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Trilema das Blockchains: o que é e como resolver?

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De forma simples, podemos definir uma blockchain como um livro-razão aberto que armazena dados de forma permanente em uma rede de nós distribuída, ponto-a-ponto e “permissionless”. No entanto, projetar essas redes não é uma tarefa fácil, pelo contrário. O Trilema das Blockchains é um desafio encontrado pelos desenvolvedores quando tentam alcançar simultaneamente descentralização, escalabilidade e segurança nesse processo.

 

Vitalik Buterin propôs o Trilema das Blockchains em 2014, estabelecendo que um dos três pontos sempre precisará ser sacrificado em detrimento dos outros dois. Basicamente, um “trade-off”. Podemos fazer uma analogia com um “cobertor curto”, onde ao tentarmos cobrir um lado, acabamos descobrindo o outro. Aumentar a escalabilidade, por exemplo, normalmente demanda uma simplificação do processo que, por sua vez, significa uma maior centralização e, portanto, um maior risco à segurança.

  1. Descentralização: Uma blockchain deve ser descentralizada, tendo uma grande rede de “nodes” para possibilitar um sistema trustless sem autoridade central.
  2. Segurança: Uma blockchain deve ser segura, operando 24 horas por dia e fornecendo proteção para seus usuários contra ataques percentuais (como o de 51%), ataques de mintagem e ataques DDoS.
  3. Escalabilidade: Uma blockchain deve poder ser usada por milhões de pessoas em todo o mundo, tendo a capacidade de poder de processamento responsável por milhares de transações por segundo, semelhante a como funciona uma Visa ou Mastercard, por exemplo.

 

 

Bitcoin e Ethereum, por exemplo, acabam pecando um pouco com relação à escalabilidade. Agora, os esforços para desenvolver uma blockchain que atinja todas essas três qualidades geralmente pautam os maiores debates da indústria, que se desenvolve tentando resolver essas questõess.

Vitalik teve esse insight e cunhou o termo em 2014, quando estava desenvolvendo a arquitetura de rede da Ethereum. O Trilema pode ser comparado à “Teoria CAP (Consistency, Avaiability and Tolerance)” inventada por cientistas da computação no início dos anos 80 que estabelecia que um livro-razão descentralizado deveria ser consistente, ter tempo de disponibilidade e ser tolerante à testes de estresse.

Segundo Buterin, a Ethereum foi projetada para ser a blockchain ideal que chegaria para resolver os três aspectos centrais do Trilema. No entanto, atingiu seu pico de congestionamento durante 2020, quando mais de 300.000 moedas ERC-20 foram lançadas na rede em conjunto com uma forte pressão de grande quantidade de NFTs. Isso fez com que as taxas de “gas” atingissem níveis bastante elevados: os maiores da história.

Agora, a Ethereum passa por uma série de atualizações como a migração para Proof-of-Stake que, entre outros pontos, visa melhorar sua escalabilidade. Vários concorrentes, no entanto, vêm se desenvolvendo para suprir essa lacuna, ganhando o apelido de “Ethereum Killers” e prometendo taxas mais baixas, maiores transações por segundo e recursos iguais aos da Ethereum.

A rede Bitcoin também passa por tentativas de melhoria na escalabilidade, com desenvolvedores trabalhando assiduamente em soluções de processamento fora da cadeia (“off-chain”) como a Lightning Network, por exemplo.

Veja também:

O que mudou na Ethereum em 1 mês desde o The Merge?

 

O QUE É UMA BLOCKCHAIN DESCENTRALIZADA?

QUAL O CONCEITO DE DESCENTRALIZAÇÃO?

Olhar para o whitepaper do Bitcoin pode ser uma ótima referência. Lá, Satoshi Nakamoto afirmou que a rede é totalmente “trustless”, o que significa que não é necessário ter confiança em uma autoridade central ou em terceiros para realizar transações. Em outras palavras, os “nodes” não podem rejeitar um pagamento desde que o usuário tenha fundos, ou seja, de que a transação seja válida.

Este é talvez o aspecto que mais chama atenção quando a comunidade olha para uma criptomoeda, mas analisar este ponto é bem mais complexo do que aparenta. Isto porque uma blockchain pode ser centralizada em questões específicas e descentralizada em outras. É realmente uma avaliação a partir de diversos prismas diferentes e que, muitas vezes, acaba caindo até para um lado mais subjetivo.

Há projetos que sacrificam a descentralização como a Ripple (XRP), que está entre as 10 maiores em capitalização de mercado, e isso não é necessariamente um problema desde que os investidores estejam cientes desta escolha feita pelo time que toca aquele desenvolvimento. No entanto, criptomoedas, por definição, tendem a ser descentralizadas. Até porque, quanto mais descentralizado um protocolo é, menos julgamento humano subjetivo, vieses e fraquezas tende a ter.

A comunidade está atualmente dividida, muito em função do The Merge na rede da Ethereum, em torno da discussão sobre o melhor mecanismo de consenso entre Proof-of-Work e Proof-of-Stake com relação à descentralização e segurança, mas este é um tema que daria um artigo próprio.

 

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O QUE SIGNIFICA UMA BLOCKCHAIN SEGURA?

Como falamos, o aspecto da segurança basicamente diz respeito a garantir que o usuário permanecerá utilizando a blockchain sem qualquer problema de hackeamento ou falha que o faça perder seus fundos. Este é o cenário ideal, mas sabemos que os desenvolvedores têm lutado contra estes problemas desde o “dia 0”.  A grande maioria dos hacks que ocorrem hoje se dão em “bridges” e protocolos DeFi, diferentemente de 2019, por exemplo, quando o foco era em cima de corretoras centralizadas.

Normalmente, problemas de segurança em blockchains surgem a partir de bugs no código, motivo pelo qual diversos projetos contam com programas de recompensa financeira para quem ajudar a descobrir alguma falha, filtrando esses bugs e fazendo um bom papel nesse aspecto mesmo que pequem em escalabilidade e/ou descentralização.

No entanto, de acordo com a plataforma Chainalysis, o mês de outubro (2022) já é o maior mês do ano em número de atividades de hackers. Até agora, somente neste mês, US$ 718 milhões foram roubados de protocolos DeFi em 11 casos diferentes. Continuando neste ritmo, 2022 irá ultrapassar facilmente o ano passado como o maior ano no quesito “hacking” da história. Já são US$ 3 bilhões de dólares roubados a partir de 125 casos.

 

O QUE É ESCALABILIDADE NO CENÁRIO CRIPTO?

A escalabilidade se refere ao poder de processamento de transações que uma blockchain é capaz de suportar. Se for escalável, conseguirá ter um alto número de transações por segundo (TPS) sendo realizadas e resistindo a testes de estresse sem congestionamento da rede.

A Visa hoje alega processar 24.000 TPS com taxas que variam entre 1 – 1.5% por transação. De acordo com dados da plataforma da Solana no momento da redação deste artigo, o protocolo conta com um TPS de 3.172 (podendo chegar até 710.000 teoricamente). Já a Ethereum, que hoje processa cerca de 20 TPS, pretende atingir 100.000 ao final das suas atualizações.

Isto porque, ao migrar para Proof-of-Stake (PoS), as blockchains tem resolvido problemas de escalabilidade das blockchains de geração mais antiga. Os validadores podem processar rapidamente milhares de transações por segundo usando o modelo de staking e abrindo espaço para soluções como sharding e rollups.

 

COMO RESOLVER O TRILEMA DAS BLOCKCHAINS?

Existem muitas soluções possíveis para tentar contornar o trilema, sendo as mais conhecidas a implementação de ​​sharding, side chains, rollups e layer-2.

  1. Sharding: Uma tecnologia capaz de “fragmentar” a blockchain e agrupar transações em blocos conhecidos como “shards”. Essa fragmentação permite que os validadores processem os dados mais rapidamente, liberando espaço e proporcionando uma finalização mais rápida. É assim, entre outras soluções, que a Ethereum planeja caminhar.
  2. Side Chains: A ideia é ter várias cadeias funcionando em paralelo, tirando o peso da rede principal e distribuindo transações entre dezenas de redes diferentes.
  3. Rollups: Os rollups basicamente agrupam várias transações fora da cadeia e devolvem à blockchain como se fosse uma transação só. Os dados são processados ​​rapidamente e depois trazidos de volta à rede principal, proporcionando uma finalização mais rápida.
  4. Layer 2: Uma blockchain layer 2 funciona em uma camada “acima” da principal, sincronizando os dados com esta cadeia e possuindo um consenso próprio que permite escalar. É assim que Polygon (MATIC), Optimism, Arbitrum e outras soluções de 2ª Camada oferecem escalabilidade e tentam resolver o trilema.

 

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