En el desarrollo de blockchain, existe la creencia de que solo dos de los tres elementos siguientes pueden lograrse simultáneamente: escalabilidad, seguridad y descentralización. Este concepto, conocido como el trilema de blockchain, ha guiado gran parte del desarrollo de la industria. Sin embargo, hasta ahora, no existía una expresión matemática precisa para representar esta regla.
Los investigadores de la Universidad de Kioto han abordado esta brecha al descubrir una fórmula matemática para el trilema de las cadenas de bloques, específicamente para las cadenas de bloques basadas en Proof of Work como Bitcoin. Según sus hallazgos, el producto de la escalabilidad, la seguridad y la descentralización en estos sistemas es igual a uno.
Implicaciones para el desarrollo de la tecnología blockchain
El líder del equipo, Kazuyuki Shudo, del Centro Académico de Informática y Estudios de Medios de la Universidad de Kioto, explicó que esta fórmula ofrece información para mejorar la escalabilidad sin comprometer la seguridad ni la descentralización. Identificó dos métodos potenciales: reducir el tamaño de un bloque o un conjunto de transacciones y aumentar la velocidad a la que se envían y reciben los bloques.
El equipo de Shudo analizó los métodos existentes para mejorar la escalabilidad. Un ejemplo es el Compact Block Relay de Bitcoin, que reduce el tamaño de las transacciones dentro de un bloque. La fórmula también destaca que aumentar uno de los tres términos reduce inherentemente los demás, impidiendo así el logro simultáneo de escalabilidad, seguridad y descentralización.
Contexto histórico y otras perspectivas
El trilema de la cadena de bloques fue propuesto por primera vez de forma ambigua por Vitalik Buterin, cofundador de Ethereum. Desde entonces, esta propuesta ha dado lugar a diversas interpretaciones y numerosas propuestas de solución, aunque ninguna ha resuelto definitivamente el problema. Shudo señaló que, si bien se han sugerido muchas técnicas de mejora de la escalabilidad, no queda claro en qué medida estas técnicas comprometen la seguridad y la descentralización.
En un estudio previo centrado en la seguridad de la cadena de bloques, el equipo de Shudo identificó otra fórmula que representa un índice de seguridad F, que está vinculado a la probabilidad de que se produzca una bifurcación. Esta fórmula también incluía la escalabilidad, medida en transacciones por segundo. Este trabajo anterior inspiró al equipo a desarrollar la fórmula del trilema transformando la fórmula de seguridad anterior.
Fundamentos matemáticos y direcciones futuras
El equipo descubrió que ajustar el tiempo que lleva la comunicación a través de Internet, denominado P, afecta el índice Herfindahl-Hirschman (HHI) de las tasas de hash de generación de bloques, lo que a su vez influye en la descentralización del poder de construcción de bloques. El HHI se utiliza para medir la concentración del mercado y se aplica aquí para evaluar la descentralización dentro de la industria blockchain.
Mientras que los investigadores se centraron en la prueba de trabajo, Taishi Nakai, de la Escuela de Posgrado en Informática de la Universidad de Kioto, destacó la creciente importancia de la reciente transición de Ethereum a la prueba de participación. Nakai mencionó que esta transición ha inspirado al equipo a buscar fórmulas similares aplicables a los sistemas de prueba de participación.
Conclusión e implicaciones más amplias
El descubrimiento de una expresión matemática para el trilema de la cadena de bloques por parte de investigadores de la Universidad de Kioto representa un hito significativo en el campo del desarrollo de la cadena de bloques. Esta fórmula no solo valida el concepto del trilema, sino que también proporciona un marco estructurado para futuras innovaciones destinadas a equilibrar la escalabilidad, la seguridad y la descentralización.
El trabajo del equipo abre nuevas vías para explorar cómo pueden evolucionar los sistemas de cadenas de bloques manteniendo al mismo tiempo un equilibrio óptimo de estos tres elementos críticos. A medida que la industria de las cadenas de bloques siga creciendo y madurando, esta investigación fundamental será crucial para orientar su desarrollo y garantizar la solidez y la eficiencia de las futuras aplicaciones de cadenas de bloques.
