Escalabilidade e o propósito dos Blockchains

A tecnologia blockchain oferece vantagens consideráveis em diversos setores e indústrias, e revoluciona a maneira como interagimos uns com os outros. Sua estrutura foi projetada para ser descentralizada e distribuída em uma extensa rede de computadores.

Mas os blockchains atuais são realmente descentralizados, distribuídos? E se efetivamente existir blockchains decentralizados, eles são escaláveis?

A importância da descentralização nas estruturas blockchain

Um dos aspectos mais importantes da tecnologia blockchain é que ela foi concebida para ser descentralizada e distribuída.

A descentralização, por sua vez, pode ser conceituada como “mecanismos de consenso substituindo um validador tradicional de confiança”.

Devido à descentralização, não existe uma entidade central no controle da rede blockchain. Ao invés de uma instituição, empresa ou corporação registrar e validar transações realizadas entre os usuários do sistema, o Blockchain utiliza protocolos, mecanismos de consenso para registrar e validas as informações de uma maneira incorruptível.

Ora, isto torna um sistema descentralizado mais justo, antifraude e consideravelmente mais seguro. E é a maneira como as informações são registradas em um blockchain que resume uma de suas qualidades mais revolucionárias: a descentralização.

Pois bem, com esses mecanismos de consenso substituindo um validador tradicional de confiança – instituições, empresas e corporações – , os intermediários “não essenciais” são eliminados em uma plataforma blockchain, e as taxas normalmente cobradas por esses intermediários deixam de existir.

Nesse passo, as transações acabam ficando mais baratas, pois os únicos custos incorridos pelas partes envolvidas são as taxas nominais, usadas para recompensar os validadores da rede (mineradores) ou os participantes que executam um node na rede blockchain.

Eventual centralização eliminaria o propósito dos blockchains?

Blockchains “não efetivamente” decentralizados comprometem o propósito para os quais foram concebidos. Isto é, a centralização tornaria o protocolo de consenso ineficiente. É a decentralização que garante a segurança, neutralidade política e autenticidade em um blockchain.

O atual problema que os blockchains públicos enfrentam hoje é que o mecanismo de consenso decentralizado traz benefícios, mas hoje prejudica a escalabilidade.

Hoje, qualquer computador que integra uma rede blockchain (node) que participe de uma rede blockchain com protocolo de consenso público deve processar “todas” as transações que acontecem na rede. E isso requer um aumento constante do poder computacional e acarreta o risco de centralização.

Daí surge o maior desafio ao potencial inovador dos blockchains hoje.

Blockchains podem escalar e manter seu caráter distribuído?

Para respondermos esta pergunta, precisamos dar um passo atrás, e compreender o que é escalabilidade.

Quando falamos de escalabilidade, estamos necessariamente pensando em como criar uma rede, com número crescente de transações, que seja capaz de suportar o aumento de demanda, o que no caso do Blockchain, principalmente dos blockchains públicos, é um desafio a ser vencido. Contudo, muitos se esquecem que as tecnologias não são estáticas, mas estão em constante aprimoramento desde o seu nascimento.

Nos anos 90, antes da banda larga, navegar na web demandava um provedor de acesso e uma rede telefônica conectada a um modem, responsável por codificar e decodificar a informação em forma de sinais de áudio — o que deixava o telefone ocupado para receber e realizar ligações. Baixar um arquivo demorava uma eternidade, e muitas vezes só era possível conectar em horários específicos.

Perceba como hoje, depois de trinta anos, com o surgimento e a evolução da banda larga, a velocidade de conexão aumentou consideravelmente e nos possibilitou assistirmos filmes 4k num aparelho celular, jogar videogames com recursos sofisticadíssimos a uma velocidade inimaginável nos primórdios da internet.

Ora, assim como ocorreu com a Internet, a escalabilidade dos blockchains está sendo aprimorada, e têm sido uma área ativa de pesquisa há vários anos.

Quem acompanha a comunidade Bitcoin nos últimos anos, deve lembrar de várias soluções de escala específicas para o Blockchain Bitcoin, como SegWit – implementado no Bitcoin em 2017 –, o aumento do tamanho do bloco de 2 megabytes (MB), bem como a Lightning Network.

Da mesma forma, o Blockchain Ethereum também enfrenta limitações em sua capacidade de escalonar. E se observarmos que o número de transações na rede Ethereum está crescendo a um rítmo considerável, percebemos como isto se torna um belo problema.

Soluções para escalabilidade, sem prejudicar a descentralização

Para que blockchains públicos alcancem escala com decentralização, duas direções podem ser tomadas.

1 – Aprimoramento do protocolo blockchain

Melhorar o protocolo blockchain é a primeira opção que os desenvolvedores estão explorando para escalonar blockchains, mantendo a descentralização.

Para que o protocolo blockchain seja aprimorado, é preciso um mecanismo que limite o número de participantes necessários à validação de cada transação no blockchain. Logicamente, sem perder a confiança de que essa validação seja confiável.

É isto que pretende o Taproot, o maior upgrade do Blockchain Bitcoin desde 2017, que será implementado neste ano de 2021, bem como o Casper, uma implementação que irá converter o protocolo Ethereum em um blockchain que utiliza Proof of Stake – também conhecido como Ethereum 2.0.

Aqui, vale a pena mencionar que, embora o blockchain Ethereum tenha sido lançado em 2015 como um blockchain Proof of Work, os desenvolvedores já planejavam uma transição de longo prazo para um modelo de staking. Após a conclusão da transição, a mineração não fará mais parte da rede Ethereum.

2 – Layer2 Solutions

Nas soluções de segunda camada, usa-se o Blockchain como uma âncora confiável, mas para direcionar a maioria das transações para fora da cadeia.

Como Layer2 Solutions, podemos citar: off-chain state channels, off-Chain computations (Truebit), Lightning Network, Raiden Network, Sharding, Plasma, Counterfactual, bloXrout, dentre outros.

Os off-chain state channels são essencialmente um mecanismo pelo qual as interações de blockchain que poderiam e normalmente ocorreriam no blockchain, em vez disso, são conduzidas para fora do blockchain. Isso é feito de maneira criptograficamente segura, sem aumentar o risco, proporcionando melhorias significativas no custo e na velocidade.
Raiden Network é a analogia Ethereum da rede Lightning. A Raiden também utiliza redes de estado fora da cadeia para estender a Ethereum com transações escaláveis e instantâneas.

Plasma  foi introduzido muito recentemente e está entre as soluções propostas mais promissoras para computação escalável no blockchain. O plasma é essencialmente uma série de smart contracts que correm em cima de um blockchain raiz (isto é, o blockchain principal do Ethereum). É uma estrutura escalável que permite o processar de uma quantidade significativa de aplicativos financeiros decentralizados no blockchain.

A  Truebit é um exemplo de off-chain computations, e é uma solução que usa cálculos fora da cadeia para permitir transações escaláveis entre os contratos inteligentes do blockchain Ethereum. Essencialmente, o TrueBit usa uma camada fora do blockchain para fazer o trabalho pesado. Em outras palavras, é um sistema que executa verificadamente cálculos off-chain (fora da rede). Do contrário, tais cálculos seriam proibitivamente custosos se fossem executados na rede.

A  Lightning Network , por sua vez, é uma rede descentralizada que usa canais de estado por meio de contratos inteligentes para permitir pagamentos instantâneos e escalonáveis em uma rede de participantes. Inicialmente, a Lightning Network foi criada para o Bitcoin, mas agora permite transações através de blockchains.

Ainda, há outras “soluções indiretas”, que embora não pretendam solucionar a escalabilidade diretamente, ajudam a resolver indiretamente alguns problemas de escalabilidade. Como exemplo, podemos citar: proof of stake – já mencionado anteriormente –, blockchain rent, armazenamento decentralizado, dentre outros.

Embora os caminhos para a escalabilidade estejam em desenvolvimento, e ainda não tenhamos redes blockchain públicos com suporte ideal ao número crescente de transações, isto é, aptos a suportar com folga o aumento de demanda, o avanço das soluções de escalonamento tem dado saltos consideráveis.

A julgar pelos progressos dos últimos anos, as perspectivas são bastante promissoras.

Assim, a pergunta correta não é se blockchains podem escalar sem perder sua descentralização, mas sim “quando” blockchains públicos se tornarão escaláveis o suficiente para empoderar a Internet do futuro?