O que é o dilema da blockchain?

Principais insights

O dilema da blockchain descreve o desafio de alcançar descentralização, segurança e escalabilidade ao mesmo tempo em redes distribuídas, pois ao melhorar um aspecto, outro geralmente é comprometido. Diversas abordagens, como soluções de layer 1 e layer 2, foram desenvolvidas para enfrentar essas limitações, mas uma solução definitiva ainda não foi encontrada. Embora alguns projetos afirmem ter superado o problema, a busca por resolver totalmente o dilema continua.

O dilema da blockchain, também chamado de dilema 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 garantir 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. Por isso, quando a rede está sobrecarregada, transações com taxas baixas podem demorar muito para serem processadas. Em resumo, segurança e descentralização são priorizadas, mas o desempenho fica em segundo plano.

Uma forma de melhorar o desempenho seria aumentar o tamanho do bloco, mas isso tornaria a rede mais complexa. Como consequência, apenas grandes pools de mineração permaneceriam ativos, tornando o sistema mais centralizado. Se a tentativa for melhorar o desempenho reduzindo o tempo de mineração, a segurança será afetada, já que os nós podem não ter tempo suficiente para chegar a um consenso antes da mineração de novos blocos.

História do dilema da blockchain

O cientista americano e professor de ciência da computação Eric Brewer formulou o teorema CAP na década de 1990 (formalmente comprovado em 2002). O conceito central é que qualquer banco de dados distribuído pode garantir apenas duas de três características-chave: consistência, disponibilidade e tolerância a partições. Isso significa que desenvolvedores de sistemas descentralizados precisam abrir mão de uma dessas propriedades para garantir as outras duas com alta eficiência.

Esse teorema foi posteriormente adaptado para a blockchain e popularizado por Vitalik Buterin. Seu projeto Ethereum foi a primeira plataforma a permitir o desenvolvimento de DApps. Como as aplicações descentralizadas podem crescer sem limites 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 dilema 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 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).

Veja alguns exemplos para entender o impacto do dilema da blockchain em diferentes redes descentralizadas.

• Traditional blockchains (como Bitcoin e Litecoin). Nessas redes, todos os participantes precisam confirmar cada transação, o que aumenta bastante a segurança e a descentralização, mas limita a produtividade.
• High-speed networks. Essas redes contam com poucos nós ativos, mas cada um deles precisa cumprir requisitos rigorosos. Esse modelo oferece bom desempenho e alto nível de segurança, mas reduz significativamente a descentralização.
• Multichains. O princípio desse modelo é conectar aplicações a várias 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 é prejudicada. Isso porque um invasor só precisaria assumir o controle da maioria dos nós de uma das redes para comprometer todo o sistema, ameaçando a estrutura do ecossistema e causando consequências graves para todos os participantes.

Existe solução para o dilema da blockchain?

Desenvolvedores de registros descentralizados já tentaram diversas vezes solucionar o dilema da blockchain ao longo dos anos.

Hoje, existem duas grandes frentes em que desenvolvedores buscam soluções para o dilema: layers 1 e 2.

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

Alguns projetos afirmam ter ido além dos “compromissos quase perfeitos” e realmente solucionado o dilema. No ano passado, por exemplo, os desenvolvedores da Kaspa anunciaram que, graças ao BlockDAG, o dilema já não existe mais na rede deles. Confira nosso artigo para saber mais sobre o BlockDAG e como funciona a Kaspa.

Novas ideias continuam surgindo para aprimorar a blockchain e fortalecer uma das três características centrais sem comprometer as demais. Se o dilema da blockchain será totalmente resolvido algum dia, só o tempo dirá.