“O Trilema do 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 muitas vezes leva a um compromisso com as outras, formando o que é conhecido como o trilema.

O Trilema do 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. Essa configuração permite transparência, onde dados e transações são abertamente visíveis a todos os participantes. Além disso, a natureza distribuída do blockchain garante que cópias de 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, ela 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 o 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, limitando significativamente o desempenho e a escalabilidade do sistema.

Segurança

A segurança é um pilar fundamental das redes blockchain, essencial para resistir a ataques maliciosos. Uma rede blockchain robusta deve possuir a capacidade de resistir a tais ataques, pois a falta de segurança pode minar o verdadeiro valor de um sistema blockchain.
Tomando a segurança da blockchain do Bitcoin como exemplo, ela combina técnicas criptográficas com o mecanismo de consenso de Prova de Trabalho (PoW). Do ponto de vista criptográfico, cada bloco tem uma assinatura digital única, conhecida como “valor de hash”. Qualquer alteração nos dados resulta em uma mudança no valor de 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, garantindo 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 mitigando o risco de um “ataque de 51%”.
Ao mesmo tempo que garantir a segurança é fundamental, tecnologias como PoW e criptografia podem impactar a escalabilidade da blockchain devido às complexidades computacionais, afetando a eficiência.

Escalabilidade

A escalabilidade refere-se à capacidade de um sistema blockchain de processar informações de transação. A escalabilidade de um sistema blockchain depende muito do desempenho do processamento de transações, frequentemente medido por TPS (transações por segundo). Os sistemas blockchain existentes enfrentam problemas significativos de desempenho ao lidar com transações em grande escala, tornando a escalabilidade um gargalo crítico no desenvolvimento atual de blockchain.
Em sistemas de blockchain descentralizados, cada transação requer consenso entre 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, levando a uma diminuição no 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 total com a média de 63.000 TPS processadas pela plataforma global de pagamentos Visa. A baixa TPS dos sistemas de blockchain mainstream representa um obstáculo significativo em aplicações práticas.
Embora seja possível aumentar a eficiência da transação por meio de vários mecanismos técnicos, como o Solana alcançando uma TPS média de 2000 ou o ICP atingindo uma TPS média de 3000, esses avanços inevitavelmente impactam a descentralização da blockchain em certa medida.

O Estado Atual do Triângulo Impossível da Blockchain

De acordo com um relatório de 2022 da Bloomberg, até setembro, o Bitcoin luta para processar mais de 7 transações por segundo, enquanto a segunda rede Ethereum mais popular lida com cerca de 15 transações por segundo. Comparado às plataformas de negociação tradicionais, isso é tão lento que questiona toda a existência de alguém.
Se a tecnologia blockchain pretende servir uma sociedade mais ampla no futuro, enfrentando o mesmo número de usuários que as plataformas tradicionais, a escalabilidade é o caminho inevitável para as atualizações de blockchain. No entanto, expandir a rede exigiria reduzir o 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.
Em situações em que esses três aspectos não podem ser conciliados, as pessoas ainda escolhem a descentralização, o objetivo central do blockchain e da segurança como a pedra angular da rede dentro desse "triângulo impossível". Em tal cenário, o processamento de números de transação em uma única cadeia é severamente limitado, tornando a escalabilidade um gargalo para o desenvolvimento de blockchain.
Em conclusão, no cenário atual da blockchain, quando a descentralização e a segurança estão intimamente entrelaçadas, a escalabilidade muitas vezes se torna desafiadora de alcançar. Os trade-offs entre esses três elementos levam à formação do triângulo impossível.

Soluções para o Trilema do Blockchain

Em 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

Soluções de camada 1 referem-se a melhorias e otimizações feitas nos protocolos subjacentes da tecnologia blockchain para melhorar o desempenho, segurança e escalabilidade geral da rede. Ao ajustar e atualizar os protocolos fundamentais do blockchain, é possível alcançar maior capacidade de transação, custos de transação mais baixos e melhor descentralização.
Um exemplo primordial 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), aprimorando a velocidade de confirmação de transações e a escalabilidade da rede, ao mesmo tempo que reduz o consumo de energia. Outro exemplo digno de nota 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

Soluções de camada 2 são soluções de escalabilidade construídas em cima dos protocolos subjacentes da blockchain, com o objetivo de aumentar a velocidade de processamento de transações, reduzir custos, aprimorar a experiência do usuário e aliviar o fardo na rede blockchain subjacente. Essas soluções liquidam transações e processam dados off-chain para alcançar escalabilidade eficiente sem impactar diretamente a main chain, 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, permitindo microtransações 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 Ethereum, que comprime um grande volume de dados de transação em um único bloco, melhorando significativamente a escalabilidade e o throughput do Ethereum, mantendo 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.