O que é o Trilema da Blockchain?

A criação da blockchain lançou as bases para um ecossistema avançado onde os utilizadores podem transacionar e criar ativos a partir da rede descentralizada. A tecnologia blockchain promove três conceitos primários, descentralização, segurança e escalabilidade, que impulsionam os avanços dos dias de hoje no espaço das criptomoedas. Esta tecnologia inovadora permite-nos explorar várias capaciades para transacionar, operar, criar e monetizar monetariamente através da blockchain. No entanto, é desafiante otimizar todas as capacidades da blockchain ao mesmo tempo.

A tecnologia blockchain enfrenta um paradoxo que a inibe de atingir todo o seu potencial. Descubramos o que é este desafio da blockchain e vejamos se o conseguimos superar.

Explicação sobre o trilema da blockchain 

A blockchain promove a ideia de que as aplicações e transações podem ocorrer sem esperar que um terceiro as aprove. Isto elimina a necessidade de uma entidade central que armazena informação privada e confidencial.

Esta ideia requer que as plataformas blockchain otimizem a segurança, a descentralização e a escalabilidade. No entanto, o desafio de hoje é otimizar todas as três classes a altos níveis e ao mesmo tempo, o que o confundador da Ethereum, Vitalik Buterin, designou de “Trilema da Blockchain”.

Seguindo a definição do trilema, é uma situação em que alguém precisa de decidir entre três alternativas. Neste caso, o desafio é otimizar a descentralização, a escalabilidade e a segurança ao mesmo nível.

Isto é um trilema porque o desenvolvimento de um aspeto dá-se às custas de outro fator. Por exemplo, o aumento da escalabilidade da blockchain pode levar a comprometimentos em termos de segurança, o que, concetualmente, vai contra os conceitos básicos da blockchain.

Na sua última atualização, a Ethereum 2.0 afirmou que iria resolver este paradoxo. No entanto, esta nova iteração ainda está na fase introdutória e desconhece-se quando e como irá resolvê-lo.

Mergulhemos mais aprofundadamente nos três elementos do trilema, no significado que têm para a blockchain e como contribuem para a mesma.

Escalabilidade

Uma blockchain escalável tem um desempenho de forma eficiente durante os períodos de pico da rede e pode ser utilizada em vários sistemas de protocolo blockchain para suportar vários casos de uso.

A escalabilidade é um recurso vital da blockchain, permitindo-lhe funcionar com várias redes blockchain e proporcionando aos programadores a oportunidade de criarem e de operarem ativos digitais, aplicações financeiras e apps descentralizadas. 

As blockchains altamente escaláveis permitem que os programadores lancem as suas dApps em múltiplas plataformas descentralizadas sem comprometerem a funcionalidade ou a usabilidade.

No entanto, a escalabilidade é um problema crítico para a blockchain de hoje em dia, no que diz respeito à capacidade do manuseamento de transações, considerando o número de nós validadores e de utilizadores ativos.

Algumas blockchains podem processar 4000 e 6000 transações por segundo. No entanto, isto é mais provável quando vários nós estão disponíveis para apenas 50 000 utilizadores online. A questão aqui é, será que a blockchain conseguirá manter números de transações por segundo similares quando estiver a servir milhões?

Comparando a rede Bitcoin com plataformas convencionais de redes sociais, o Facebook e o X (Twitter) possuem muitos mais utilizadores mensais do que o número de carteiras ativas na blockchain BTC. 

A blockchain BTC alojou 22 milhões de carteiras ativas em 2021, enquanto o Facebook tinha praticamente 3 mil milhões de utilizadores ativos no mesmo ano. Isto significa que as redes blockchain têm um longo caminho a percorrer e de manter o desempenho máximo.

Descentralização

A descentralização é a principal noção da Web 3.0, impulsionando a maioria das atualizações de hoje em dia na blockchain, nas criptomoedas e nas aplicações. As redes descentralizadas implicam que nenhuma autoridade central gere ou controla a estrutura, sendo a autoridade partilhada entre os utilizadores e o controlo distribuído.

Analisemos novamente como funciona uma rede descentralizada. Esta é uma estrutura sem permissões que permite transações baseadas em regras definidas sem sistemas centralizados.

Os mineiros desempenham um papel vital nesta rede, sendo estes últimos máquinas de computação que resolvem equações complexas para confirmar transações na blockchain. Em troca, os mineiros ou nós de validação ganham taxas de transação ou, em alguns casos, tokens como um sistema de recompensa.

Assim sendo, os nós usufruem de poderes iguais aos dos tokens e da sua contribuição para a rede, que é uma ótima forma de distribuir a rede igualmente no mundo descentralizado. Ninguém na rede descentralizada pode tomar decisões de forma independente. Ao invés, as decisões são votadas para alcançar-se um consenso.

No entanto, se uma blockchain quiser aumentar a escalabilidade, o mecanismo de consenso pode demorar tempo a ganhar o voto de todos. Por conseguinte, este leva a mais tempo de processamento e à congestão da rede.

Além disso, há uma preocupação de segurança porque entidades maliciosas podem participar no processo de validação e impulsionar as decisões para seu benefício.

Segurança

A segurança é uma preocupação significativa e um aspeto central das redes descentralizadas. Acontecem milhões de transações diariamente na blockchain e, sem um sistema de segurança sofisticado, os piratas cibernéticos infiltrar-se-ão facilmente e limparão as carteiras de todas as suas posses. As redes blockchain principais, como a Ethereum e a Bitcoin, têm, habitualmente, uma estrutura de rede de segurança melhor do que as novas redes emergentes. Por conseguinte, é bastante difícil violar a sua blockchain.

O principal motivo para os piratas cibernéticos almejarem as blockchains deve-se ao facto de serem open-source, ou seja, qualquer um pode ler os hashcodes e rastrear as transações.

A segurança da blockchain aparenta funcionar em oposição a outros elementos: descentralização e escalabilidade. Quando uma blockchain é muitíssimo escalável, trabalhando com múltiplas redes e plataformas, a segurança diz respeito a manter o sistema consistente, sem mais interferências.

Adicionalmente, a descentralização implica que o controlo encontra-se entre os nós de validação, onde apenas os nós podem tomar decisões sobre as transações e outros aspetos. No entanto, isto pode levar a problemas de segurança caso os nós maliciosos participem na votação e atuem segundo a sua agenda.

Por conseguinte, é essencial não comprometer a segurança e o foco no desenvolvimento da escalabilidade e descentralização da blockchain no que diz respeito às preocupações de segurança, caso contrário, todo o ecossistema da blockchain poderá colapsar.

Porque ocorreu o trilema da blockchain?

A maioria dos esforços de hoje em dia para desenvolver a blockchain foca-se na escalabilidade, o que torna estas redes usáveis para muitos utilizadores em várias cadeias e redes enquanto preservam a consistência.

No entanto, as redes blockchain não conseguem lidar com um aumento massivo nas transações por segundo e pode levar a uma enorme congestão, destabilizando a blockchain e enfraquecendo a sua segurança.

Adicionalmente, uma blockchain mais escalável significa mais nós de validação para responder ao aumento dos pedidos de transação. Contudo, isto deve assegurar que todos os nós são seguros porque um nó malicioso pode perturbar toda a rede e espoletar ordens erradas.

A segurança é tão fundamental para a blockchain que não pode ser comprometida e um aumento na escalabilidade ou na descentralização pode levar a violações da segurança.

Por conseguinte, o desafio é alcançar um ponto ideal entre três elementos, porque o aumento de um elemento irá, muito provavelmente, dar-se à custa da diminuição de outro.

Formas de resolver o trilema da blockchain

Não há uma solução clara para este problema, caso contrário, não seria um problema agora. Não obstante, houve várias tentativas e atualizações para resolver o trilema da blockchain. Abordaremos algumas destas tentativas e discutiremos o seu papel na resolução do trilema.

Sharding

O sharding significa decompor a blockchain em pedaços mais pequenos e deixar que cada sub-blockchain faça a gestão das transações e da informação separadamente. Eventualmente, cada conseguirá processar as transações segundo o seu livro-razão. Estas blockchains mais pequenas, ou Shards, são, posteriormente, ligadas através da mainnet.

Esta implementação retira a pressão da blockchain ao decompor a informação em pedaços mais pequenos atribuídos a cada Shard, que funciona separadamente.

Esta solução ajuda a escalar a blockchain sem comprometer a sua segurança porque cada Shard funciona de forma independente. Também pode fazer com que as transações na blockchain sejam mais rápidas porque várias mini-transações são realizadas simultaneamente, ao invés de colocar todas em fila de espera na blockchain principal.

Camada 2

Os programadores argumentam que acrescentar uma segunda camada à blockchain principal pode aliviar o processo de transação. A introdução de uma segunda camada desenvolvida a partir da mainnet pode ajudar a processar a informação mais depressa e mais eficientemente.

Uma camada 2 ou uma sidechain está ligada à mainnet e permite que a informação se desloque entre duas cadeias. A sidechain funciona com as suas respetivas regras e é capacitada para finalizar transações sem as exibir na mainnet.

De seguida, os contratos inteligentes são utilizados para permitir a interação entre utilizadores. Esta solução pode parecer semelhante à do sharding, contudo, a camada 2 foca-se em acrescentar uma segunda camada à rede na blockchain principal, enquanto o sharding implica decompor a blockchain principal em pedaços mais pequenos e alterar a estrutura da mainnet.

Protocolo de consenso

Muitas blockchains estão a alterar o seu protocolo prova de trabalho (PoW) tradicional para prova de participação (PoS). A PoS implica que os nós de validação têm de empenhar os seus tokens antes de participarem no mecanismo de consenso.

Em termos clássicos, a PoW precisava de máquinas potentes – ou mineiros – para realizar algoritmos complexos e validar transações. No entanto, este processo consumia demasiado tempo e precisava de energia considerável.

Por conseguinte, acrescentar mais nós no processo de validação é a melhor opção, o que garante que os nós agem de boa-fé, dado que estão a reservar e a empenhar os seus tokens.

Esforços contínuos na resolução do trilema da blockchain

Algumas tentativas conseguiram lidar com este problema ao introduzirem novas atualizações a blockchains existentes. A rede blockchain líder, a Ethereum, começou a dar passos concretos para superar o trilema com a mais recente atualização para a Serenity, ou Ethereum 2.0.

Além disso, a nova atualização inclui passar do mecanismo PoW para o PoS, que promete processar 100 000 transações por segundo. No entanto, a resolução do trilema desta forma levará o seu tempo, porque é um processo por fases.

O sharding foi o principal objetivo da nova atualização: dividir a blockchain em pedaços mais pequenos e melhorar a escalabilidade. No entanto, posteriormente, a Ethereum anunciou que iria abdicar do sharding e que, ao invés, iria adotar uma cadeia camada 2.

Porque precisamos de resolver o trilema da blockchain?

A tecnologia blockchain tem um potencial vasto e, apesar dos desenvolvimentos constatados aos dias de hoje, esta ainda se encontra nas fases preliminares. Há todo um conjunto de funcionalidades que, teoricamente, conhecemos, mas que ainda não conseguiram levar-nos lá.

Por conseguinte, para chegar lá, precisamos de encontrar soluções para os problemas de velocidade, tornando as transações mais rápidas, com tempos de congestão mínimos e com taxas baixas. 

Não obstante, o desenvolvimento mais aprofundado da blockchain pode expo-la a riscos de segurança imprevistos que desconhecemos. Por conseguinte, os programadores sabem que o fortalecimento da blockchain agora é crucial para continuarmos a explorar a blockchain do futuro.

Finalmente, a blockchain tem menos de 20 anos de existência, havendo um potencial enorme que ainda tem de ser explorado. Assim que resolvermos este problema, podemos encontrar novos níveis de funcionalidade da blockchain que ainda nem sequer conhecemos.

Considerações finais

O trilema da blockchain, incluindo os desafios no desenvolvimento da escalabilidade, segurança e descentralização, fazem com que o desenvolvimento da blockchain seja desafiador. Estes três elementos são vitais para a blockchain, mas parece que aumentar um elemento poderá levar a comprometer outro. Os esforços são contínuos para lidar com este desafio da blockchain e para promover uma blockchain mais rápida e mais segura. A Ethereum 2.0 é um exemplo destas abordagens, que introduziram o sharding e a camada 2 para tornar as transações imaculadas e seguras, com a promessa de 100 000 TPS processadas.

Concluindo, a resolução do trilema abrirá novas formas de beneficar desta tecnologia inovadora e podemos estar apenas a ver a ponta do icebergue do novo nível que poderemos explorar em desenvolvimentos futuros.