten

Gedecentraliseerde systemen zoals het elektriciteitsnet en het World Wide Web schaalden door communicatieknelpunten op te lossen. Blockchains, een triomf van gedecentraliseerd ontwerp, zouden hetzelfde patroon moeten volgen, maar vroege technische beperkingen zorgden ervoor dat velen decentralisatie gelijkstelden aan inefficiëntie en trage prestaties.

Nu Ethereum deze juli 10 jaar wordt, is het geëvolueerd van een speelplaats voor ontwikkelaars tot de ruggengraat van onchain-financiering. Nu instellingen zoals BlackRock en Franklin Templeton getokeniseerde fondsen lanceren en banken stablecoins uitrollen, is de vraag of het kan opschalen om aan de wereldwijde vraag te voldoen—waar zware werklasten en milliseconde-responstijden van belang zijn.

Voor al deze evolutie blijft één veronderstelling bestaan: dat blockchains een afweging moeten maken tussen decentralisatie, schaalbaarheid en veiligheid. Dit “blockchain trilemma” heeft het protocolontwerp gevormd sinds de genesisblock van Ethereum.

De trilemma is geen natuurwet; het is een ontwerpprobleem dat we eindelijk leren op te lossen.

Overzicht van de Stand van Zaken rond Schaalbare Blockchains

Ethereum mede-oprichter Vitalik Buterin geïdentificeerd drie eigenschappen voor blockchainprestaties: decentralisatie (veel autonome knooppunten), veiligheid (weerbaarheid tegen kwaadaardige handelingen) en schaalbaarheid (transactiesnelheid). Hij introduceerde het “Blockchain Trilemma,” waarbij wordt gesteld dat het verbeteren van twee eigenschappen doorgaans de derde verzwakt, vooral de schaalbaarheid.

Deze kaderstelling heeft het pad van Ethereum bepaald: het ecosysteem gaf prioriteit aan decentralisatie en veiligheid, met het bouwen aan robuustheid en fouttolerantie over duizenden knooppunten. Maar de prestaties zijn achtergebleven, met vertragingen in blokpropagatie, consensus en finaliteit.

Om decentralisatie te behouden tijdens het opschalen, verminderen sommige protocollen op Ethereum de deelname van validators of verantwoordelijkheden van shard-netwerken; Optimistic Rollups, verplaats uitvoering off-chain en vertrouwen op fraudebewijzen om integriteit te waarborgen; Layer-2 ontwerpen streven ernaar duizenden transacties samen te vatten in één enkele transactie die aan de hoofdketen wordt gecommitteerd, waardoor de schaalbaarheidsdruk wordt verminderd maar afhankelijkheden van vertrouwde knooppunten worden geïntroduceerd.

Beveiliging blijft van het grootste belang naarmate de financiële belangen toenemen. Fouten ontstaan door uitvaltijd, samenspanning of fouten in berichtverspreiding, waardoor consensus stilvalt of dubbele uitgave plaatsvindt. Toch berust de meeste schaalvergroting op best-effort prestaties in plaats van garanties op protocolniveau. Validators worden gestimuleerd om rekenkracht te vergroten of te vertrouwen op snelle netwerken, maar missen garanties dat transacties zullen worden voltooid.

Dit roept belangrijke vragen op voor Ethereum en de industrie: Kunnen we erop vertrouwen dat elke transactie zal worden afgerond onder belasting? Zijn probabilistische benaderingen voldoende om toepassingen op wereldwijde schaal te ondersteunen?

Naarmate Ethereum zijn tweede decennium ingaat, zal het beantwoorden van deze vragen van cruciaal belang zijn voor ontwikkelaars, instellingen en miljarden eindgebruikers die vertrouwen op blockchains om te presteren.

Decentralisatie als een Sterkte, Niet als een Beperking

Decentralisatie was nooit de oorzaak van een trage gebruikerservaring op Ethereum, maar netwerkcoördinatie wel. Met de juiste techniek wordt decentralisatie een prestatievoordeel en een katalysator voor schaalvergroting.

Het voelt intuïtief aan dat een gecentraliseerd commandocentrum beter zou presteren dan een volledig gedistribueerd systeem. Hoe zou het anders beter kunnen zijn om een alwetende controller te hebben die het netwerk overziet? Juist hier willen wij de aannames graag ontrafelen.

Lees meer: Martin Burgherr - Waarom 'Duur' Ethereum Institutionele DeFi Zal Domineren

Dit geloof begon decennia geleden bij Professor Medard's lab aan het MIT, om gedecentraliseerde communicatiesystemen aantoonbaar optimaal te maken. Vandaag, met Willekeurige Lineaire Netwerkcodering (RLNC), die visie is eindelijk op schaal implementeerbaar.

Laten we technisch worden.

Om schaalbaarheid aan te pakken, moeten we eerst begrijpen waar vertraging optreedt: in blockchain-systemen moet elke node dezelfde bewerkingen in dezelfde volgorde waarnemen om dezelfde reeks toestandsveranderingen te observeren, te beginnen vanaf de initiële staat. Dit vereist consensus—een proces waarbij alle nodes overeenstemming bereiken over één voorgestelde waarde.

Blockchains zoals Ethereum en Solana gebruiken een leider-gebaseerd consensusmechanisme met vooraf bepaalde tijdsintervallen waarin knooppunten overeenstemming moeten bereiken, laten we dit “D” noemen. Kies D te groot en de finaliteit vertraagt; kies het te klein en het consensusmechanisme faalt; dit creëert een blijvende afweging in de prestaties.

In het consensusalgoritme van Ethereum probeert elke node zijn lokale waarde aan de andere nodes over te brengen, via een reeks berichtuitwisselingen via Gossip-propagatie. Door netwerkstoringen, zoals congestie, knelpunten en bufferoverflow, kunnen sommige berichten verloren gaan of vertraging oplopen en sommige kunnen worden gedupliceerd.

Dergelijke incidenten verhogen de tijd voor informatieverspreiding en leiden daardoor onvermijdelijk tot grote D slots bij het bereiken van consensus, vooral in grotere netwerken. Om te schalen, beperken veel blockchains de decentralisatie.

Deze blockchains vereisen een attestatie van een bepaalde drempel aan deelnemers, zoals tweederde van de inzetten, voor elke consensusronde. Om schaalbaarheid te bereiken, moeten we de efficiëntie van berichtverspreiding verbeteren.

Met Random Network Linear Coding (RLNC) streven we ernaar de schaalbaarheid van het protocol te verbeteren, waarbij we direct de beperkingen aanpakken die door de huidige implementaties worden opgelegd.

Decentraliseren om te Schalen: De Kracht van RLNC

Random Linear Network Coding (RLNC) is anders dan traditionele netwerkcodes. Het is stateloos, algebraïsch en volledig gedecentraliseerd. In plaats van het verkeer tot in detail te beheren, mengt elke node gecodeerde berichten onafhankelijk; toch worden optimale resultaten behaald, alsof een centrale controller het netwerk orkestreert. Wiskundig is bewezen dat geen enkele gecentraliseerde planner deze methode zou kunnen overtreffen. Dat is niet gebruikelijk in systeemontwerp, en het is wat deze benadering zo krachtig maakt.

In plaats van ruwe berichten door te geven, verdelen en verzenden door RLNC ondersteunde knooppunten berichtgegevens in gecodeerde elementen met behulp van algebraïsche vergelijkingen over eindige velden. RLNC stelt knooppunten in staat het originele bericht te herstellen met slechts een deelverzameling van deze gecodeerde stukken; het is niet noodzakelijk dat elk bericht aankomt.

Het voorkomt ook duplicatie door elk knooppunt wat het ontvangt direct te laten verwerken in nieuwe, unieke lineaire combinaties. Dit maakt elke uitwisseling informatiever en veerkrachtiger tegen netwerktragingen of -verliezen.

Met Ethereum-validators die nu RLNC testen via OptimumP2P — waaronder Kiln, P2P.org en Everstake — is deze verschuiving niet langer hypothetisch. Het is al in beweging.

Vervolgens zullen RLNC-gestuurde architecturen en pub-sub protocollen worden geïntegreerd met andere bestaande blockchains, waardoor deze kunnen schalen met een hogere doorvoersnelheid en lagere latentie.

Een Oproep voor een Nieuwe Industriestandaard

Als Ethereum in zijn tweede decennium als fundament van de wereldwijde financiën wil dienen, moet het verder gaan dan verouderde aannames. De toekomst zal niet worden bepaald door compromissen, maar door bewezen prestaties. De trilemma is geen natuurwet, maar een beperking van oud ontwerp, een beperking die we nu de kracht hebben om te overwinnen.

Om te voldoen aan de eisen van echte wereldadoptie, hebben we systemen nodig die zijn ontworpen met schaalbaarheid als een fundamenteel principe, ondersteund door aantoonbare prestatiegaranties, niet door compromissen. RLNC biedt een vooruitzicht. Met wiskundig onderbouwde doorvoergarantie in gedecentraliseerde omgevingen is het een veelbelovende basis voor een beter presterende, responsievere Ethereum.

Lees meer: Paul Brody - Ethereum Heeft Al Gewonnen