O que é o trilema da blockchain?

Principais insights

O trilema da blockchain descreve o desafio de alcançar descentralização, segurança e escalabilidade ao mesmo tempo em redes distribuídas, onde o avanço de um aspecto geralmente compromete outro. Diversas abordagens, como soluções de layer 1 e layer 2, foram desenvolvidas para enfrentar essas limitações, mas uma solução definitiva ainda não foi encontrada. Apesar de alguns projetos alegarem avanços, a busca pela resolução completa do trilema continua.

O trilema da blockchain, também conhecido como trilema da escalabilidade, é um teorema que descreve o principal desafio de escalar sistemas distribuídos. Ele parte da ideia de que as três principais características da blockchain (descentralização, segurança e desempenho) não podem ser plenamente atendidas ao mesmo tempo. Redes descentralizadas conseguem oferecer apenas duas dessas características em alto nível, ou seja, ao melhorar uma delas, outra acaba sendo prejudicada.

Podemos explicar isso usando o exemplo do Bitcoin. Essa blockchain processa um número relativamente baixo de transações por segundo — cerca de sete — e os blocos são minerados a cada dez minutos. Como resultado, quando a rede está sobrecarregada, transações com taxas baixas podem demorar bastante para serem processadas. Em resumo, segurança e descentralização são priorizadas, mas o desempenho fica comprometido.

Uma forma de melhorar o desempenho seria aumentar o tamanho dos blocos, mas isso eleva bastante a complexidade. Assim, apenas grandes pools de mineração permaneceriam na rede e o sistema se tornaria mais centralizado. Se a tentativa for melhorar o desempenho reduzindo o tempo de mineração, a segurança será afetada, pois os nós podem não ter tempo suficiente para chegar a um consenso antes que novos blocos sejam minerados.

Histórico do trilema da blockchain

O cientista americano e professor de ciência da computação Eric Brewer formulou o teorema CAP nos anos 1990 (formalmente provado em 2002). A ideia central é que qualquer banco de dados distribuído só pode garantir duas de três características principais: consistência, disponibilidade e tolerância a partições. Ou seja, desenvolvedores de sistemas descentralizados precisam abrir mão de uma dessas propriedades para garantir alto desempenho nas outras duas.

Esse teorema foi posteriormente adaptado para a blockchain e popularizado por Vitalik Buterin. Seu projeto Ethereum foi a primeira plataforma a permitir a implantação de DApps. Considerando que aplicações descentralizadas podem crescer ilimitadamente em número de usuários, o principal desafio dos desenvolvedores do Ethereum era aumentar a capacidade da rede sem comprometer a descentralização ou a segurança.

Como diferentes redes enfrentam o trilema da blockchain

Já está estabelecido que qualquer banco de dados distribuído possui três características principais:

• escalabilidade (capacidade da blockchain de aumentar o desempenho, ou seja, processar cada vez mais transações por segundo);
• segurança (resistência a ataques de hackers);
• descentralização (ausência de uma autoridade central, com controle totalmente distribuído entre os participantes da rede).

Agora, veja alguns exemplos para entender como o trilema impacta diferentes redes descentralizadas.

• Traditional blockchains (como Bitcoin e Litecoin). Nessas redes, cada transação precisa ser confirmada pelos participantes, o que aumenta a segurança e a descentralização, mas reduz a produtividade.
• High-speed networks. Essas redes contam com poucos nós ativos, mas cada um precisa atender a requisitos rigorosos. Isso garante bom desempenho e alto nível de segurança, mas reduz bastante a descentralização.
• Multichains. O princípio desse modelo é conectar aplicações a diferentes redes que interagem entre si por meio de protocolos de interoperabilidade cross-chain (CCIPs). Blockchains desse tipo apresentam alto grau de descentralização e escalabilidade, mas a segurança pode ser prejudicada. Isso porque um invasor só precisaria controlar a maioria dos nós de uma das redes para comprometer todo o sistema, ameaçando a estrutura do ecossistema e trazendo consequências graves para todos os participantes.

Existe solução para o trilema da blockchain?

Desenvolvedores de registros descentralizados já tentaram diversas formas de resolver o trilema da blockchain ao longo dos anos.

Hoje, há dois grandes caminhos em que desenvolvedores de registros descentralizados buscam soluções para o trilema: layers 1 e 2 da rede.

• Layer 2. Algumas blockchains que buscam resolver o problema de escalabilidade optam por migrar parte da carga para a “layer 2”, que é, na prática, uma blockchain separada. Alguns exemplos de soluções de layer 2 sobre o Ethereum são as redes Optimism, Arbitrum e Polygon.
• Layer 1. Soluções de layer 1 exigem mudanças na arquitetura da blockchain principal. Desenvolvedores de diferentes redes propõem alternativas como a troca do PoW (proof-of-work), que é mais lento, por outros algoritmos de consenso, sharding, aumento do tamanho dos blocos ou redução do tempo de mineração, entre outros. Vale lembrar que projetar e implementar essas mudanças é bem mais complexo e demorado do que soluções de layer 2.

Alguns projetos afirmam ter ido além dos “compromissos quase perfeitos” e realmente resolvido o trilema. No ano passado, por exemplo, os desenvolvedores do Kaspa anunciaram que, graças ao BlockDAG, o trilema não é mais um problema em sua rede. Confira nosso artigo para saber mais sobre o BlockDAG e como o Kaspa funciona.

Novas ideias continuam surgindo para aprimorar a blockchain, buscando fortalecer uma das três características principais sem prejudicar as demais. Se o trilema da blockchain será totalmente resolvido um dia, só o tempo dirá.