“El trilema de la cadena de bloques” es una teoría presentada por Vitalik Buterin, uno de los cofundadores de Ethereum, en 2017. Destaca el desafío de equilibrar la descentralización, la seguridad y la escalabilidad dentro de la tecnología de cadena de bloques. Estas tres características están entrelazadas en los sistemas de cadena de bloques, donde mejorar una a menudo conduce a un compromiso con las otras, formando lo que se conoce como el trilema.

El Trilema de la Cadena de bloques

Descentralización

La descentralización es una característica fundamental de la tecnología de cadena de bloques. Al utilizar almacenamiento distribuido y potencia computacional, las redes de blockchain garantizan que todos los nodos de la red tengan derechos y responsabilidades iguales. Esta configuración permite la transparencia, donde los datos y las transacciones son visibles abiertamente para todos los participantes. Además, la naturaleza distribuida de la cadena de bloques asegura que las copias de datos se distribuyan en varios nodos, mejorando la seguridad y estabilidad.
Como la cadena de bloques opera basada en algoritmos criptográficos en lugar de certificados de confianza, elimina la necesidad de intermediarios e instituciones de confianza, simplificando los mecanismos de confianza tradicionales. A través de las características de la cadena de bloques, las partes pueden establecer confianza y colaborar sin la participación de terceros.
Sin embargo, la naturaleza descentralizada de las redes de cadena de bloques requiere consenso entre todos los nodos, lo que puede resultar en velocidades de procesamiento más lentas y tiempos de confirmación de transacciones más largos, lo que limita significativamente el rendimiento y la escalabilidad del sistema.

Seguridad

La seguridad es un pilar fundamental de las redes de cadena de bloques, esencial para resistir los ataques maliciosos. Una red de cadena de bloques robusta debe poseer la capacidad de resistir tales ataques, ya que la falta de seguridad puede socavar el verdadero valor de un sistema de cadena de bloques.
Tomando la seguridad de la cadena de bloques de Bitcoin como ejemplo, combina técnicas criptográficas con el mecanismo de consenso de Prueba de Trabajo (PoW). Desde una perspectiva criptográfica, cada bloque tiene una firma digital única, conocida como un valor de "hash". Cualquier alteración en los datos resulta en un cambio en el valor de hash, asegurando que los datos estén vinculados de manera segura de forma a prueba de manipulaciones. El mecanismo de PoW requiere que los nodos resuelvan problemas matemáticos complejos para validar transacciones y crear nuevos bloques. Un atacante necesitaría controlar más de la mitad de la potencia computacional para lanzar un ataque exitoso, protegiendo la integridad de los datos y la estabilidad de la red. Además, un aumento en los participantes de la red contribuye a una seguridad mejorada, haciendo que sea más difícil para actores maliciosos controlar todo el sistema y mitigar el riesgo de un "ataque del 51%".
Si bien la seguridad es primordial, tecnologías como PoW y criptografía pueden afectar la escalabilidad de la cadena de bloques debido a complejidades computacionales, lo que afecta la eficiencia.

Escalabilidad

La escalabilidad se refiere a la capacidad de un sistema de cadena de bloques para procesar información de transacciones. La escalabilidad de un sistema de cadena de bloques depende en gran medida del rendimiento del procesamiento de transacciones, a menudo medido por TPS (transacciones por segundo). Los sistemas de cadena de bloques existentes enfrentan problemas de rendimiento significativos al manejar transacciones a gran escala, lo que convierte la escalabilidad en un cuello de botella crítico en el desarrollo actual de la cadena de bloques.
En los sistemas de cadena de bloques descentralizados, cada transacción requiere consenso entre todos los nodos, garantizando la seguridad y descentralización del sistema pero limitando la escalabilidad. A medida que aumenta el número de nodos, también aumentan los costos de tiempo y ancho de banda para la verificación de transacciones, lo que conduce a una disminución del rendimiento del sistema. Actualmente, la TPS de la red de Bitcoin es de aproximadamente 7, la TPS de la red de Ethereum es de alrededor de 14, en marcado contraste con el promedio de 63,000 TPS procesados por la plataforma de pagos global Visa. La baja TPS de los sistemas de cadena de bloques convencionales representa un obstáculo significativo en las aplicaciones prácticas.
Si bien es posible mejorar la eficiencia de las transacciones a través de varios mecanismos técnicos, como Solana logrando un TPS promedio de 2000 o ICP alcanzando un TPS promedio de 3000, estos avances inevitablemente impactan la descentralización de la cadena de bloques hasta cierto punto.

El estado actual del triángulo imposible de la cadena de bloques

Según un informe de Bloomberg de 2022, hasta septiembre, Bitcoin lucha por procesar más de 7 transacciones por segundo, mientras que la segunda red Ethereum más popular maneja alrededor de 15 transacciones por segundo. En comparación con las plataformas de trading tradicionales, esto es tan lento que pone en duda toda la existencia de uno.
Si la tecnología de cadena de bloques ha de servir a una sociedad más amplia en el futuro, enfrentándose al mismo número de usuarios que las plataformas tradicionales, la escalabilidad es el camino inevitable para las actualizaciones de la cadena de bloques. Sin embargo, expandir la red requeriría reducir el número de participantes, lo que a su vez afecta la descentralización central de la cadena de bloques. Además, una disminución en los participantes aumenta la probabilidad de ataques, comprometiendo así la seguridad.
En situaciones en las que estos tres aspectos no se pueden conciliar, las personas todavía eligen la descentralización, el objetivo central de la cadena de bloques y la seguridad como piedra angular de esta “triángulo imposible”. En dicho escenario, el procesamiento de números de transacción en una sola cadena está severamente limitado, lo que convierte a la escalabilidad en un cuello de botella para el desarrollo de la cadena de bloques.
En conclusión, en el panorama actual de la cadena de bloques, cuando la descentralización y la seguridad están estrechamente entrelazadas, la escalabilidad a menudo se vuelve desafiante de lograr. Los compromisos entre estos tres elementos llevan a la formación del triángulo imposible.

Soluciones al Trilema de la Cadena de Bloques

En aplicaciones prácticas, si bien aún no ha surgido una solución perfecta que equilibre los tres aspectos, los esfuerzos continuos y la experimentación han dado lugar a algunas soluciones ampliamente adoptadas.

Soluciones de Capa-1

Las soluciones de capa 1 se refieren a las mejoras y optimizaciones realizadas en los protocolos subyacentes en la tecnología de cadena de bloques para mejorar el rendimiento, la seguridad y la escalabilidad de la red en general. Al ajustar y actualizar los protocolos fundamentales de la cadena de bloques, se puede lograr un mayor rendimiento de transacciones, menores costos de transacción y una mejor descentralización.
Un ejemplo destacado de una solución de Capa-1 es Ethereum 2.0, que ha hecho la transición del mecanismo de consenso de Prueba de Trabajo (PoW) a Prueba de Participación (PoS), mejorando las velocidades de confirmación de transacciones y la escalabilidad de la red, al tiempo que reduce el consumo de energía. Otro ejemplo notable es la cadena de bloques Solana, que utiliza un algoritmo de consenso novedoso llamado Prueba de Historia para lograr capacidades de procesamiento de transacciones de miles por segundo mientras mantiene bajas las tarifas de transacción.

Soluciones de Capa-2

Las soluciones de capa 2 son soluciones de escalabilidad construidas sobre los protocolos subyacentes de la cadena de bloques, con el objetivo de aumentar la velocidad de procesamiento de transacciones, reducir costos, mejorar la experiencia del usuario y aliviar la carga en la red de la cadena de bloques subyacente. Estas soluciones liquidan transacciones y procesan datos fuera de la cadena para lograr una escalabilidad eficiente sin impactar directamente en la cadena principal, preservando así las características de seguridad y descentralización de la cadena de bloques subyacente.
Una solución típica de Capa 2 es la Red Lightning para la red de Bitcoin, que permite microtransacciones rápidas y de bajo costo, aliviando la carga de transacciones en la cadena principal de Bitcoin. Otro ejemplo son los Rollups, una solución de Capa 2 para Ethereum, que comprime un gran volumen de datos de transacciones en un solo bloque, mejorando significativamente la escalabilidad y el rendimiento de Ethereum manteniendo la seguridad y la descentralización. Estas soluciones de Capa 2 aportan una mayor eficiencia y escalabilidad a las redes blockchain, ofreciendo a los usuarios una mejor experiencia comercial.