การออกแบบหรือการทำงานของ Blockchain จะประกอบไปด้วยโครงสร้าง 3 ส่วนที่เรียกว่า Blockchain Trilemma นั่นคือ ด้าน Decentralization, Security, และ Scalability บล็อคเชนในอุดมคตินั้น คือ การมีความสามารถทั้ง 3 ด้านครบถ้วน แต่นั่นดูเหมือนจะยังไม่เกิดขึ้นจริง
บล็อกเชนสามารถจัดการธุรกรรมได้จำนวนจำกัดต่อวินาทีเท่านั้น ตัวอย่างเช่น เครือข่าย Bitcoin สามารถประมวลผลได้ประมาณ 7 ธุรกรรมต่อวินาที หากเทคโนโลยีบล็อคเชนถูกนำไปใช้ทั่วโลก มันควรจะสามารถจัดการข้อมูลได้มากขึ้น และด้วยความเร็วที่เร็วขึ้น เพื่อให้ผู้คนจำนวนมากขึ้นสามารถใช้เครือข่ายได้โดยไม่ช้าหรือแพงเกินไปที่จะใช้
อย่างไรก็ตาม การออกแบบพื้นฐานของเครือข่ายเพื่อเพิ่ม Scalability หมายความว่าความสามารถในด้านการกระจายอำนาจหรือความปลอดภัยจะอ่อนแอลง นี่คือสิ่งที่เรียกว่า trilemma ของบล็อคเชน นักพัฒนาที่ต้องการแก้ปัญหานี้กำลังทดลองใช้กลไกฉันทามติที่แตกต่างกันและโซลูชันการปรับขนาดที่แตกต่างออกไป เช่น “Sharding, Sidechains, และ State channel”
แนวคิดเรื่อง Blockchain Trilemma
ในแง่พื้นฐาน blockchain คือฐานข้อมูลดิจิทัลแบบกระจาย บล็อกของข้อมูลถูกจัดระเบียบตามลำดับเวลา บล็อกมีการเชื่อมโยงและรักษาความปลอดภัยโดยหลักฐานการเข้ารหัส การนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ ได้เปลี่ยนแปลงวิธีการทำงานและการใช้ชีวิตของเราไปแล้ว
แนวคิดคือบล็อกเชนแบบกระจายอำนาจและความปลอดภัยช่วยให้เราไม่จำเป็นต้องพึ่งพาบุคคลที่สามเพื่อให้เครือข่ายหรือตลาดทำงานได้ อย่างไรก็ตาม ผู้เชี่ยวชาญมักเห็นด้วยว่า หากเทคโนโลยีนี้ถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางมากขึ้น แต่ยังมีปัญหาหลักที่ต้องแก้ไข
คำนี้ได้รับความนิยมเพราะ Vitalik Buterin ผู้ร่วมก่อตั้ง Ethereum ซึ่งกล่าวว่า เพื่อความสมเหตุสมผล คุณต้องตระหนักถึงองค์ประกอบที่แตกต่างกัน 3 องค์ประกอบที่ต้องการในบล็อกเชน: การกระจายอำนาจ ความปลอดภัย และความสามารถในการขยาย trilemma ของบล็อคเชนหมายถึงแนวคิดที่ว่า เป็นการยากสำหรับบล็อคเชนที่จะบรรลุคุณสมบัติทั้ง 3 ในระดับที่เหมาะสมที่สุดพร้อมๆ กัน การเพิ่มหนึ่งมักจะนำไปสู่การอ่อนค่าของอีกตัวแปร
บทความนี้จะตรวจสอบทั้ง 3 องค์ประกอบและอธิบายว่าแต่ละองค์ประกอบมีรายละเอียดอย่างไร การอภิปรายในเชิงลึกมากขึ้นและความเหมาะสมร่วมกันจะส่งผลให้มีความเข้าใจที่ดีขึ้นว่าเหตุใดจึงมีปัญหาดังกล่าวของบล็อคเชน บทความนี้จะเน้นถึงวิธีแก้ปัญหาที่นักพัฒนาแนะนำ
ความสามารถด้าน Decentralization
Bitcoin และเครือข่ายบล็อคเชนที่คล้ายกันนั้นกระจายอำนาจโดยการออกแบบ โครงสร้างทั้งหมดเป็นแบบที่ไม่มีบุคคลหรือองค์กรที่รับผิดชอบ ค่อนข้างจะกระจายอำนาจ เลเยอร์เครือข่ายเปิดให้ทุกคนที่ต้องการสามารถเข้าร่วมได้ เป็นผลให้การควบคุมมีการกระจายอย่างเต็มที่แทนที่จะถือโดยบุคคลเดียว
ทุกคนสามารถเข้าถึงข้อมูลเดียวกันได้ หากมีใครพยายามโกงระบบโดยแก้ไขบันทึกธุรกรรมให้เป็นประโยชน์ ผู้เข้าร่วมที่เหลือจะปฏิเสธข้อมูลที่ผิดพลาดและทำให้ความพยายามนั้นไม่สำเร็จ
สิ่งนี้อาจดูเป็นเรื่องทางเทคนิค แต่หากมอง Bitcoin เป็นตัวอย่าง ระบบนี้ไม่มีบุคคลที่ 3 อยู่ในการควบคุม เปรียบเทียบกับความต้องการบุคคลที่ 3 อย่างธนาคารในระบบการเงิน ธนาคารบังคับใช้ความไว้วางใจระหว่างบุคคลที่ทำธุรกรรม และทำให้แน่ใจว่าบันทึกทั้งหมดถูกเก็บไว้อย่างถูกต้อง
อย่างไรก็ตาม Bitcoin blockchain จะแบ่งปันข้อมูลทั้งหมดกับทุกคนในเครือข่าย เพื่อให้สามารถตรวจสอบและยืนยันได้ก่อนที่จะเพิ่มลงในฐานข้อมูลดิจิทัล ผลที่ได้คือระบบที่สามารถดำรงอยู่ได้โดยไม่ต้องใช้บุคคลที่สาม
การกระจายอำนาจมีความเป็นไปได้ในสิ่งที่เรียกว่า Web3 ตอนนี้เรามี Web2 หรืออินเทอร์เน็ตในปัจจุบัน ซึ่งเต็มไปด้วยเว็บไซต์และแอปที่ควบคุมโดยบริษัท แต่ Web3 คือขั้นตอนต่อไป อินเทอร์เน็ตที่เทคโนโลยีบล็อกเชนแบบกระจายอำนาจช่วยให้ผู้คนควบคุมข้อมูลและชีวิตออนไลน์ของตนเองได้
อย่างไรก็ตาม สิ่งหนึ่งที่ควรทราบก็คือเนื่องจากวิธีการทำงานของระบบแบบกระจายเหล่านี้ ที่ต้องอิงผู้เข้าร่วมจำนวนมากเพื่อยอมรับความถูกต้องของข้อมูลใดๆ เวลาในการทำธุรกรรมอาจช้าเนื่องจากวิธีการแบ่งปันข้อมูลและ ประมวลผล
นอกจากนี้ ความฝันแบบกระจายอำนาจจะมีขึ้นก็ต่อเมื่อบล็อคเชนพื้นฐานนั้นปลอดภัย หากบล็อคเชนขาดการรักษาความปลอดภัย ผู้กระทำผิดสามารถควบคุมและเปลี่ยนแปลงข้อมูลได้ตามต้องการ สิ่งนี้นำไปสู่ส่วนที่สองของไตรเลมมา: ความปลอดภัย
ความปลอดภัย Security
ไม่สำคัญว่าบล็อกเชนจะกระจายอำนาจอย่างไรหากขาดความปลอดภัย เครือข่ายบล็อกเชนที่ดีควรต้านทานการโจมตีจากหน่วยงานที่เป็นอันตราย ระบบแบบรวมศูนย์มักได้รับความปลอดภัยจากการที่ระบบปิด ใครก็ตามที่อยู่ในการควบคุมสามารถรับประกันได้ว่าข้อมูลจะปราศจากการรบกวน แต่สิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไรในระบบการกระจายอำนาจที่ทุกคนสามารถมีส่วนร่วมได้?
เป็นหัวข้อที่ซับซ้อน แต่เราสามารถกลับไปใช้ Bitcoin เป็นตัวอย่างของการรักษาความปลอดภัยบล็อกเชนแบบกระจายอำนาจได้ Bitcoin blockchain ใช้การผสมผสานระหว่างการเข้ารหัสและกลไกฉันทามติของเครือข่ายที่เรียกว่า Proof of Work (PoW) ในแง่ของการเข้ารหัส แต่ละบล็อกมีลายเซ็นดิจิทัล (หรือแฮช) ชนิดหนึ่ง
บล็อกข้อมูลแต่ละบล็อกเชื่อมต่อกันในลักษณะที่ไม่สามารถแก้ไขได้ เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงใดๆ จะเปลี่ยนแปลงแฮชของบล็อก ความพยายามใดๆ ในการเปลี่ยนแปลงข้อมูลจะถูกระบุอย่างรวดเร็วโดยส่วนที่เหลือของเครือข่าย
กลไกฉันทามติของ PoW เป็นอีกส่วนหนึ่งของปริศนา ช่วยรักษาความปลอดภัยบัญชีแยกประเภทของสกุลเงินดิจิตอล สมาชิกของเครือข่ายสามารถตรวจสอบธุรกรรมใหม่และเพิ่มลงในบัญชีแยกประเภทผ่านกิจกรรมที่เรียกว่าการขุดเท่านั้น
สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการใช้พลังการคำนวณเพื่อไขปริศนาทางคณิตศาสตร์ ส่วนหนึ่งของกระบวนการนี้ต้องการให้คอมพิวเตอร์เหล่านี้ทำหน้าที่แฮชหลายอย่าง สิ่งนี้ส่งผลต่อความสามารถในการปรับขนาด เนื่องจากกลไก PoW มีความปลอดภัยแต่ค่อนข้างช้า
นอกจากนี้ โปรดทราบด้วยว่ายิ่งมีผู้เข้าร่วม (โหนด) ในเครือข่ายมากเท่าใด ก็ยิ่งมีความปลอดภัยมากขึ้นเท่านั้น ซึ่งยิ่งทำให้ผู้ไม่หวังดีคนหนึ่งเข้าควบคุมระบบได้ยากขึ้น สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับสิ่งที่เรียกว่าการโจมตี 51%
โดยภาพรวม หากเอนทิตีเดียว (หรือกลุ่มผู้ไม่หวังดี) สามารถควบคุมมากกว่า 50% ของอัตราการแฮชเครือข่ายทั้งหมดของบล็อคเชน พวกเขาจะสามารถแทนที่ฉันทามติและเปลี่ยนข้อมูลของเชนให้เป็นประโยชน์ต่อตนเอง เช่น การใช้จ่ายซ้ำซ้อน โทเค็น
กล่าวโดยย่อ ความปลอดภัยเป็นข้อกำหนดพื้นฐานสำหรับบล็อคเชนที่จะประสบความสำเร็จ เพราะหากไม่มีมัน ผู้โจมตีจะสามารถควบคุมเชนได้ ทำให้มันไร้ประโยชน์
ความสามารถในการปรับขนาด Scalability
ความสามารถในการขยายขนาดหมายถึงเป้าหมายของการสร้างบล็อคเชนที่สามารถรองรับธุรกรรมได้มากขึ้นเรื่อยๆ ต่อวินาที จำเป็นต้องมีมาตราส่วนหากเทคโนโลยีบล็อกเชนให้บริการสังคมในวงกว้างและอาจมีผู้ใช้หลายพันล้านคน แต่นี่คือจุดที่บล็อคเชนจำนวนมากยังคงต่อสู้ดิ้นรน
นี่เป็นเพราะการกระจายอำนาจและความปลอดภัยเป็นพื้นฐานสำหรับบล็อกเชนที่พวกเขามักจะให้ความสำคัญเป็นอันดับแรก การกระจายอำนาจเป็นศูนย์กลางของจริยธรรมและเป้าหมายของบล็อกเชน ซึ่งอยู่ในหัวใจของบล็อกเชนที่เป็นที่รู้จักมากที่สุด ความปลอดภัย ดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว เป็นข้อกำหนดหลักสำหรับบล็อกเชนให้ประสบความสำเร็จและมีประโยชน์
อย่างไรก็ตาม ด้วยการจัดลำดับความสำคัญของการกระจายอำนาจและการรักษาความปลอดภัย ความสามารถในการปรับขนาดกลายเป็นเรื่องท้าทาย จำนวนธุรกรรมที่ห่วงโซ่สามารถจัดการได้นั้นจำกัดอย่างมาก ระบบการชำระเงินแบบรวมศูนย์ เช่น Visa ระบุว่าสามารถรองรับธุรกรรมได้ 24,000 รายการต่อวินาที นี่เป็นเพราะพวกเขาใช้งานเครือข่ายปิด
ตาม Bloomberg ในปี 2022 “ในเดือนกันยายน Bitcoin สามารถจัดการได้เพียง 7 ธุรกรรมต่อวินาที และ Ethereum ซึ่งเป็นเครือข่ายที่ได้รับความนิยมอันดับ 2 ถูกจำกัดที่ประมาณ 15 ต่อวินาที ซึ่งมันช้ากว่าระบบปิดแบบดั้งเดิมเป็นอย่างมาก”
ดังที่กล่าวไว้ ความเร็วของธุรกรรมบล็อคเชนเหล่านี้ถูกจำกัดเนื่องจากวิธีการประมวลผลข้อมูลโดยผู้เข้าร่วมที่แตกต่างกันซึ่งประกอบเป็นเครือข่ายแบบกระจายอำนาจ และธรรมชาติของกลไกฉันทามติของ PoW เอง หากผู้คนในสังคมเริ่มใช้เทคโนโลยีบล็อคเชนมากขึ้นเรื่อย ๆ เครือข่ายจะติดขัดเนื่องจากจำนวนธุรกรรมที่จำกัดที่พวกเขาสามารถจัดการได้
ทำไมถึงเกิด Blockchain Trilemma ขึ้น
วิธีแก้ปัญหาที่ชัดเจนและเป็นพื้นฐานที่สุดสำหรับปัญหาที่อธิบายไว้ข้างต้น คือการลดจำนวนผู้เข้าร่วมที่ยืนยันและเพิ่มข้อมูลเครือข่ายเพื่อแลกกับขนาดและความเร็วที่มากขึ้น แต่การทำเช่นนี้จะทำให้การกระจายอำนาจลดลงเพราะมีผู้เข้าร่วมจำนวนน้อย และมันจะนำไปสู่การรักษาความปลอดภัยที่อ่อนแอลง เนื่องจากผู้ตรวจสอบจำนวนน้อยลงหมายถึงโอกาสในการโจมตีจะสูงขึ้น
ดังนั้นนี่คือไตรเลมมา เมื่อพิจารณาถึงความเชื่อมโยงระหว่างคุณสมบัติที่ต้องการของการกระจายอำนาจและการรักษาความปลอดภัย การออกแบบพื้นฐานของวิธีการทำงานของบล็อคเชนทำให้ยากต่อการขยายขนาด คุณจะผลักดัน scalability โดยไม่ทำลายการกระจายอำนาจ หรือความปลอดภัย หรือทั้ง 2 อย่างได้อย่างไร
วิธีการแก้ปัญหาด้วยวิธีต่างๆ
ไม่มีวิธีแก้ปัญหาแบบใดแบบหนึ่งสำหรับไตรเลมมา แต่เมื่อพิจารณาถึงความสำคัญของการแก้ปัญหานี้ จึงมีแนวทางต่างๆ มากมายในชุมชนที่ให้ผลลัพธ์ที่น่าสนใจ มาดูภาพรวมของการพัฒนาที่ได้รับความนิยมมากที่สุดบางส่วนเพื่อให้คุณเข้าใจถึงสิ่งที่เกิดขึ้น
- Sharding
นี่เป็นวิธีการแยกบล็อคเชน (หรือฐานข้อมูลประเภทอื่นๆ) ออกเป็นบล็อคเชนที่มีขนาดเล็กลงและแบ่งพาร์ติชั่นเพื่อจัดการกลุ่มข้อมูลเฉพาะ การตั้งค่านี้ช่วยขจัดความแออัดจากการใช้ single chain ที่ต้องรองรับธุรกรรมและการโต้ตอบทั้งหมดบนเครือข่าย
บล็อกเชนที่แบ่งพาร์ติชั่นแต่ละอันเรียกว่า Shard และมีบัญชีแยกประเภทเฉพาะ ชาร์ดเหล่านี้สามารถประมวลผลธุรกรรมของตนเองได้ โดยมี Beacon Chain หรือเชนหลักที่จะจัดการการโต้ตอบระหว่างชาร์ด สิ่งนี้ทำให้การแบ่งกลุ่มเป็นการอัพเกรดความสามารถในการปรับขนาดเครือข่ายเลเยอร์ 1 เนื่องจากเป็นการเปลี่ยนแปลงในเครือข่ายหลักของบล็อกเชน
- ระบบฉันทามติอื่นๆ
สาเหตุหนึ่งที่ Trilemma มีอยู่ในเครือข่าย Bitcoin เป็นเพราะวิธีการทำงานของ PoW เพื่อรับรองความปลอดภัย ความต้องการนักขุด อัลกอริธึม และพลังการประมวลผลแบบกระจายอำนาจจำนวนมากที่จะนำไปสู่ระบบที่ปลอดภัย แต่ระบบช้า การหาวิธีอื่นเพื่อรักษาฉันทามติเป็นแนวทางหนึ่งในการแก้ปัญหาเป็นหนึ่งในเหตุผลที่ทำให้ Ethereum ย้ายจาก PoW ไปเป็น Proof of Stake (PoS)
ในบล็อคเชน PoS ผู้เข้าร่วมที่เกี่ยวข้องกับการตรวจสอบความถูกต้องของธุรกรรมจะต้องเดิมพัน โดยการล็อคโทเค็นของตน ไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องขุดที่เชี่ยวชาญเป็นพิเศษ การเพิ่มเครื่องมือตรวจสอบในเครือข่ายจะง่ายและเข้าถึงได้มากขึ้น PoS เป็นเพียงหนึ่งในวิธีการต่างๆ มากมายสำหรับกลไกฉันทามติโดยคำนึงถึงความสามารถในการปรับขนาด
- Layer-2: Sidechain และ State Channel
กลไกการแบ่งกลุ่มย่อยและกลไกฉันทามติที่แตกต่างกัน คือสิ่งที่เรียกว่าโซลูชัน Layer-1 พวกเขาต้องการเปลี่ยนการออกแบบพื้นฐานของเครือข่ายพื้นฐาน แต่นักพัฒนาคนอื่นๆ ที่พยายามจะแก้ปัญหา trilemma นั้นกำลังทำงานเกี่ยวกับโซลูชันที่สร้างจากโครงสร้างเครือข่ายที่มีอยู่ กล่าวอีกนัยหนึ่ง พวกเขาคิดว่าคำตอบอยู่ในเลเยอร์ที่ 2 เช่น sidechains และ state channel
Sidechain เป็นบล็อคเชนที่แยกจากกันซึ่งเชื่อมต่อกับเชนหลัก มันถูกตั้งค่าในลักษณะที่เนื้อหาสามารถไหลได้อย่างอิสระระหว่างทั้ง 2 ที่สำคัญ sidechain สามารถทำงานภายใต้กฎต่างๆ ได้ ทำให้มีความเร็วและสเกลที่มากขึ้น
ในทำนองเดียวกัน State Channel เป็นอีกวิธีหนึ่งในการตัดธุรกรรมออกจากห่วงโซ่หลักและลดความกดดันบนเลเยอร์ 1 ช่องทางนี้ใช้สัญญาที่ชาญฉลาด แทนที่จะเป็นสายที่แยกจากกัน เพื่อให้ผู้ใช้สามารถโต้ตอบกันโดยไม่ต้องเผยแพร่ธุรกรรมของตนไปยังบล็อกเชน blockchain จะบันทึกเฉพาะจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของช่องทางการทำธุรกรรม
Trusted
ข้อจำกัดความรับผิด
ข้อมูลทั้งหมดที่มีอยู่บนเว็บไซต์ของเราเผยแพร่ด้วยเจตนาที่ดีและเป็นไปเพื่อวัตถุประสงค์ในการให้ข้อมูลทั่วไปเท่านั้น การกระทำใด ๆ ที่ผู้อ่านดำเนินการตามข้อมูลที่พบบนเว็บไซต์ของเราถือเป็นความเสี่ยงของผู้อ่านโดยเฉพาะ Learn ให้ความสำคัญกับข้อมูลคุณภาพสูง เราอุทิศเวลาให้กับการแยกแยะ ค้นคว้า และสร้างเนื้อหาเพื่อการศึกษาซึ่งเป็นประโยชน์กับผู้อ่าน เพื่อเป็นการรักษามาตรฐานนี้และเพื่อสร้างเนื้อหาคุณภาพได้อย่างต่อเนื่อง พาร์ตเนอร์ของเราอาจตอบแทนเราด้วยค่าคอมมิชชั่นสำหรับการจัดวางตำแหน่งต่าง ๆ ในบทความของเรา อย่างไรก็ดี ค่าคอมมิชชั่นนี้ไม่มีผลต่อกระบวนการของเราในการสร้างเนื้อหาที่ไร้อคติ ตรงไปตรงมา และเป็นประโยชน์
