Wat is het blockchain trilemma en waarom is dit een probleem?

Blockchains zijn de afgelopen jaren steeds vaker in gebruik genomen. Zo draaien digitale valuta's (cryptocurrencies) op de blockchains, en kunnen ontwikkelaars zelfs decentrale applicaties (dApps) op de blockchain laten draaien. Het zorgt ervoor dat steeds meer centrale producten en diensten een stap richting de decentrale blockchain zetten.

Ondanks dat blockchains veel gebruikt worden, zien we vrijwel iedere blockchain tegen problemen aanlopen. Dit zijn problemen op het gebied van schaalbaarheid, decentralisatie of veiligheid. Wanneer een blockchain aan 2 van deze criteria voldoet, heeft het problemen met het overgebleven criterium. Vitalik Buterin beschreef dit als het 'blockchain trilemma'.

In dit artikel vertel ik je alles dat je moet weten over het blockchain trilemma, en kom je ook te weten waarom het blockchain trilemma een groot probleem kan zijn.

Bekijk snel

Wat is het blockchain trilemma?

Het blockchain trilemma beschrijft een probleem waar vrijwel iedere blockchain tegenaan loopt. Volgens Vitalik Buterin, mede-oprichter van Ethereum en bedenker van de term 'blockchain trilemma', kan een blockchain aan slechts 2 van de 3 belangrijkste criteria voldoen. Het gaat hier om schaalbaarheid, decentralisatie en veiligheid.

• De blockchain is decentraal en schaalbaar? Dan heeft de blockchain problemen met de veiligheid.
• De blockchain is schaalbaar en veilig? Dan heeft de blockchain problemen met de decentralisatie.
• De blockchain is veilig en decentraal? Dan heeft de blockchain problemen met de schaalbaarheid.

Er is niet één reden te bedenken voor bovenstaande statements. Iedere blockchain werkt op een andere manier, en daarom kunnen deze verbanden op verschillende manieren veroorzaakt worden, zoals je verder in dit artikel ook zult lezen.

Waarom is het blockchain trilemma een groot probleem?

Wanneer je gelooft in de blockchaintechnologie, hoop je natuurlijk dat blockchains zo breed mogelijk geadopteerd en ingezet worden. Het is namelijk mogelijk om vrijwel ieder centraal product of dienst naar de blockchain te verplaatsen. Dat kan door speciale dApps te ontwikkelen die op de blockchain kunnen draaien. Zo'n dApp maakt gebruik van smart contracts, die volledig geautomatiseerd taken kunnen uitvoeren. Daar zijn geen centrale partijen voor nodig; alles gebeurt gedecentraliseerd.

Veiligheid, decentralisatie en schaalbaarheid zijn de belangrijkste onderdelen van een goedwerkende blockchain. Toch lijkt het erop dat een blockchain niet aan alle 3 de criteria kan voldoen. Verder lees je waarom dat zo is.

Het blockchain trilemma is een groot probleem, omdat het de adoptie van blockchains kan tegenwerken. Wanneer een blockchain bijvoorbeeld niet veilig genoeg is, zullen veel bedrijven en organisaties geen gebruik maken van de blockchain, en liever aan een centraal ICT-systeem vasthouden. Blockchains die niet schaalbaar zijn, kunnen ervoor zorgen dat het lastig is om van dApps gebruik te maken. Een lage mate van schaalbaarheid zorgt namelijk voor hoge transactiekosten en langzame verwerkingstijden.

Waarom zou een bedrijf van een langzame en dure blockchain gebruik willen maken? 

In onderstaande video wordt meer uitleg gegeven over wat het blockchain trilemma is en waarom dit een probleem kan zijn voor de blockchaintechnologie.

De drie criteria van het blockchain trilemma

Ik heb het gehad over de drie criteria waar een blockchain aan zou moeten voldoen voor optimale werking. Hieronder lees je meer over deze drie criteria, en zul je begrijpen waarom het zo belangrijk is dat een blockchain hiervoor geoptimaliseerd is.

Wat is schaalbaarheid?

De schaalbaarheid is de mate waarin een blockchain kan opschalen zodra het aantal transacties toeneemt. Net zoals ieder ander (centraal) ICT-systeem, kan ook de blockchain overbelast raken. Wanneer dat gebeurt, is de blockchain niet bepaald schaalbaar. We noemen dit ook wel het schaalbaarheidsprobleem, en veel blockchains hebben hier last van.

Blockchains die niet schaalbaar zijn, kunnen maar een bepaald aantal transacties per seconde aan. Dat aantal is in veel gevallen niet genoeg, waardoor netwerkcongestie ontstaat. Dit houdt in dat het aantal uitgevoerde transacties veel hoger ligt dan het aantal transacties dat de blockchain kan verwerken. Het resultaat is dat gebruikers lang moeten wachten voordat hun transactie is verwerkt en torenhoge transactiekosten betalen.

Bitcoin (BTC) en Ethereum (ETH) zijn bekende blockchains die last hebben van het schaalbaarheidsprobleem. De blockchain van Bitcoin kan zo'n 7 transacties per seconde verwerken, terwijl Ethereum er gemiddeld 14 per seconde kan verwerken. Je kunt jezelf waarschijnlijk wel voorstellen dat er veel meer transacties dan deze twee aantallen worden uitgevoerd.

Waarom kan een decentrale en veilige blockchain niet schaalbaar zijn?

Een blockchain die last heeft van het schaalbaarheidsprobleem, is wel decentraal en veilig. Dat geldt ook voor Bitcoin en Ethereum. Waarom kan een decentrale en veilige blockchain niet schaalbaar zijn?

Dat komt doordat een decentrale blockchain uit een groot netwerk bestaat. Om een groot netwerk te beveiligen, zijn geavanceerde technieken nodig. Het is bijvoorbeeld niet makkelijk om een netwerk dat uit 1 miljoen nodes (Bitcoin) bestaat continu op de veiligheid te controleren.

Er gaat veel tijd zitten in het opbouwen van het netwerk en het garanderen van de veiligheid. Dit gaat vervolgens ten koste van de schaalbaarheid; gebruikers moeten lang wachten op verwerking van hun transactie en betalen hoge kosten. In het geval van Bitcoin en Ethereum zorgt Proof-of-Work voor de decentralisatie en veiligheid, al is dit consensus mechanisme ook de reden van de lage schaalbaarheid.

Wat is decentralisatie?

Een decentrale blockchain heeft een netwerk met een groot aantal nodes. Het moet makkelijk zijn om deel te nemen aan het netwerk van de blockchain. Dat is vaak mogelijk wanneer het om een publieke blockchain gaat. Iedereen kan, zonder eerst toestemming te krijgen, een node opzetten binnen het netwerk.

Vaak zien we dat de community kan meebeslissen over de toekomst van een decentrale blockchain. Zo kunnen ze voorstellen doen voor aanpassingen, of stemmen op bepaalde keuzes die gemaakt moeten worden. We noemen dit ook wel een Decentrale Autonome Organisatie, afgekort als DAO.

Er zijn echter ook blockchains die niet openbaar en decentraal zijn. De ontwikkelaars hebben ervoor gekozen om de blockchain (deels) af te schermen. Zo kunnen nodes alleen toegelaten worden door een centrale partij (vaak de ontwikkelaars zelf), waardoor het netwerk van de blockchain uit een klein en selectief aantal nodes bestaat.

Het voordeel is dat zulke blockchain ontzettend snel en veilig werken. Een centrale partij heeft namelijk meer macht, waardoor updates en controles makkelijker uitgevoerd kunnen worden. Ripple (XRP) is een voorbeeld van een schaalbare en veilige blockchain die niet decentraal is. Er is namelijk een selectief en klein aantal nodes actief binnen het netwerk van Ripple.

Waarom kan een schaalbare en veilige blockchain niet decentraal zijn?

Om de schaalbaarheid en veiligheid te garanderen, kan het netwerk niet te groot worden. Wanneer men zeker is van de betrouwbaarheid van nodes, worden ze toegelaten tot het netwerk. Of kunnen alleen de ontwikkelaars van de blockchain nodes toevoegen aan het netwerk, waardoor het netwerk erg klein blijft.

Een klein en selectief netwerk zorgt ervoor dat centrale partijen de veiligheid overzien. Dit lijkt op het eerste gezicht misschien geen probleem, al uiten veel mensen kritiek op deze werkwijze. Bitcoin, 's werelds eerste cryptocurrency, is bijvoorbeeld ontwikkeld om de bevolking meer en gelijke macht te geven. Een blockchain die niet decentraal is, wijkt dus af van de basisprincipes van de blockchaintechnologie.

Begrijp je nog niet helemaal wat we met de decentralisatie bedoelen? In onderstaande video wordt meer uitleg gegeven over wat er met de decentralisatie van blockchains wordt bedoeld.

Wat is veiligheid voor blockchains?

De blockchaintechnologie wordt als een van de veiligste technologieën ter wereld gezien. Toch zien we dat een groot aantal blockchains kwetsbaar zijn voor aanvallen of hacks van buitenaf. Het netwerk van een blockchain bestaat, indien deze decentraal is, uit een groot aantal nodes. Deze nodes moeten zorgen voor de verwerking van transacties.

Er is geen instantie die meer macht dan andere nodes heeft, waardoor het lastig kan zijn om een groot netwerk te controleren en sturen. Daarom maken blockchains gebruik van consensus mechanismen. Zo'n mechanisme zorgt ervoor dat de nodes in het netwerk van de blockchain volgens de regels werken, en elkaar hierop controleren.

Een voorbeeld van een blockchain die problemen heeft op gebied van veiligheid (maar wel decentraal en schaalbaar is), is Solana (SOL). Deze blockchain kan tot 50.000 transacties per seconde verwerken. De gemiddelde kosten liggen namelijk tussen de $0.00001 en $0.00025. Dit betekent dat Solana een ontzettend schaalbare blockchain is.

Het netwerk van Solana is publiekelijk te gebruiken. Iedereen kan een node opzetten en deelnemen aan het Proof-of-Stake netwerk, door simpelweg tokens vast te zetten in het protocol. Een validator opzetten is dus niet moeilijk en door iedereen uit te voeren, wat Solana een decentrale blockchain maakt.

Toch zijn er de afgelopen jaren verschillende kwetsbaarheden gevonden in het netwerk van Solana. Het zorgde ervoor dat tokens van gebruikers verloren gingen, en de blockchain zelfs enige tijd stil kwam te staan. Dit zorgde voor veel opschudding en een waardedaling van de SOL-token.

Waarom kan een decentrale en schaalbare blockchain niet veilig zijn?

Wanneer een blockchain decentraal en schaalbaar is, zien we dat deze vaak problemen op het gebied van veiligheid heeft. Om een groot netwerk zo snel mogelijk te laten werken, is er 'gekort' op de veiligheid. Een consensus mechanisme dat ontzettend snel werkt, is bijvoorbeeld minder veilig. Het kan dan gebeuren dat frauduleuze transacties tóch worden goedgekeurd. Alles gaat zo snel, dat het grote netwerk dit soort transacties simpelweg niet kan opmerken.

Dit is slechts één van de mogelijke redenen waarom decentrale en schaalbare blockchains minder veilig zijn. Er zijn namelijk ontzettend veel blockchains die last hebben van dit probleem, en de reden is voor iedere blockchain anders. Wil je alles over de veiligheid van blockchains te weten komen? Onderstaande video geeft je meer informatie over de veiligheid en kwetsbaarheden van blockchains.

Kan het blockchain trilemma worden opgelost?

Het blockchain trilemma kan zonder twijfel worden opgelost. De blockchaintechnologie staat nog in zijn kinderschoenen, en er is meer onderzoek nodig om problemen volledig op te lossen. Steeds meer ontwikkelaars kiezen ervoor blockchains en dApps te ontwikkelen, waardoor de kennis binnen deze wereld zal toenemen.

Op dit moment zijn er al blockchains die minder last van het blockchain trilemma lijken te hebben dan andere blockchains. Toch zien we nog dat zulke blockchains het blockchain trilemma niet volledig onder controle hebben. Bestaande blockchains zijn continu in ontwikkeling, waardoor zulke problemen achteraf nog steeds verholpen kunnen worden. Of wordt er gebruik gemaakt van een omweg, zoals layer 2 scaling solutions (om de schaalbaarheid van blockchains te verbeteren).

Wil je meer weten over layer 2 scaling solutions? In onderstaande video, gemaakt door AllesOverCrypto, leggen we meer uit over dit type schaalbaarheidsoplossing.

Conclusie

Het is Vitalik Buterin opgevallen dat blockchains aan slechts 2 van de 3 belangrijkste criteria voor goedwerkende blockchains kunnen voldoen. Het gaat hier om decentralisatie, schaalbaarheid en veiligheid:

• Is een blockchain decentraal en schaalbaar? Dan heeft deze problemen op het gebied van veiligheid (zoals Solana).
• Is een blockchain schaalbaar en veilig? Dan heeft deze problemen op het gebied van decentralisatie (zoals Ripple).
• Is een blockchain veilig en decentraal? Dan heeft deze problemen op het gebied van schaalbaarheid (zoals Ethereum en Bitcoin).

Ontwikkelaars van blockchains willen dit probleem maar al te graag oplossen. Toch lijkt dat minder makkelijk dan gezegd. Zelfs de grootste blockchains en cryptocurrencies ter wereld hebben last van het blockchain trilemma. Toch is de kans groot dat dit probleem ooit de wereld uit geholpen wordt. Blockchains worden namelijk steeds beter, en ontwikkelaars kunnen ook steeds makkelijker een blockchain ontwerpen. De technologie blijft zichzelf dagelijks opnieuw verbeteren.

Ben je op zoek naar meer informatie of heb je nog vragen over het blockchain trilemma? Of wil je graag andere cryptoliefhebbers ontmoeten? In de gratis Discordkanalen van ons product Money Mastery van AllesOverCrypto kun je vragen stellen en kom je in gesprek met duizenden andere liefhebbers van crypto. Heb je andere crypto gerelateerde vragen? Het makkelijkste is om jouw vraag in onze FAQ op te zoeken. Wat je ook kunt doen, is dat je jouw vraag + AllesOverCrypto googelt. Laat vooral weten wat jouw gedachten zijn over blockchain trilemma!

Headerfoto door LuckyStep