El trilema de la blockchain

La trilema de la blockchain, también conocida como la trilema de la escalabilidad, formula el principal desafío de escalar sistemas distribuidos. El problema radica en que las tres propiedades clave de la blockchain (descentralización, seguridad y productividad) no pueden garantizarse simultáneamente. Una red descentralizada solo puede tener un alto nivel de dos de las tres características. Es decir, cuando un aspecto se fortalece, el otro inevitablemente se ve afectado.

Antes de profundizar en los matices de la trilema cripto, definamos la escalabilidad, la seguridad y la descentralización en términos generales.

• La escalabilidad de la blockchain se refiere a su capacidad para gestionar más transacciones.
• La seguridad se refiere a la capacidad de proteger los datos de la blockchain frente a diversos ataques y evitar el doble gasto.
• La descentralización es una forma de redundancia de la red que garantiza que la red no esté controlada por un número limitado de entidades.

Bitcoin lo ilustra. En esta blockchain, el número de transacciones por segundo es bastante pequeño, aproximadamente siete, y los bloques se minan cada diez minutos. Cuando la red está congestionada, las transacciones con bajas comisiones pueden tardar mucho en procesarse. El resultado es un alto nivel de seguridad y descentralización, pero una baja productividad (o sea, escalabilidad).

Para mejorar el rendimiento, puedes aumentar el tamaño del bloque. Pero entonces la complejidad se disparará y, al final, solo los grandes pools de minería podrán permanecer en la red. Como resultado, el sistema se volverá más centralizado. Y si reduces el tiempo de producción, la seguridad se verá comprometida. Es posible que los nodos no tengan tiempo suficiente para llegar a un consenso antes de que se mine el siguiente bloque.

Escalabilidad

La red involucra muchas computadoras que teóricamente tienen una capacidad de cómputo ilimitada necesaria para resolver diversos problemas. El rendimiento de la red es un parámetro fundamentalmente importante, ya que mide el número de transacciones procesadas por unidad de tiempo.

Seguridad

La seguridad frente a la exposición externa proviene del cifrado. Los algoritmos de blockchain utilizan criptografía moderna. Todas las transacciones (entradas en la blockchain) se verifican mediante el procedimiento de minería, que utiliza el algoritmo de consenso Proof-of-Work. Esto significa que cada transacción se cifra antes de agregarse a la blockchain. Hoy en día, no se conoce ningún método para descifrar claves criptográficas cerradas. Esto se debe a que el atacante necesita lograrlo dentro de un plazo limitado.

Descentralización

Esta característica garantiza la seguridad frente a la exposición interna. La base de datos (blockchain) se almacena simultáneamente en las computadoras de todos los participantes. Esta es una de las principales propiedades de la blockchain. Se refiere a la ausencia de cualquier organismo, persona o servicio centralizado que tome decisiones en la red. El trabajo en la red se distribuye entre nodos y es completamente descentralizado. El algoritmo de la red proporciona un procedimiento para lograr el consenso entre nodos individuales respecto al estado actual de los datos en la red. Este mecanismo se conoce como mecanismo de consenso. Para cambiar la información de forma retroactiva, es necesario modificarla simultáneamente en más del 50% de estos nodos. Un hackeo simultáneo de este tipo, por supuesto, es teóricamente posible, pero en la práctica es poco realista.

Explicación de la trilema de la blockchain

La solución más obvia y fundamental al problema de la congestión de la red descrito anteriormente es disminuir el número de participantes que confirman y añaden datos a la red. Esto permitirá aumentar la escala y la velocidad. Pero esto debilitará la descentralización cuando el control se transfiera a un número menor de participantes. Esto también llevará a una menor seguridad, ya que menos participantes aumentan la probabilidad de ataque.

Así, surge una trilema: dada la conexión inherente entre las propiedades de descentralización y seguridad, el diseño fundamental de la blockchain dificulta la escalabilidad. Al magnificar una, debilitas la otra. ¿Cómo puede lograrse la escalabilidad sin comprometer la descentralización, la seguridad, o ambas?

Solución a la trilema de la blockchain

No existe una única solución de oro para la trilema cripto. Pero, dada la importancia de abordar este problema, en la comunidad se han propuesto varios enfoques distintos, con resultados interesantes. Revisemos algunos de los desarrollos más populares para darte una idea de lo que está ocurriendo en esta área.

Cambios en el algoritmo de consenso

Hoy en día, existen varios algoritmos de consenso de blockchain, todos los cuales resuelven parcialmente la trilema de la blockchain. Combinan escalabilidad, descentralización y seguridad en distintos grados. Además del conocido Proof-of-Work (PoW), también existen otros mecanismos de consenso como Proof-of-Stake (PoS), Delegated Proof-of-Stake (DPoS), Proof-of-Burn (PoB), Proof-of-Capacity (PoC), Proof-of-Importance (PoI), Proof-of-Authority (PoA), Directed Acyclic Graph (DAG), Leased Proof-of-Stake (LPoS), Proof-of-Time (PoT), Proof-of-Elapsed Time (PoET), Proof-of-Space-Time (PoST), Simple Byzantine Fault Tolerance (SBFT), Delegated Byzantine Fault Tolerance (DBFT) y otros. Los creadores de blockchain eligen un algoritmo específico en función de los objetivos y tareas de su red.

Soluciones de nivel 1

Estas soluciones están directamente relacionadas con la modificación de la propia blockchain, específicamente de su arquitectura. Los desarrolladores ofrecen distintos enfoques y soluciones a la trilema de la blockchain.

Por ejemplo, proponen el uso de multichains, la implementación de nuevos métodos de criptografía, sharding y otras técnicas.

Sharding es probablemente el enfoque más popular. Al usar sharding, la blockchain principal se divide en segmentos, y cada uno controla su parte del registro. Cada segmento se denomina shard. En una organización de red como esta, cada shard procesa su propio conjunto de transacciones, lo que aumenta el rendimiento de la red. La blockchain principal coordina todas las actividades de los shards.

Soluciones de nivel 2

El sharding y varios mecanismos de consenso se consideran decisiones de primer nivel. Su objetivo es alterar fundamentalmente el diseño de la red. Sin embargo, otros desarrolladores que buscan resolver esta trilema están trabajando en soluciones que se apoyan en la estructura de red existente. En otras palabras, creen que la respuesta está en el segundo nivel. Algunos ejemplos incluyen las sidechains y los status channels.

Una sidechain es una blockchain separada conectada a la red principal. Está organizada para transferir activos entre ambas. Las sidechains deben funcionar según reglas diferentes, lo que permite mayor velocidad y escalabilidad. De manera similar, los state channels son otro método para desviar transacciones de la red principal y aliviar la carga de la capa primaria. El status channel utiliza un smart contract en lugar de una cadena separada. Esto permite a los usuarios comunicarse entre sí sin publicar transacciones en la blockchain. Solo el inicio y el final del canal se registran en la blockchain.

Conclusión

Para realizar plenamente su potencial de cambiar el mundo, la tecnología blockchain se enfrenta a la trilema de la escalabilidad.

Si las redes blockchain solo pueden manejar un pequeño número de transacciones por segundo para mantener la descentralización y la seguridad, será difícil lograr una adopción generalizada.

Sin embargo, los métodos de los desarrolladores para resolver este problema sugieren que la tecnología blockchain seguirá utilizándose. En el futuro, estas redes podrán procesar más datos.