Punti Chiave

  • Il trilemma della blockchain spiega la sfida di bilanciare sicurezza, decentralizzazione e scalabilità nelle reti blockchain.

  • Migliorare una proprietà spesso comporta un costo per una o entrambe le altre.

  • Diverse blockchain adottano vari approcci tecnici, come meccanismi di consenso alternativi, soluzioni Layer 2 e sharding, per affrontare il trilemma.

  • Sebbene nessuna blockchain abbia completamente 'risolto' il trilemma, il settore continua a innovare verso design più bilanciati.

Introduzione

Poiché le blockchain possono gestire solo un numero limitato di transazioni al secondo, molti sostengono che affinché la tecnologia sia adottata a livello globale, dovrebbe essere in grado di gestire molti più dati e a velocità più elevate. Ciò consentirebbe a più persone di utilizzare la rete senza che diventi lenta o costosa.

Tuttavia, il design fondamentale di molte reti decentralizzate significa che aumentare la scalabilità tende a indebolire la decentralizzazione o la sicurezza. Questo è ciò che è noto come il trilemma della blockchain. Gli sviluppatori stanno esplorando varie soluzioni, come nuovi meccanismi di consenso, sharding e reti Layer 2.

Il Trilemma della Blockchain

In breve, una blockchain è un database digitale distribuito. I blocchi di dati sono organizzati in ordine cronologico. I blocchi sono collegati e protetti da prove crittografiche. L'implementazione di questa tecnologia in diversi settori sta già cambiando il modo in cui lavoriamo e viviamo.

L'idea è che blockchain decentralizzate e sicure consentano un mondo in cui non dobbiamo fare affidamento su terze parti affinché reti o mercati funzionino. Tuttavia, gli esperti concordano generalmente sul fatto che se questa tecnologia deve essere adottata più ampiamente, il trilemma della blockchain deve essere affrontato.

Popolarizzato dal cofondatore di Ethereum, Vitalik Buterin, il trilemma della blockchain si riferisce all'idea che è difficile per le blockchain raggiungere livelli ottimali di tutte e tre le proprietà contemporaneamente. Rafforzare una di queste proprietà significa spesso compromettere una o entrambe le altre.

Decentralizzazione

Le reti blockchain sono decentralizzate per design, il che significa che nessuna singola persona, azienda o organizzazione le controlla. La rete è aperta a chiunque voglia partecipare e il controllo è distribuito tra tutti i partecipanti. Tutti hanno accesso allo stesso libro mastro e se un partecipante cerca di imbrogliare il sistema cambiando i registri a proprio favore, il resto della rete può verificare e rifiutare i dati fraudolenti.

Considera la differenza tra Bitcoin e il sistema bancario tradizionale. Le banche impongono fiducia tra le persone che transazionano e assicurano che tutti i registri siano mantenuti correttamente. Tuttavia, la blockchain di Bitcoin condivide tutti quei dati con tutti sulla rete, in modo che possano essere controllati e confermati prima di essere aggiunti al database. Il risultato è un sistema che può esistere senza la necessità di terze parti.

La decentralizzazione offre la possibilità di ciò che è noto come Web3. Mentre il Web2 costituisce la maggior parte di Internet oggi, con siti e app controllati da aziende, il Web3 offre agli utenti il controllo sui propri dati e sulla propria identità.

Tuttavia, la decentralizzazione comporta compromessi. Poiché più utenti devono raggiungere un consenso su ciascuna transazione, l'elaborazione è spesso più lenta rispetto ai sistemi centralizzati. Questo rende la scalabilità (la capacità di gestire più transazioni al secondo) una sfida chiave per le reti decentralizzate.

Sicurezza della Blockchain

La sicurezza è essenziale per qualsiasi blockchain perché, senza di essa, gli aggressori potrebbero compromettere la rete e alterare la cronologia delle transazioni. Sia che un sistema sia centralizzato o decentralizzato, la sicurezza non è garantita. I sistemi centralizzati possono beneficiare di un controllo più stretto e di una decisione più rapida, ma presentano anche un unico punto di fallimento e dipendono fortemente dalla qualità dei loro team di sicurezza.

Nei sistemi decentralizzati, la sicurezza deve essere raggiunta senza fare affidamento su un'autorità centrale. Bitcoin, ad esempio, utilizza una combinazione di crittografia e un meccanismo di consenso chiamato Proof of Work (PoW). Ogni blocco di dati è collegato a quello precedente tramite una firma digitale unica (hash), rendendo qualsiasi manomissione immediatamente rilevabile.

Il PoW aggiunge un ulteriore strato di protezione richiedendo ai partecipanti alla rete, noti come miner, di risolvere complessi enigmi matematici attraverso ampie operazioni di hashing prima di convalidare le transazioni. Ciò rende gli attacchi costosi e difficili da attuare. Poiché il mining di Bitcoin è progettato per essere ad alta intensità di risorse, è più lento rispetto ad alcuni altri approcci.

Nota anche che più partecipanti (nodi) ci sono nella rete, più è sicura. Più grande è la rete, più difficile diventa per un attore malintenzionato prendere il controllo del sistema.

In teoria, se una persona o un gruppo riesce a controllare oltre la metà della potenza della rete, potrebbe eseguire quello che è noto come attacco del 51%, che potrebbe potenzialmente abilitare sfruttamenti come la doppia spesa.

Scalabilità della Blockchain

La scalabilità si riferisce alla capacità di una blockchain di gestire un numero crescente di transazioni al secondo (TPS). Affinché la tecnologia blockchain supporti l'adozione mainstream e potenzialmente miliardi di utenti, deve elaborare transazioni rapidamente, a basso costo e in modo affidabile. Nella pratica, la scalabilità spesso passa in secondo piano rispetto alla decentralizzazione e alla sicurezza, che sono i due principi fondamentali del design della blockchain.

I sistemi di pagamento centralizzati come Visa, ad esempio, possono gestire migliaia di transazioni al secondo perché operano in un ambiente chiuso e autorizzato. Non richiedono un consenso globale da migliaia di nodi indipendenti, il che consente loro di elaborare transazioni quasi istantaneamente.

Al contrario, le blockchain pubbliche devono elaborare ogni transazione attraverso più validatori indipendenti. Questa verifica distribuita rallenta le prestazioni: il livello base di Bitcoin ha una media di circa 5 TPS, mentre Ethereum elabora circa 18 TPS.

Anche con il consenso di Proof of Stake (PoS) che sostituisce il PoW in alcune reti, la necessità di un accordo globale impone comunque delle restrizioni. Senza soluzioni di scalabilità efficaci, un aumento dell'uso può portare a congestione della rete, tempi di transazione più lenti e commissioni più elevate.

Affrontare il Trilemma della Blockchain

La soluzione più ovvia e basilare al Trilemma della Blockchain è ridurre il numero di validatori della rete (nodi) in cambio di una maggiore scala e velocità. Tuttavia, ciò porterebbe a un indebolimento della decentralizzazione, con il controllo passato a un numero minore di partecipanti. Potrebbe anche portare a un indebolimento della sicurezza, poiché meno attori significano una maggiore possibilità di attacchi.

Ecco quindi il trilemma: decentralizzazione e sicurezza sono profondamente connesse, e il modo in cui sono costruite le blockchain rende difficile migliorare la scalabilità senza indebolire una o entrambe. La grande domanda è come rendere le blockchain più veloci senza sacrificare le stesse qualità che le rendono affidabili in primo luogo.

Sviluppi in Corso

Non esiste una soluzione d'oro al trilemma. Tuttavia, sviluppatori e ricercatori hanno esplorato una varietà di approcci, molti dei quali hanno mostrato risultati promettenti. Alcuni degli sviluppi più notevoli includono:

1. Sharding

Lo sharding suddivide una blockchain in partizioni più piccole, o shard, ognuna con il proprio libro mastro e la capacità di elaborare transazioni in modo indipendente. Una catena principale coordina le interazioni tra gli shard, riducendo il carico su qualsiasi singola catena e migliorando la scalabilità.

Ad esempio, il protocollo NEAR utilizza un modello di sharding noto come Nightshade 2.0, che scala dinamicamente suddividendo la rete in più shard paralleli. A partire da agosto 2025, la rete opera con 8 shard attivi e può raggiungere la finalità delle transazioni in circa 600 millisecondi.

2. Meccanismo di consenso diverso

Uno dei motivi per cui il trilemma esiste nella rete Bitcoin è il modo in cui funziona il PoW per garantire la sicurezza. Trovare un modo diverso per garantire il consenso è un approccio per risolvere il trilemma.

Nelle blockchain PoS, i partecipanti coinvolti nella validazione delle transazioni devono mettere in stake (bloccare) i propri token. Non c'è bisogno di macchine minerarie altamente specializzate. Aggiungere più validatori alla rete è più semplice e accessibile. PoS è solo uno dei molti approcci diversi ai meccanismi di consenso con la scalabilità in mente.

Un altro approccio è il Proof of Authority (PoA), che garantisce la sicurezza della rete utilizzando le identità dei validatori invece di monete messe in stake. Nei sistemi PoA, un numero limitato di partecipanti fidati è pre-approvato per verificare le transazioni e creare blocchi. Questo può offrire una maggiore scalabilità ma riduce la decentralizzazione.

Alcune reti blockchain utilizzano modelli ibridi per bilanciare i compromessi. Ad esempio, la BNB Smart Chain utilizza il Proof of Staked Authority (PoSA), in cui i validatori mettono in stake BNB per partecipare alla produzione dei blocchi, raggiungendo tempi di blocco di circa tre secondi. La rete Conflux combina elementi del PoW con una struttura a Grafo Diretto Acyclico (DAG) per migliorare la capacità di elaborazione pur mantenendo le caratteristiche di sicurezza del PoW.

3. Soluzioni Layer 2

Un altro approccio per affrontare il trilemma è costruire su una blockchain esistente piuttosto che alterarne il livello base. Le soluzioni Layer 2 elaborano le transazioni al di fuori della catena principale e poi regolano i risultati su di essa. Questo riduce la congestione, abbassa le commissioni e mantiene la sicurezza del livello base.

I Rollup raggruppano più transazioni off-chain e inviano una singola prova compressa alla catena principale per la verifica. I rollup ottimistici come Arbitrum presumono che le transazioni siano valide a meno che non vengano contestate, mentre i rollup a conoscenza zero (ZK) come Scroll utilizzano prove crittografiche per confermare la validità senza rivelare tutti i dettagli. Ethereum è diventato sempre più centrato sui rollup, con gran parte delle sue attività di finanza decentralizzata (DeFi), giochi e NFT che avvengono su Layer 2 per migliorare la velocità e ridurre i costi.

I canali di stato consentono ai partecipanti di condurre transazioni off-chain, con solo gli stati di apertura e chiusura registrati sulla blockchain. La rete Lightning di Bitcoin è un esempio ben noto che utilizza canali di stato per abilitare transazioni veloci e a basso costo mantenendo la maggior parte dell'attività off-chain mentre si affida al livello base di Bitcoin per il regolamento finale.

Conclusioni

Il trilemma della blockchain rimane una sfida significativa per la tecnologia nel raggiungere il suo pieno potenziale. Tuttavia, gli sforzi in corso, come la tabella di marcia centrata sui rollup di Ethereum e l'ascesa delle blockchain modulari ad alte prestazioni, mostrano percorsi promettenti. Queste innovazioni mirano a migliorare la scalabilità senza compromettere la sicurezza o la decentralizzazione, avvicinando l'industria a un futuro in cui le blockchain possono supportare applicazioni su scala globale.

Ulteriori letture

  • Cosa Sono le Appchain (Blockchain Specifiche per Applicazioni)?

  • Cosa Sono le Reti Bitcoin Layer 2?

  • Cos'è l'Astrattismo della Catena?

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