Blockchain es una tecnología revolucionaria que permite el intercambio de datos seguro y transparente. Utiliza una serie de capas para almacenar y procesar información, lo que se conoce como Capas 0-3. Cada capa tiene su propio propósito y función, lo que permite un sistema integral que puede manejar una amplia variedad de transacciones.
Blockchain se define como una tecnología de contabilidad distribuida (DLT) que facilita el intercambio seguro y confiable de activos digitales entre dos o más partes. Es un sistema único que funciona como una red abierta y descentralizada para almacenar datos en varias computadoras a la vez.
Capa1
Para validar y finalizar transacciones, la Capa 1 es la cadena de bloques base sobre la cual se pueden construir muchas otras capas. Pueden funcionar independientemente de otras cadenas de bloques.
La capa1 se puede dividir en tres segmentos:
Capa de datos: responsable de almacenar todos los datos relacionados con las transacciones dentro de la red. Esto incluye cosas como historial de transacciones, saldos, direcciones, etc. Esta capa también ayuda a validar cada transacción mediante el uso de algoritmos criptográficos (hashing) para garantizar la precisión y la seguridad.
Capa de red: responsable de manejar las comunicaciones entre usuarios en la red blockchain. Es responsable de transmitir transacciones y otros mensajes a través de la red, así como de verificar la exactitud y legitimidad de estos mensajes.
Capa de consenso: permite que blockchain llegue a un acuerdo sobre un conjunto de reglas que todos los usuarios deben seguir al realizar transacciones. Garantiza que todas las transacciones sean válidas y estén actualizadas mediante el uso de algoritmos de consenso como Prueba de trabajo, Prueba de participación o Tolerancia a fallas bizantinas.
La capa de aplicación/contrato inteligente es donde tiene lugar la mayor parte de la funcionalidad dentro de una red blockchain. Esta capa contiene código (o contratos inteligentes) que se pueden utilizar para construir aplicaciones que se ejecutan sobre el ecosistema blockchain. Estas aplicaciones pueden ejecutar transacciones y almacenar datos de forma segura y distribuida. No todos los protocolos de capa 1 tienen funcionalidad de contrato inteligente.
Ejemplos de este tipo de redes son Bitcoin, Solana, Ethereum y Cardano, todas las cuales tienen su propio token nativo. Este token se utiliza en lugar de las tarifas de transacción y sirve como incentivo para que los participantes de la red se unan a ella.
Si bien estas monedas tienen diferentes denominaciones según el proyecto subyacente, su propósito permanece sin cambios: proporcionar un mecanismo de apoyo económico para la funcionalidad de blockchain.
Las redes de capa 1 tienen problemas de escalado, ya que la cadena de bloques tiene dificultades para procesar la cantidad de transacciones que requiere la red. Esto da como resultado que las tarifas de transacción aumenten drásticamente.
El Trilema Blockchain, un término acuñado por Vitalik Buterin, a menudo se invoca al discutir posibles soluciones a este problema; esencialmente necesitando equilibrar la descentralización, la seguridad y la escalabilidad.
Muchos de estos enfoques tienen sus propias compensaciones; como financiar supernodos (comprando así supercomputadoras y grandes servidores) para aumentar la escalabilidad pero creando una cadena de bloques inherentemente centralizada.
Enfoques para resolver el trilema de blockchain:
Aumentar el tamaño del bloque
Aumentar el tamaño del bloque de una red de Capa 1 puede procesar efectivamente más transacciones. Sin embargo, no es factible mantener un bloque infinitamente grande, ya que bloques más grandes significan velocidades de transacción más lentas debido a los mayores requisitos de datos y la menor descentralización. Esto actúa como un límite a la escalabilidad a través de aumentos en el tamaño de los bloques, lo que limita las mejoras en el rendimiento al costo potencial de una menor seguridad.
Cambiar el mecanismo de consenso
Si bien todavía existen mecanismos de prueba de trabajo (POW), son menos sostenibles y escalables que sus contrapartes de prueba de participación (POS). Es por eso que Ethereum pasó de POW a POS; la intención es proporcionar un algoritmo de consenso más seguro y confiable que produzca mejores resultados en términos de escalabilidad.
fragmentación
La fragmentación es una técnica de partición de bases de datos empleada para escalar el rendimiento de bases de datos distribuidas. Al segmentar y distribuir un libro de contabilidad de blockchain en múltiples nodos, la fragmentación ofrece una escalabilidad mejorada que aumenta el rendimiento de las transacciones, ya que múltiples fragmentos pueden procesar transacciones en paralelo. Esto da como resultado un rendimiento mejorado y un tiempo de procesamiento significativamente reducido en comparación con el enfoque en serie tradicional.
Similar a comerse un pastel dividido en porciones. De esta manera, incluso con un aumento en el volumen de datos o cualquier congestión en la red, las redes fragmentadas son mucho más eficientes ya que todos los nodos participantes trabajan juntos de forma sincrónica en el procesamiento de transacciones.
Capa2
Los protocolos de Capa 2 se construyen sobre la cadena de bloques de Capa 1 para abordar sus problemas de escalabilidad sin sobrecargar la capa base.
Esto se hace mediante la creación de un marco secundario, denominado "fuera de la cadena", que permite un mejor rendimiento de la comunicación y tiempos de transacción más rápidos de los que puede soportar la Capa 1.
Al utilizar protocolos de Capa 2, se mejoran las velocidades de las transacciones y se aumenta el rendimiento de las transacciones, lo que significa que se pueden procesar más transacciones a la vez dentro de un período de tiempo definido. Esto puede resultar increíblemente beneficioso cuando la red principal se congestiona y se ralentiza, ya que ayuda a reducir los costos de las tarifas de transacción y mejorar el rendimiento general.
Aquí hay varias formas en que Layer2s resuelve el trilema de escalabilidad:
Canales
Los canales proporcionan una solución de Capa 2 que permite a los usuarios realizar múltiples transacciones fuera de la cadena antes de que se informe en la capa base. Esto permite transacciones más rápidas y eficientes. Hay dos tipos de canales: canales de pago y canales estatales. Los canales de pago solo permiten pagos, mientras que los canales estatales permiten actividades mucho más amplias como las que normalmente tendrían lugar en la cadena de bloques, como la negociación de contratos inteligentes.
La desventaja es que los usuarios participantes deben ser conocidos en la red, por lo que la participación abierta está fuera de discusión. Además, todos los usuarios deberán bloquear sus tokens en un contrato inteligente de firma múltiple antes de interactuar con el canal.
Plasma
Creado por Joseph Poon y Vitalik Buterin, el marco Plasma utiliza contratos inteligentes y árboles numéricos para crear "cadenas hijas", que son copias de la cadena de bloques original, también conocida como "cadena principal".
Este método permite que las transacciones se transfieran de la cadena primaria a la cadena secundaria, mejorando así la velocidad de las transacciones y reduciendo las tarifas de transacción, y funciona bien con casos específicos como las billeteras digitales.
Los desarrolladores de Plasma lo han diseñado específicamente para garantizar que ningún usuario pueda realizar transacciones antes de que finalice un período de espera determinado.
Sin embargo, este sistema no se puede utilizar para ayudar a escalar contratos inteligentes de propósito general.
cadenas laterales
Las cadenas laterales, que son cadenas de bloques que operan en paralelo a la cadena de bloques principal o Capa 1, tienen varias características distintas que las diferencian de las cadenas de bloques clásicas. Las cadenas laterales vienen con sus propias cadenas de bloques independientes, que a menudo utilizan diferentes mecanismos de consenso y tienen requisitos de tamaño de bloque diferentes a los de la Capa 1.
Sin embargo, a pesar de que las cadenas laterales tienen sus propias cadenas independientes, aún se conectan a la Capa 1 mediante una máquina virtual compartida. Esto significa que cualquier contrato o transacción que pueda usarse en redes de Capa 1 también está disponible para su uso en cadenas laterales, creando una infraestructura expansiva de interoperabilidad entre los dos tipos de cadenas.
Acumulados
Los rollups logran escalamiento agrupando múltiples transacciones en la cadena lateral en una sola transacción en la capa base y usando SNARK (argumento de conocimiento sucinto no interactivo) como pruebas criptográficas.
Si bien hay dos tipos de resúmenes (resumen ZK y resúmenes optimistas), las diferencias radican en su capacidad para moverse entre capas.
Los paquetes acumulativos optimistas utilizan una máquina virtual que permite una migración más sencilla de la Capa 1 a la Capa 2, mientras que los paquetes acumulativos ZK renuncian a esta característica para lograr una mayor eficiencia y velocidad.
Capa0
Los protocolos de capa 0 desempeñan un papel fundamental al permitir el movimiento de activos, perfeccionar la experiencia del usuario y reducir los obstáculos asociados con la interoperabilidad entre cadenas. Estos protocolos proporcionan a los proyectos blockchain en la Capa 1 una solución eficiente para contrarrestar problemas importantes, como la dificultad para moverse entre los ecosistemas de la Capa 1.
No existe un solo diseño para un conjunto de protocolos Layer0; Se pueden adoptar distintos mecanismos de consenso y parámetros de bloque con fines de diferenciación. Algunos tokens Layer0 sirven como un filtro antispam eficaz, ya que los usuarios deben apostar estos tokens antes de poder acceder a los ecosistemas asociados.
Cosmos es un protocolo de Capa 0, reconocido por su conjunto de herramientas de código abierto, compuesto por Tendermint, Cosmos SDK e IBC. Estas ofertas permiten a los desarrolladores construir sin problemas sus propias soluciones blockchain dentro de un entorno interoperable; La arquitectura mutualista permite que los componentes interactúen entre sí libremente. Esta visión colaborativa de un mundo virtual se ha hecho realidad en Cosmoshood, tal como fue acuñada con cariño por sus devotos seguidores, permitiendo que las redes blockchain prosperen de forma independiente pero existan colectivamente, encarnando el "Internet de Blockchain".
Otro ejemplo común es Polkadot.
Capa3
La Capa 3 es el protocolo que impulsa las soluciones basadas en blockchain. Generalmente denominada “capa de aplicación”, proporciona instrucciones para que los procesen los protocolos de Capa 1. Esto permite que las dapps, los juegos, el almacenamiento distribuido y otras aplicaciones creadas sobre una plataforma blockchain funcionen correctamente.
Sin estas aplicaciones, los protocolos de Capa 1 por sí solos tendrían una utilidad bastante limitada; La capa 3 es esencial para desbloquear su poder.
¿Capa4?
Layer4 no existe, las capas comentadas se conocen como las cuatro capas de blockchain, pero esto se debe a que empezamos a contar desde 0 en el mundo de la programación.
Conclusión
La escalabilidad de las redes blockchain depende en gran medida de su arquitectura y del conjunto de tecnologías que emplean. Cada capa de una red tiene un propósito importante al permitir un mayor rendimiento e interoperabilidad con otras cadenas de bloques. Los protocolos de Capa 1 forman la capa base o cadena de bloques principal, mientras que las cadenas laterales, los protocolos acumulativos y la Capa 0 brindan soporte adicional para el escalamiento.
Los protocolos de capa 3 proporcionan instrucciones que permiten a los usuarios acceder a aplicaciones creadas sobre todo el sistema. Juntos, todos estos elementos contribuyen a crear una poderosa infraestructura sin confianza capaz de manejar transacciones a gran escala de forma segura.