Ethereum исполняется 10 лет — пора оставить трилемму в прошлом

Децентрализованные системы, такие как электрическая сеть и Всемирная паутина, масштабировались, решая проблемы коммуникационных узких мест. Блокчейны, являющиеся триумфом децентрализованного дизайна, должны следовать той же модели, однако ранние технические ограничения привели многих к тому, что они стали отождествлять децентрализацию с неэффективностью и медленной производительностью.

По мере того, как в июле Ethereum отмечает своё 10-летие, он превратился из игровой площадки для разработчиков в основу ончейн-финансов. В то время как такие учреждения, как BlackRock и Franklin Templeton, запускают токенизированные фонды, а банки внедряют стейблкоины, теперь стоит вопрос, сможет ли он масштабироваться для удовлетворения глобального спроса — где важны высокие нагрузки и время отклика на уровне миллисекунд.

Несмотря на все это развитие, одно предположение по-прежнему сохраняется: блокчейны вынуждены идти на компромисс между децентрализацией, масштабируемостью и безопасностью. Эта «тройственная дилемма блокчейна» формировала дизайн протоколов с момента создания генезис-блока Ethereum.

Трилемма — это не закон физики; это задача проектирования, которую мы наконец учимся решать.

Обзор текущего состояния масштабируемых блокчейнов

Соучредитель Ethereum Виталик Бутерин идентифицирован три свойства для производительности блокчейна: децентрализация (множество автономных узлов), безопасность (устойчивость к злонамеренным действиям) и масштабируемость (скорость транзакций). Он представил концепцию «Трилеммы блокчейна», предполагая, что улучшение двух из них обычно ослабляет третий, особенно масштабируемость.

Этот подход сформировал путь Ethereum: экосистема сделала приоритетом децентрализацию и безопасность, создавая систему с учетом устойчивости и отказоустойчивости на тысячах узлов. Однако производительность отставала, наблюдались задержки в распространении блоков, консенсусе и финализации.

Для сохранения децентрализации при масштабировании некоторые протоколы на Ethereum сокращают участие валидаторов или обязанности сети шарда; Оптимистичные ролл-апы, перенос исполнения в офчейн и полагаются на доказательства мошенничества для обеспечения целостности; решения второго уровня (Layer-2) стремятся сжать тысячи транзакций в одну, закрепленную в основной цепочке, снимая нагрузку на масштабируемость, но вводя зависимости от доверенных узлов.

Безопасность остается приоритетом, поскольку финансовые ставки растут. Сбои происходят из-за простоя, сговора или ошибок в распространении сообщений, что приводит к остановке консенсуса или двойным тратам. Тем не менее, большинство масштабируемых решений опираются на принцип наилучших усилий, а не на гарантии на уровне протокола. Валидаторы стимулированы увеличивать вычислительную мощность или полагаться на быстрые сети, но отсутствуют гарантии завершения транзакций.

Это поднимает важные вопросы для Ethereum и всей отрасли: можем ли мы быть уверены, что каждая транзакция будет завершена даже при высокой нагрузке? Достаточны ли вероятностные подходы для поддержки приложений глобального масштаба?

По мере того как Ethereum вступает во второе десятилетие, ответы на эти вопросы будут иметь решающее значение для разработчиков, институциональных инвесторов и миллиардов конечных пользователей, полагающихся на блокчейны для выполнения своих задач.

Децентрализация как преимущество, а не ограничение

Децентрализация никогда не была причиной медлительного пользовательского опыта в Ethereum, причиной было координирование сети. При правильной инженерной реализации децентрализация становится преимуществом в производительности и катализатором масштабирования.

Кажется интуитивно понятным, что централизованный командный центр будет эффективнее полностью распределённого. Как же может не быть лучше иметь всеведущего контролёра, наблюдающего за сетью? Именно здесь мы хотели бы развеять подобные предположения.

Читать далее: Мартин Бургер - Почему «дорогой» Ethereum будет доминировать в институциональном DeFi

Это убеждение зародилось десятилетия назад у профессора Медара лаборатория в MIT, чтобы сделать децентрализованные системы коммуникации доказуемо оптимальными. Сегодня, с Случайное линейное сетевое кодирование (RLNC), это видение наконец-то становится реализуемым в масштабе.

Давайте перейдем к технической части.

Для решения проблемы масштабируемости сначала необходимо понять, где возникает задержка: в блокчейн-системах каждый узел должен наблюдать одни и те же операции в одном и том же порядке, чтобы видеть одинаковую последовательность изменений состояния, начиная с начального состояния. Это требует консенсуса — процесса, при котором все узлы соглашаются с одним предложенным значением.

Блокчейны, такие как Ethereum и Solana, используют консенсус на основе лидера с заранее определёнными временными окнами, в течение которых узлы должны прийти к согласию, назовём это “D”. Если значение D выбрать слишком большим, окончательность замедляется; если слишком маленьким — консенсус срывается; это создаёт постоянный компромисс в производительности.

В алгоритме консенсуса Ethereum каждый узел пытается передать своё локальное значение другим узлам через серию обменов сообщениями посредством распространения Gossip. Однако из-за сетевых возмущений, таких как перегрузка, узкие места, переполнение буфера, некоторые сообщения могут быть утеряны, задержаны или дублированы.

Подобные инциденты увеличивают время распространения информации, и, следовательно, достижение консенсуса неизбежно приводит к увеличению количества больших D-слотов, особенно в более крупных сетях. Для масштабирования многие блокчейны ограничивают децентрализацию.

Эти блокчейны требуют подтверждения от определённого порога участников, например, двух третей ставок, для каждого раунда консенсуса. Для достижения масштабируемости нам необходимо повысить эффективность распространения сообщений.

С использованием линейного кодирования в случайной сети (RLNC) мы стремимся повысить масштабируемость протокола, непосредственно решая ограничения, наложенные текущими реализациями.

Децентрализация для масштабирования: сила RLNC

Случайное линейное сетевое кодирование (RLNC) отличается от традиционных сетевых кодов. Он является безсостоянием, алгебраическим и полностью децентрализованным. Вместо того чтобы пытаться микроменеджировать трафик, каждый узел независимо смешивает закодированные сообщения; при этом достигаются оптимальные результаты, как если бы сеть управлялась центральным контроллером. Математически доказано, что ни один централизованный планировщик не превзойдёт этот метод. Это нехарактерно для проектирования систем, и именно это делает данный подход таким мощным.

Вместо передачи необработанных сообщений узлы с поддержкой RLNC разделяют и передают данные сообщений в виде закодированных элементов с использованием алгебраических уравнений над конечными полями. RLNC позволяет узлам восстанавливать исходное сообщение, используя только подмножество этих закодированных частей; при этом нет необходимости, чтобы каждое сообщение доходило до адресата.

Это также предотвращает дублирование, позволяя каждому узлу в реальном времени смешивать полученные данные в новые, уникальные линейные комбинации. Это делает каждую передачу более информативной и устойчивой к задержкам или потерям в сети.

Сейчас валидаторы Ethereum тестируют RLNC через OptimumP2P — включая Kiln, P2P.org и Everstake — этот сдвиг уже перестал быть гипотетическим. Он уже находится в процессе реализации.

Далее архитектуры на базе RLNC и протоколы публикации-подписки будут интегрированы с другими существующими блокчейнами, помогая им масштабироваться с повышенной пропускной способностью и сниженной задержкой.

Призыв к установлению нового отраслевого стандарта

Если Ethereum намерен стать основой глобальных финансов во втором десятилетии своего существования, он должен выйти за рамки устаревших предположений. Его будущее будет определяться не компромиссами, а доказательной эффективностью. Трилемма — это не закон природы, а ограничение старой архитектуры, которое теперь мы способны преодолеть.

Для удовлетворения требований реального внедрения необходимы системы, разработанные с учетом масштабируемости как приоритетного принципа, подкрепленные доказуемыми гарантиями производительности, а не компромиссами. RLNC предлагает путь вперед. С математически обоснованными гарантиями пропускной способности в децентрализованных условиях это многообещающая основа для более производительного и отзывчивого Ethereum.

Читать далее: Пол Броди - Ethereum Уже Победил