TL;DR
Las cadenas de bloques solo pueden manejar una cantidad limitada de transacciones por segundo. La red Bitcoin, por ejemplo, puede procesar unas siete transacciones por segundo. Si la tecnología blockchain se va a adoptar globalmente, debería poder manejar muchos más datos y a velocidades más rápidas, de modo que más personas puedan usar la red sin que su uso sea demasiado lento o costoso. Sin embargo, el diseño fundamental de muchas redes descentralizadas significa que la creciente escalabilidad tiende a debilitar la descentralización o la seguridad. Esto es lo que se conoce como el trilema blockchain. Los desarrolladores que buscan resolver este problema están experimentando con diferentes mecanismos de consenso y soluciones de escalabilidad, como fragmentación, cadenas laterales y canales estatales.
Introducción
En términos básicos, una cadena de bloques es una base de datos digital distribuida. Los bloques de datos están organizados en orden cronológico. Los bloques están vinculados y asegurados mediante pruebas criptográficas. La implementación de esta tecnología en diferentes industrias ya está cambiando la forma en que trabajamos y vivimos.
La idea es que las cadenas de bloques descentralizadas y seguras permitan un mundo en el que no necesitemos depender de terceros para que funcionen las redes o los mercados. Sin embargo, los expertos generalmente coinciden en que si se quiere que esta tecnología se adopte más ampliamente, hay un problema central que debe resolverse. El problema en cuestión se conoce como el “trilema blockchain”.
Este término fue popularizado por el cofundador de Ethereum, Vitalik Buterin. Para que tenga sentido, es necesario conocer tres elementos diferentes que son deseables en una cadena de bloques: descentralización, seguridad y escalabilidad. El trilema de blockchain se refiere a la idea de que es difícil para blockchains alcanzar niveles óptimos de las tres propiedades simultáneamente. El aumento de uno suele provocar el debilitamiento de otro.
Este artículo examinará los tres elementos del trilema y explicará qué es cada uno con más detalle. Discutir cada uno de ellos con más profundidad y cómo encajan entre sí dará como resultado una mejor comprensión de cómo y por qué existe el trilema de blockchain. Este artículo también destacará algunas de las soluciones sugeridas por los desarrolladores.
¿Qué es la descentralización?
Bitcoin y redes blockchain similares están descentralizadas por diseño. Toda la estructura es tal que no hay una sola persona u organización a cargo. Más bien, está descentralizado. La capa de red está abierta a cualquiera que quiera participar. Como resultado, el control está totalmente distribuido en lugar de estar en manos de una sola entidad. Todos tienen acceso a los mismos datos. Si alguien intenta engañar al sistema cambiando los registros a su favor, el resto de participantes rechazará los datos erróneos.
Esto puede resultar bastante técnico, pero tomemos la red Bitcoin como ejemplo. No hay ningún tercero que tenga el control. Compárese esto con la necesidad de los bancos en el sistema financiero. Los bancos refuerzan la confianza entre las personas que realizan transacciones y garantizan que todos los registros se mantengan correctamente. La cadena de bloques de Bitcoin, sin embargo, comparte todos esos datos con todos en la red, para que puedan ser verificados y confirmados antes de agregarlos a la base de datos digital. El resultado es un sistema que puede existir sin necesidad de terceros.
La descentralización ofrece la posibilidad de lo que se conoce como Web3. Ahora tenemos la Web2, la Internet de hoy. Está lleno de sitios y aplicaciones controlados por empresas, pero con contenido creado por los usuarios. Web3 es el siguiente paso. Una Internet donde la tecnología blockchain descentralizada permite a las personas controlar sus propios datos y sus vidas en línea.
Sin embargo, una cosa a tener en cuenta es que debido a la forma en que funcionan estos sistemas distribuidos (con la necesidad de que una amplia gama de participantes se ponga de acuerdo sobre la validez de cualquier dato), los tiempos de transacción pueden ser lentos debido a la forma en que se debe compartir la información y procesada. Por eso, las cadenas de bloques deben escalar, es decir, ser capaces de manejar más datos a velocidades más rápidas. Volveremos a este punto cuando hablemos de escalabilidad.
Además, el sueño descentralizado solo se cumple si las cadenas de bloques subyacentes son seguras. Si una cadena de bloques carece de seguridad, entonces un mal actor puede tomar el control y cambiar los datos a su favor. Esto lleva a la segunda parte del trilema: la seguridad.
¿Qué es la seguridad blockchain?
No importa cuán descentralizada esté una cadena de bloques si carece de seguridad. Una buena red blockchain debería ser resistente a ataques de entidades maliciosas. Los sistemas centralizados obtienen su seguridad del hecho de que el sistema está cerrado. Quien tenga el control puede garantizar que los datos estén libres de interferencias. Pero, ¿cómo se logra esto en un sistema descentralizado en el que cualquiera puede participar?
Es un tema complicado, pero podemos volver a Bitcoin como ejemplo de seguridad blockchain descentralizada. La cadena de bloques de Bitcoin utiliza una combinación de criptografía y un mecanismo de consenso de red llamado Prueba de trabajo (PoW). En términos de criptografía, cada bloque tiene una especie de firma digital (o hash). Cada bloque de datos está conectado de una manera que no puede ser alterada porque cualquier cambio alteraría el hash de un bloque. Cualquier intento de cambiar los datos sería rápidamente identificado por el resto de la red.
El mecanismo de consenso de PoW es otra parte del rompecabezas. Ayuda a proteger el libro de contabilidad de la criptomoneda. Comprender la prueba de trabajo es un artículo completo en sí mismo, pero para nuestros propósitos, tenga en cuenta que los miembros de la red solo pueden verificar nuevas transacciones y agregarlas al libro mayor a través de una actividad conocida como minería. Esto implica utilizar el poder computacional para resolver un rompecabezas matemático. Parte del proceso requiere que estas computadoras realicen numerosas funciones de hash. Esto influye en la cuestión de la escalabilidad, ya que el mecanismo PoW es seguro pero relativamente lento.
También tenga en cuenta que cuantos más participantes (nodos) haya en la red, más segura será. Cuanto mayor es el número de partidos, más difícil le resulta a un mal actor tomar el control del sistema. Esto se relaciona con lo que se conoce como el ataque del 51%. Como resumen: si una sola entidad (o grupo de malos actores) puede controlar más del 50% de la tasa de hash total de la red de una cadena de bloques, entonces podrían anular el consenso y cambiar los datos de la cadena para beneficiarse ellos mismos, como el doble gasto. fichas.
En resumen, la seguridad es un requisito fundamental para que una cadena de bloques tenga éxito porque, sin ella, los atacantes pueden tomar el control de la cadena, volviéndola inútil.
¿Qué es la escalabilidad?
La escalabilidad se refiere al objetivo de construir una cadena de bloques que pueda soportar más y más transacciones por segundo. Se requiere escala si la tecnología blockchain quiere servir a la sociedad en general y posiblemente a miles de millones de usuarios. Pero aquí es donde muchas cadenas de bloques todavía tienen problemas.
Esto se debe a que la descentralización y la seguridad son tan fundamentales para blockchain que tienden a centrarse primero en ellas. La descentralización es tan central para el espíritu y los objetivos de blockchain que se encuentra en el corazón mismo de las cadenas de bloques más reconocidas. La seguridad, como hemos comentado, es un requisito fundamental para que una cadena de bloques sea exitosa y útil.
Sin embargo, al priorizar la descentralización y la seguridad, la escalabilidad se convierte en un desafío. La cantidad de transacciones que una cadena puede manejar puede ser severamente limitada. Un sistema de pago centralizado como Visa afirma que es capaz de admitir 24.000 transacciones por segundo. Esto se debe a que la red está cerrada y libre de consideraciones como nodos públicos y consenso. Compare esto con algunas de las cadenas de bloques más conocidas.
Según Bloomberg en 2022: “En septiembre, Bitcoin no podía manejar más de siete transacciones por segundo y Ethereum, la segunda red más popular, estaba limitada a aproximadamente 15 por segundo, toda una vida en comparación con los intercambios convencionales”.
Como se mencionó, estas velocidades de transacción de blockchain están limitadas debido a la forma en que los diferentes participantes que componen la red descentralizada deben procesar la información y la naturaleza del propio mecanismo de consenso de PoW. Si cada vez más personas en la sociedad comienzan a utilizar la tecnología blockchain, las redes se bloquearán debido al número limitado de transacciones que pueden manejar.
Por qué existe el trilema blockchain
La solución más obvia y básica al problema descrito anteriormente es reducir la cantidad de participantes que confirman y agregan datos a la red a cambio de una mayor escala y velocidad. Pero hacerlo llevaría a un debilitamiento de la descentralización y el control se entregaría a un número menor de participantes. Y también conduciría a un debilitamiento de la seguridad, ya que un menor número de jugadores significa una mayor probabilidad de sufrir ataques.
Así que aquí radica el trilema: dada la conexión entre las propiedades deseadas de descentralización y seguridad, el diseño fundamental de cómo funciona blockchain hace que sea difícil de escalar. Aumenta uno y debilitas otro. ¿Cómo se puede impulsar la escalabilidad sin dañar la descentralización, la seguridad o ambas?
Resolviendo el trilema de blockchain
No existe una solución única para el trilema. Pero dada la importancia de resolver este problema, ha habido varios enfoques diferentes dentro de la comunidad con resultados interesantes. Repasemos una descripción general de algunos de los desarrollos más populares para que comprenda lo que está sucediendo en el espacio:
1. fragmentación
Este es un método para dividir cadenas de bloques (u otros tipos de bases de datos) en cadenas de bloques particionadas más pequeñas que administran segmentos de datos específicos. Esta configuración elimina el estrés de una única cadena que se ocupa de todas las transacciones e interacciones en una red. Cada cadena de bloques particionada se conoce como fragmento y tiene su libro de contabilidad específico. Estos fragmentos pueden luego procesar sus propias transacciones, pero una cadena de bloques de baliza o cadena principal gestiona las interacciones entre fragmentos. Esto hace que la fragmentación sea una mejora de la escalabilidad de la red de Capa 1, ya que es un cambio en la red principal de una cadena de bloques.
2. Mecanismo de consenso diferente
Una de las razones por las que existe el trilema en la red Bitcoin es por la forma en que funciona PoW para garantizar la seguridad. La necesidad de mineros, algoritmos criptográficos y enormes cantidades de potencia informática descentralizada conduce a un sistema seguro, pero lento. Encontrar una manera diferente de asegurar el consenso es una manera de resolver el trilema. Esta fue una de las razones detrás del paso de Ethereum de PoW a Prueba de participación (PoS).
En las cadenas de bloques PoS, los participantes involucrados en la validación de transacciones deben apostar (bloquear) sus tokens. No hay necesidad de máquinas mineras altamente especializadas. Agregar más validadores a la red es más sencillo y accesible. PoS es sólo uno de los muchos enfoques diferentes de los mecanismos de consenso teniendo en cuenta la escalabilidad.
3. Soluciones de capa 2
Tanto la fragmentación como los diferentes mecanismos de consenso son lo que se conoce como soluciones de Capa 1. Buscan cambiar el diseño fundamental de la red subyacente. Pero otros desarrolladores que buscan resolver el trilema han estado trabajando en soluciones que se basan en una estructura de red existente. En otras palabras, creen que la respuesta está en una segunda capa, o Capa 2. Ejemplos de esto incluyen cadenas laterales y canales estatales.
Una cadena lateral es básicamente una cadena de bloques separada conectada a la cadena principal. Está configurado de manera que los activos puedan fluir libremente entre los dos. Es importante destacar que la cadena lateral puede funcionar bajo diferentes reglas, lo que permite una mayor velocidad y escala. De manera similar, los canales estatales son otra forma de sacar transacciones de la cadena principal y aliviar la presión sobre la Capa 1. Un canal estatal utiliza un contrato inteligente, en lugar de una cadena separada, para permitir a los usuarios interactuar entre sí sin publicar sus transacciones en la cadena de bloques. . La cadena de bloques solo registra el inicio y el final del canal.
Pensamientos finales
El trilema de la escalabilidad impide que blockchain alcance su potencial como tecnología para cambiar el mundo. Si las redes blockchain solo pueden manejar una pequeña cantidad de transacciones por segundo para mantener la descentralización y la seguridad, será difícil lograr una adopción masiva. Sin embargo, las soluciones propuestas actualmente por los desarrolladores que buscan resolver este problema sugieren que los avances tecnológicos ya realizados por blockchain continuarán, y es posible que estas redes puedan manejar muchos más datos en el futuro.
