¿Qué es la paradoja triádica de la cadena de bloques?

La cantidad de transacciones que puede procesar una blockchain por segundo es limitada. Por ejemplo, la red de Bitcoin puede manejar aproximadamente siete transacciones por segundo. Después de que la tecnología blockchain sea adoptada de manera generalizada, la capacidad de procesamiento de datos y la velocidad mejorarán significativamente, y el aumento en el número de usuarios no hará que la red se vuelva más lenta ni que los costos aumenten. Sin embargo, los principios básicos de diseño de muchas redes descentralizadas tienden a centrarse en mejorar la escalabilidad, lo que a menudo debilita la descentralización o la seguridad. Esto es precisamente lo que se conoce como la “paradoja de la trilema de la blockchain”. Los desarrolladores están probando diferentes mecanismos de consenso, así como soluciones de escalabilidad como fragmentación, cadenas laterales y canales de estado, con la esperanza de resolver este problema.

Introducción

En pocas palabras, la blockchain es una base de datos digital distribuida. Los bloques de datos se organizan en orden cronológico. Cada bloque está conectado mediante pruebas criptográficas y protegido por medidas de seguridad. Esta tecnología se ha implementado en diversos sectores y está transformando nuestra forma de trabajar y vivir.

Este concepto implica que, tras la aparición de una blockchain segura y descentralizada, las personas pueden mantener el funcionamiento del mundo sin depender de redes o mercados de terceros. Sin embargo, los expertos consideran que, para que esta tecnología se generalice a gran escala, primero hay que resolver un problema central, conocido como la “paradoja de la trilema de la blockchain”.

Vitalik Buterin, cofundador de Ethereum, popularizó este término. Para entenderlo, primero hay que conocer los tres elementos principales de una blockchain: descentralización, seguridad y escalabilidad. La “paradoja de la trilema de la blockchain” se refiere a la dificultad de lograr que estos tres atributos alcancen simultáneamente su nivel óptimo. Mejorar uno suele debilitar otro.

Este artículo analizará los tres elementos del trilema y los explicará en detalle. Profundizar en cada uno y en cómo se relacionan entre sí ayudará a comprender mejor cómo y por qué existe la paradoja de la blockchain. También se destacarán algunas soluciones propuestas por los desarrolladores.

¿Qué es la descentralización?

Según su diseño, Bitcoin y otras redes similares a blockchain son descentralizadas. La estructura general de estas redes no está controlada por una sola persona u organización, sino que es descentralizada. La red está abierta a todos los participantes. Por lo tanto, el control está disperso y no en manos de una sola entidad. Todos tienen acceso a los mismos datos. Si alguien intenta alterar registros o hacer trampa en el sistema, los demás participantes pueden rechazar los datos incorrectos.

Este funcionamiento técnico es complejo. Tomemos como ejemplo la red de Bitcoin, que no involucra control de terceros. Comparémoslo con el sistema financiero, donde la confianza en los bancos es fundamental. Los bancos aumentan la confianza entre las partes y garantizan la correcta conservación de los registros. Pero en la blockchain de Bitcoin, los datos se comparten con todos en la red, asegurando que la información sea verificada antes de añadirse a la base de datos digital. De esta forma, surge un sistema que no requiere intermediarios.

La descentralización hace posible lo que se llama Web3. Actualmente, la Internet que usamos está en la fase Web2. En Web2, los sitios y aplicaciones son controlados por grandes empresas, pero los usuarios crean el contenido. Web3 representa la próxima etapa de desarrollo. En esta Internet, las personas controlan sus datos y vidas en línea mediante tecnologías blockchain descentralizadas.

No obstante, hay que tener en cuenta que el funcionamiento de estos sistemas distribuidos requiere que muchos participantes estén de acuerdo sobre la validez de todos los datos, lo que implica compartir y procesar información. Esto puede ralentizar las transacciones. Por ello, la blockchain necesita escalar, es decir, procesar más datos a mayor velocidad. Hablaremos de esto en la sección de escalabilidad.

Además, para lograr la descentralización, primero hay que garantizar la seguridad de la blockchain subyacente. Sin seguridad, los actores malintencionados podrían aprovecharse y alterar los datos libremente. Esto lleva a la segunda parte de la trilema: la seguridad.

¿Qué es la seguridad en la blockchain?

Sin seguridad, por muy descentralizada que sea una blockchain, no sirve de nada. Una red robusta debe resistir ataques de entidades maliciosas. Los sistemas centralizados son cerrados y pueden garantizar la seguridad, ya que los controladores aseguran que los datos no sean alterados. Pero, en un sistema descentralizado donde cualquiera puede participar, ¿cómo se garantiza la seguridad?

Es un tema complejo. Volvamos a Bitcoin, que usa un mecanismo de consenso llamado “Prueba de trabajo(PoW)”. Desde el punto de vista criptográfico, cada bloque tiene una firma digital, o “hash”. Cualquier modificación cambiará el hash del bloque, lo que hace que los bloques estén conectados de forma inalterable. Cualquier intento de alterar los datos será detectado rápidamente por el resto de la red.

El mecanismo de Prueba de trabajo también ayuda a mantener la seguridad del libro mayor de criptomonedas. Aunque entender en profundidad la Prueba de trabajo requiere esfuerzo, para este artículo basta con saber que los miembros de la red solo pueden verificar nuevas transacciones y añadir transacciones al libro mediante “minería”. Esto implica usar potencia computacional para resolver problemas matemáticos, realizando muchas operaciones de hash. Aunque seguro, este proceso es relativamente lento, lo que genera el problema de escalabilidad.

Por otro lado, cuantos más participantes (nodos) haya en la red, más segura será. Esto se relaciona con el concepto de “ataque del 51%”: si un solo actor o grupo controla más del 50% del poder de hash de la red, puede revertir decisiones de consenso y alterar datos en la cadena, como en el caso de doble gasto de tokens.

En resumen, la seguridad es la base del éxito de la blockchain. Sin ella, la red sería vulnerable a ataques y perdería valor.

¿Qué es la escalabilidad?

La escalabilidad se refiere a la capacidad de construir una blockchain que pueda aumentar su velocidad de transacción por segundo. Para que la tecnología blockchain sirva a una sociedad más amplia o a miles de millones de usuarios, es imprescindible escalar. Pero este sigue siendo uno de los mayores desafíos.

La razón es que la descentralización y la seguridad son los problemas fundamentales de la blockchain, y siempre reciben prioridad. La descentralización es el núcleo del concepto y objetivo de la blockchain. La mayoría de las blockchains conocidas mantienen este principio. Como se mencionó antes, la seguridad es esencial para el éxito y el valor de la blockchain.

Pero priorizar la descentralización y la seguridad hace que la escalabilidad sea un problema. La cantidad de transacciones que una cadena puede procesar está severamente limitada. Sistemas centralizados como Visa afirman poder manejar 24,000 transacciones por segundo, porque su red es cerrada y no está sujeta a nodos públicos ni a mecanismos de consenso. Veamos cómo se comparan varias blockchains conocidas.

Según Bloomberg, en 2022: “Hasta septiembre, Bitcoin podía procesar menos de 7 transacciones por segundo, mientras que la segunda red más popular, Ethereum, tenía un límite de aproximadamente 15 transacciones por segundo. En comparación con plataformas tradicionales, esto es increíblemente lento.”

Como se mencionó, la velocidad de transacción en las blockchains descentralizadas está limitada por la forma en que los participantes procesan la información y por la naturaleza del mecanismo de consenso de Prueba de trabajo. Si más personas empiezan a usar la tecnología blockchain, la capacidad de procesamiento se verá sobrecargada, causando congestión en la red.

¿Por qué existe la paradoja de la blockchain?

La solución más obvia a estos problemas sería reducir el número de participantes que confirman y añaden datos a la red, para así escalar y acelerar. Pero esto disminuiría la descentralización, concentrando el control en unos pocos. Menos participantes significan mayor riesgo de ataques y menor seguridad.

De aquí surge la paradoja: en el diseño básico de la blockchain, la descentralización y la seguridad están estrechamente relacionadas, lo que hace difícil lograr escalabilidad. Los tres atributos están en una relación de compensación mutua. ¿Cómo avanzar en la escalabilidad sin sacrificar la descentralización o la seguridad?

Soluciones a la paradoja de la blockchain

No existe una solución universal para la paradoja de la trilema. Dado lo importante que es resolverla, la comunidad ha propuesto varias soluciones diferentes, con resultados prometedores. A continuación, se resumen algunas de las tendencias más relevantes para que todos puedan conocer los avances en este campo.

1. Fragmentación (Sharding)

Consiste en dividir la blockchain o base de datos en fragmentos más pequeños, llamados “shards”, que gestionan segmentos específicos de datos. Esto reduce la carga en una sola cadena, permitiendo que cada fragmento procese transacciones de forma independiente. Los shards tienen su propio libro mayor, pero la interacción entre ellos es gestionada por una cadena principal o cadena de referencia. La fragmentación es una actualización de escalabilidad para las redes Layer 1.

2. Diversos mecanismos de consenso

Uno de los principales motivos por los que la trilema existe en Bitcoin es el mecanismo de Prueba de trabajo, que garantiza la seguridad. Para mantener la seguridad, se requiere que los mineros, los algoritmos criptográficos y la potencia computacional descentralizada sean grandes, pero esto ralentiza el sistema. Buscar otros métodos para lograr consenso es otra vía para resolver la paradoja. Por ejemplo, Ethereum cambió de Prueba de trabajo a Prueba de participación(PoS).

En las blockchains de Prueba de participación, los participantes deben bloquear (stake) sus tokens para validar transacciones, sin necesidad de hardware especializado. Añadir más validadores es más sencillo y conveniente. La Prueba de participación es solo una de las muchas soluciones para mejorar la escalabilidad.

3. Soluciones Layer-2

Tanto la fragmentación como los mecanismos de consenso son soluciones Layer-1, que modifican la estructura básica de la red. Sin embargo, otros desarrolladores trabajan en soluciones construidas sobre la estructura existente, que intentan resolver la paradoja. Es decir, consideran que la solución está en las redes de capa dos, o “Layer 2”. Ejemplos incluyen cadenas laterales y canales de estado.

Las cadenas laterales son blockchains independientes conectadas a la cadena principal. Permiten que los activos circulen entre ambas cadenas. Además, pueden operar con reglas diferentes, logrando mayor velocidad y escalabilidad. Los canales de estado, por su parte, mueven transacciones fuera de la cadena principal, aliviando la carga en Layer 1. No usan cadenas separadas, sino contratos inteligentes que permiten a los usuarios interactuar sin publicar cada transacción en la blockchain. La blockchain solo registra el inicio y el fin del canal.

Resumen

La paradoja de la trilema de la blockchain limita el potencial de esta tecnología para transformar el mundo. Si una red solo puede procesar unas pocas transacciones por segundo para mantener la descentralización y la seguridad, será difícil lograr una adopción masiva. Sin embargo, los últimos avances y soluciones propuestas por los desarrolladores indican que, con un esfuerzo continuo, la capacidad de procesamiento de datos puede experimentar un salto en el futuro. **$LAYER **$BLAST **$ASTER **