capacidade de processamento

O throughput em blockchain designa o número de transações que uma rede é capaz de processar num determinado período, normalmente expresso em Transações por Segundo (TPS). Este é um indicador essencial do desempenho das redes blockchain, condicionando diretamente a experiência dos utilizadores e a utilidade prática da rede, e funciona como referência crítica para avaliar a escalabilidade de qualquer sistema blockchain. Num cenário evolutivo das criptomoedas, o aumento do throughput tornou-se um objetivo tecnológico que diversas iniciativas blockchain procuram atingir, sobretudo em cadeias públicas desenhadas para sustentar operações comerciais de grande escala.

Contexto: Origem do Conceito de Throughput

O conceito de throughput tem origem nos domínios clássicos da informática e da engenharia de redes, onde serve para medir a capacidade de processamento de dados de um sistema. Nos primórdios da tecnologia blockchain, o throughput do Bitcoin rondava os 7 TPS, muito aquém dos sistemas de pagamento tradicionais como a Visa (com capacidade superior a 24 000 TPS). Este contraste motivou os desenvolvedores de blockchain a dedicarem esforços à melhoria do throughput das redes.

Com a disseminação da tecnologia blockchain e a multiplicação dos casos de utilização, especialmente após a congestão da rede Ethereum provocada por aplicações descentralizadas como CryptoKitties em 2017-2018, os desafios do throughput tornaram-se mais evidentes. Foram desenvolvidas e implementadas várias soluções, nomeadamente técnicas de sharding, sidechains, “state channels”, estratégias de escalabilidade Layer-2 e novas blockchains públicas de alto desempenho.

Ao longo do tempo, o throughput deixou de ser apenas uma métrica técnica, passando a constituir um fator decisivo de diferenciação entre projetos blockchain e um dos principais critérios de avaliação do valor prático de cada solução.

Funcionamento: Como Opera o Throughput

O throughput de uma rede blockchain é determinado por diversos fatores, com os principais mecanismos a envolver vários aspetos fundamentais:

1. Tamanho e tempo de bloco: A quantidade de transações acomodadas por bloco (dependente do seu tamanho) e a frequência de criação de novos blocos (tempo de bloco) influenciam diretamente o throughput. Blocos maiores e tempos de bloco mais curtos tendem a aumentar o throughput, mas podem também provocar atrasos na propagação e riscos acrescidos de forks.

2. Eficiência do algoritmo de consenso: O mecanismo de consenso tem impacto direto no throughput. Algoritmos Proof of Work (PoW) apresentam normalmente throughput inferior, enquanto Delegated Proof of Stake (DPoS), Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) e outros sistemas similares permitem taxas mais elevadas.

3. Eficiência de verificação e execução de transações: A complexidade computacional da verificação de assinaturas, atualizações de estado, execução de smart contracts e processos associados afeta o ritmo de processamento.

4. Topologia de rede e protocolos de propagação: A forma como os nós estão distribuídos, a qualidade da conectividade e os protocolos de propagação de blocos determinam a velocidade de sincronização das transações e dos novos blocos.

5. Limitações do hardware: O desempenho dos dispositivos que executam os nós, a largura de banda disponível e outras condições físicas impõem limites rígidos ao throughput.

As estratégias técnicas para aumentar o throughput incluem otimizações on-chain (melhoria de algoritmos de consenso, aumento da capacidade dos blocos) e escalabilidade off-chain (Layer-2 solutions, sidechains, “state channels”), cada uma com vantagens e desvantagens consoante o contexto de aplicação.

Riscos e Desafios Associados ao Throughput

A procura indiscriminada por elevadas taxas de throughput pode originar vários desafios:

1. Compromissos entre descentralização e segurança: Muitas soluções de alto throughput melhoram o desempenho à custa da redução de nós validadores ou da simplificação dos processos de consenso, potenciando a centralização e diminuindo a segurança.

2. Crescimento excessivo do estado: Processamento rápido de transações acelera a expansão dos dados de estado da blockchain, pressionando o armazenamento dos nós completos.

3. Risco de partição da rede: Blocos de grande dimensão ou produção frequente podem aumentar a latência da rede e causar partições temporárias.

4. Competição por recursos: Em períodos de elevada utilização, os utilizadores podem ser obrigados a pagar taxas de transação superiores para garantir prioridade, aumentando os custos operacionais.

5. Compatibilidade entre cadeias: Blockchains com diferentes taxas de throughput enfrentam dificuldades de sincronização quando interoperam.

6. Desafios de conformidade regulatória: Taxas extremamente elevadas de throughput dificultam a monitorização da atividade on-chain e o cumprimento dos requisitos KYC/AML.

Na prática, os projetos de blockchain devem procurar um equilíbrio entre throughput, descentralização e segurança, ajustando-se aos requisitos específicos de cada caso de utilização e perfil de utilizador, em vez de simplesmente maximizar o valor do throughput.

O throughput constitui um indicador central do progresso da tecnologia blockchain rumo à adoção em grande escala e reflete diretamente a escalabilidade no chamado "triângulo impossível" (descentralização, segurança, escalabilidade). Com o avanço tecnológico, a combinação de otimizações Layer-1 e soluções de escalabilidade Layer-2 está a elevar progressivamente o throughput das redes blockchain, aproximando-o das capacidades dos sistemas centralizados tradicionais. No futuro, com o amadurecimento de tecnologias inovadoras como sharding e interoperabilidade entre cadeias, espera-se que os sistemas blockchain atinjam níveis de throughput compatíveis com as exigências das aplicações comerciais de grande escala, preservando uma descentralização e segurança adequadas e abrindo caminho à adoção generalizada da tecnologia blockchain.