“O Trilema da Blockchain” é uma teoria apresentada por Vitalik Buterin, um dos co-fundadores da Ethereum, em 2017. Destaca o desafio de equilibrar a descentralização, segurança e escalabilidade dentro da tecnologia blockchain. Essas três características estão interligadas nos sistemas blockchain, onde aprimorar uma frequentemente leva a um compromisso com as outras, formando o que é conhecido como o trilema.

O Trilema da Blockchain

Descentralização

A descentralização é uma característica fundamental da tecnologia blockchain. Ao utilizar armazenamento distribuído e poder computacional, as redes blockchain garantem que todos os nós da rede tenham direitos e responsabilidades iguais. Esta configuração permite a transparência, onde os dados e transações são abertamente visíveis a todos os participantes. Além disso, a natureza distribuída da blockchain garante que as cópias dos dados estejam espalhadas por vários nós, aumentando a segurança e estabilidade.
Como a blockchain opera com base em algoritmos criptográficos em vez de certificados de confiança, elimina a necessidade de intermediários e instituições de confiança, simplificando os mecanismos de confiança tradicionais. Através das características da blockchain, as partes podem estabelecer confiança e colaborar sem envolvimento de terceiros.
No entanto, a natureza descentralizada das redes de blockchain requer consenso entre todos os nós, o que pode resultar em velocidades de processamento mais lentas e tempos de confirmação de transações mais longos, o que significa uma restrição significativa no desempenho e escalabilidade do sistema.

Segurança

A segurança é um pilar fundamental das redes de blockchain, essencial para resistir a ataques maliciosos. Uma rede de blockchain robusta deve possuir a capacidade de resistir a tais ataques, pois a falta de segurança pode minar o verdadeiro valor de um sistema de blockchain.
Tomando a segurança da blockchain do Bitcoin como exemplo, combina técnicas criptográficas com o mecanismo de consenso Proof of Work (PoW). Do ponto de vista criptográfico, cada bloco tem uma assinatura digital única, conhecida como “valor hash”. Qualquer alteração nos dados resulta em uma mudança no valor hash, garantindo que os dados estejam vinculados de forma segura e à prova de adulteração. O mecanismo PoW requer que os nós resolvam problemas matemáticos complexos para validar transações e criar novos blocos. Um atacante precisaria controlar mais da metade do poder computacional para lançar um ataque bem-sucedido, protegendo a integridade dos dados e a estabilidade da rede. Além disso, um aumento de participantes na rede contribui para uma segurança aprimorada, tornando mais desafiador para atores maliciosos controlar todo o sistema e mitigar o risco de um “ataque de 51%”.
Embora garantir a segurança seja primordial, tecnologias como PoW e criptografia podem afetar a escalabilidade da blockchain devido a complexidades computacionais, afetando a eficiência.

Escalabilidade

A escalabilidade refere-se à capacidade de um sistema de blockchain processar informações de transações. A escalabilidade de um sistema de blockchain depende fortemente do desempenho do processamento de transações, frequentemente medido por TPS (transações por segundo). Os sistemas de blockchain existentes encontram problemas significativos de desempenho ao lidar com transações em grande escala, tornando a escalabilidade um gargalo crítico no desenvolvimento atual de blockchain.
Em sistemas blockchain descentralizados, cada transação requer consenso em todos os nós, garantindo a segurança e a descentralização do sistema, mas limitando a escalabilidade. À medida que o número de nós aumenta, os custos de tempo e largura de banda para a verificação das transações também aumentam, o que leva a uma diminuição do desempenho do sistema. Atualmente, a TPS da rede do Bitcoin é de aproximadamente 7, a TPS da rede do Ethereum é de cerca de 14, em contraste com a média de 63.000 TPS processadas pela plataforma de pagamento global Visa. A baixa TPS dos sistemas blockchain mainstream representa um obstáculo significativo nas aplicações práticas.
Embora seja possível melhorar a eficiência da transação através de vários mecanismos técnicos, como a Solana alcançando uma média de TPS de 2000 ou o ICP atingindo uma média de TPS de 3000, esses avanços inevitavelmente impactam a descentralização da blockchain até certo ponto.

O Estado Atual do Triângulo Impossível da Blockchain

De acordo com um relatório de 2022 da Bloomberg, até setembro, o Bitcoin tem dificuldade em processar mais de 7 transações por segundo, enquanto a segunda rede Ethereum mais popular lida com cerca de 15 transações por segundo. Comparado com as plataformas de negociação tradicionais, isso é tão lento que coloca em causa toda a existência de alguém.
Se a tecnologia blockchain pretende servir uma sociedade mais ampla no futuro, enfrentando o mesmo número de utilizadores que as plataformas tradicionais, a escalabilidade é o caminho inevitável para as atualizações da blockchain. No entanto, expandir a rede exigiria a redução do número de participantes, o que por sua vez afeta a descentralização central da blockchain. Além disso, uma diminuição de participantes aumenta a probabilidade de ataques, comprometendo assim a segurança.
Nas situações em que estes três aspetos não podem ser conciliados, as pessoas ainda escolhem a descentralização, o objetivo central da Blockchain e a segurança como pedra angular da rede dentro deste “triângulo impossível”. Nesse cenário, o processamento de números de transações numa única cadeia é severamente limitado, tornando a escalabilidade um obstáculo para o desenvolvimento da Blockchain.
Em conclusão, no panorama atual da blockchain, quando a descentralização e a segurança estão intimamente interligadas, a escalabilidade muitas vezes se torna desafiadora de alcançar. Os compromissos entre esses três elementos levam à formação do triângulo impossível.

Soluções Para o Trilema do Blockchain

Nas aplicações práticas, embora uma solução perfeita que equilibre todos os três aspectos ainda não tenha surgido, esforços contínuos e experimentação deram origem a algumas soluções amplamente adotadas.

Soluções de Camada-1

As soluções de camada 1 referem-se a melhorias e otimizações feitas nos protocolos subjacentes da tecnologia Blockchain para melhorar o desempenho geral da rede, segurança e escalabilidade. Ao ajustar e atualizar os protocolos fundamentais da Blockchain, é possível alcançar uma maior taxa de transferência de transações, custos de transação mais baixos e uma descentralização melhorada.
Um exemplo principal de uma solução de Camada-1 é o Ethereum 2.0, que fez a transição do mecanismo de consenso Proof of Work (PoW) para Proof of Stake (PoS), aumentando a velocidade de confirmação de transações e a escalabilidade da rede, ao mesmo tempo que reduz o consumo de energia. Outro exemplo notável é a blockchain Solana, que utiliza um algoritmo de consenso inovador chamado Proof of History para alcançar capacidades de processamento de transações de milhares por segundo, mantendo baixas taxas de transação.

Soluções de Camada-2

As soluções de camada 2 são soluções de escalabilidade construídas sobre os protocolos subjacentes da blockchain, com o objetivo de aumentar a velocidade de processamento de transações, reduzir custos, melhorar a experiência do usuário e aliviar o fardo sobre a rede subjacente da blockchain. Estas soluções liquidam transações e processam dados fora da cadeia para alcançar escalabilidade eficiente sem impactar diretamente a cadeia principal, preservando assim as características de segurança e descentralização da blockchain subjacente.
Uma solução típica de Camada 2 é a Lightning Network para a rede Bitcoin, que permite transações rápidas e de baixo custo, aliviando a carga de transações na cadeia principal do Bitcoin. Outro exemplo são os Rollups, uma solução de Camada 2 para o Ethereum, que comprime um grande volume de dados de transação em um único bloco, melhorando significativamente a escalabilidade e o throughput do Ethereum, mantendo ao mesmo tempo a segurança e a descentralização. Estas soluções de Camada 2 trazem maior eficiência e escalabilidade às redes blockchain, oferecendo aos usuários uma melhor experiência de negociação.