Escalabilidad de blockchain
La estructura subyacente de las redes descentralizadas de blockchain se enfrenta actualmente a un desafío único llamado el trilema de blockchain: el acto de equilibrio entre descentralización, seguridad y escalabilidad en la infraestructura de blockchain.
La descentralización de Blockchain se refiere a la distribución significativa de la potencia informática y el consenso en toda la red. Mientras que la seguridad refleja las defensas del protocolo blockchain contra actores maliciosos y ataques cibernéticos. Ambos se consideran indispensables para el funcionamiento de una red blockchain.
Escalabilidad, se refiere a la capacidad de una red blockchain para soportar un alto rendimiento de transacciones y crecimiento futuro. La escalabilidad es importante porque representa la única forma en que las redes blockchain pueden competir razonablemente con plataformas centralizadas, con tiempos de liquidación rápidos.
Una comparación comúnmente utilizada para señalar brechas en la escalabilidad es que Bitcoin procesa entre 4 y 7 transacciones por segundo (TPS). Por otro lado, Visa procesa miles de TPS. Para competir con estos sistemas existentes, la tecnología blockchain debe igualar o superar este alto nivel de escalabilidad.
Las soluciones de escalamiento Capa 1 y Capa 2 nacieron para superar estos problemas.
Conceptos básicos de Capa 1 y Capa 2
Capa-1 (Capa 1) se refiere a una cadena de bloques subyacente como Bitcoin, Ethereum.
La Capa 2 (Capa 2) es una capa de red superpuesta sobre las cadenas de bloques de plataformas como Lightning Network, Polygon... que se puede usar con la cadena de bloques de capa 1.
Solución de extensión de capa 1
Las soluciones de escalamiento de Capa 1 mejoran la capa base del propio protocolo blockchain para mejorar la escalabilidad.
Así es como funciona la capa 1: las soluciones de capa 1 cambian directamente las reglas del protocolo para aumentar la capacidad y la velocidad de las transacciones, al tiempo que admiten más usuarios y datos.
Las soluciones de escalado de Capa 1 pueden implicar requisitos como aumentar la cantidad de datos contenidos en cada bloque o aumentar la velocidad a la que se confirman los bloques, para aumentar el rendimiento general de la red.
Dos soluciones populares de capa 1 son:
Cambiar el protocolo de consenso
fragmentación
Cambiar el protocolo de consenso
La prueba de trabajo (PoW) es un protocolo de consenso que se utiliza actualmente en cadenas de bloques populares como Bitcoin. Aunque PoW es seguro, es lento. Es por eso que muchas cadenas de bloques nuevas favorecen un mecanismo de consenso de prueba de participación (PoS).
En lugar de exigir que los mineros resuelvan algoritmos criptográficos utilizando potencia informática como en PoW, los sistemas PoS procesan y validan nuevos bloques de datos de transacciones en función de los participantes que apuestan activos hipotecarios dentro de la red.
Ethereum 2.0 hará la transición a PoS, lo que se espera que aumente significativamente la capacidad de la red, al tiempo que aumenta la descentralización y protege la seguridad de la red.
fragmentación
La fragmentación es un mecanismo adaptado de bases de datos distribuidas que se ha convertido en una de las soluciones de escalado de capa 1 más populares.
La fragmentación implica dividir el estado de toda la red blockchain en conjuntos de datos separados llamados "fragmentos". Estos segmentos son procesados simultáneamente en paralelo por la red, lo que permite realizar un trabajo secuencial en múltiples transacciones.
Además, cada nodo se asigna a un fragmento específico, en lugar de mantener una copia completa de la cadena de bloques. Los fragmentos individuales proporcionan pruebas a la cadena principal e interactúan entre sí para compartir direcciones, saldos y estados comunes mediante protocolos de comunicación entre fragmentos.
Ethereum 2.0 es un protocolo blockchain de alta gama que está explorando fragmentos, junto con Zilliqa, Tezos y Qtum.
Solución de expansión de capa 2
La capa 2 se refiere a una red o tecnología que opera sobre un protocolo blockchain subyacente, para mejorar la escalabilidad y eficiencia de blockchain.
Una solución de escalamiento de capa 2 implica transferir una parte de la carga de transacciones del protocolo blockchain a una arquitectura de sistema adyacente, que luego procesa e informa a la cadena de bloques principal. De este modo, la capa base de la cadena de bloques está menos congestionada y, en última instancia, es más escalable.
Las soluciones de Capa 2 incluyen:
cadena de bloques anidada
Canal estatal.
Cadena lateral.
Cadenas de bloques anidadas
Una cadena de bloques anidada es esencialmente una cadena de bloques dentro, o mejor dicho, sobre otra cadena de bloques. La arquitectura de cadena de bloques anidada normalmente implica una cadena de bloques principal, que establece los parámetros para una red más amplia. Mientras que la ejecución se lleva a cabo en una red interconectada de cadenas secundarias.
Se pueden construir múltiples niveles de blockchain sobre una cadena principal, y cada nivel utiliza una conexión padre-hijo. El subproceso principal delega el procesamiento a los subprocesos secundarios y devuelve los resultados al subproceso principal al finalizar. La cadena de bloques subyacente no participa en las funciones de red de la cadena secundaria, a menos que sea necesaria una resolución de disputas.
Distribuir el trabajo según este modelo reduce la carga de procesamiento en la cadena principal para mejorar la escalabilidad exponencialmente. El proyecto OMG Plasma es un ejemplo de una infraestructura blockchain anidada de capa 2, que se utiliza sobre el protocolo Ethereum de capa 1 para facilitar transacciones más rápidas y económicas.
canal estatal
Los canales estatales facilitan la comunicación bidireccional entre la cadena de bloques y los canales de transacciones fuera de la cadena y mejoran la capacidad y velocidad generales de las transacciones.
Un canal de estado no requiere confirmación por parte de los nodos de red de capa 1. En cambio, es un recurso adyacente a la red que se bloquea mediante un mecanismo multifirma o contrato inteligente.
Cuando se completa una transacción o una serie de transacciones en un canal estatal, el "estado" final del "canal" y todas sus transiciones inherentes se registran en la cadena de bloques subyacente. Liquid Network, Celer, Bitcoin Lightning y Raiden Network de Ethereum son ejemplos de canales estatales.
En el equilibrio entre el trío Blockchain, el canal estatal de sacrificio debe sacrificar cierto grado de descentralización para lograr una mayor escalabilidad.
Cadena lateral
Una cadena lateral es una cadena de transacciones adyacentes a la cadena de bloques que a menudo se utiliza para transacciones por lotes grandes. Las cadenas laterales utilizan un mecanismo de consenso independiente (es decir, separado de la cadena original) que puede optimizarse en términos de velocidad y escalabilidad.
Con la arquitectura de cadena lateral, la función principal de la cadena principal es mantener la seguridad general, confirmar los registros de transacciones en lotes y resolver disputas. Las cadenas laterales se distinguen de los canales estatales de varias formas integradas.
En primer lugar, las transacciones de la cadena lateral no son secretas, sino que se registran públicamente en el libro mayor. Además, una violación de la seguridad de la cadena lateral no afecta a la cadena principal ni a otras cadenas laterales. Configurar una cadena lateral puede requerir un esfuerzo significativo, ya que la infraestructura a menudo se construye desde cero.
Ventajas de 2 soluciones
Layer-1 no necesita agregar nada sobre la arquitectura existente.
Layer-2 no interfiere con el protocolo blockchain subyacente. Soluciones de capa 2, como canales estatales y especialmente Lightning Network, para hacer posibles múltiples microtransacciones sin perder tiempo verificando a los mineros y pagando tarifas de transacción innecesarias.
El problema existe para ambas soluciones.
Hay dos problemas importantes con las soluciones de escalabilidad de capa 1 y capa 2.
En primer lugar, existen dificultades para agregar estas soluciones a los protocolos existentes.
Tanto Ethereum como Bitcoin tienen capitalizaciones de mercado de miles de millones de dólares. Cada día se negocian millones de dólares. Es por eso que no tiene sentido agregar código innecesario y complicaciones a la experimentación con estos protocolos, experimentando con mucho dinero.
En segundo lugar, incluso si crea un protocolo desde cero que incorpore estas técnicas, es posible que aún no resuelvan el dilema de la escalabilidad.
El término "tríada de escalabilidad" fue acuñado por el fundador de Ethereum, Vitalik Buterin. Ésa es la compensación que los proyectos blockchain deben hacer al decidir cómo optimizar su arquitectura, equilibrando las siguientes tres propiedades: descentralización, seguridad y escalabilidad.
Por ejemplo: Bitcoin quiere optimizar la seguridad y la descentralización, por lo que tiene que comprometer la escalabilidad.
Solución para resolver
La solución es crear un protocolo desde cero con estas soluciones integradas. Además, también puede resolver el dilema de la escalabilidad.
El ganador del Premio Turing, Silvio Micali, está construyendo un proyecto llamado "Algorand", que intenta hacer exactamente eso. Algorand utiliza un protocolo de consenso llamado prueba pura de participación (PPoS).
En PPoS:
Los líderes y verificadores seleccionados (SV) se eligen de cada paso del Acuerdo Bizantino.
El costo computacional al que se enfrenta un usuario sólo está relacionado con la generación y verificación de firmas, así como con operaciones simples de conteo.
El costo no depende de la cantidad de usuarios seleccionados para cada bloque. Este número es constante y no se ve afectado por el tamaño de toda la red.
El aumento de la potencia informática mejora directamente el rendimiento, lo que hace que Algorand sea perfectamente escalable. Esto significa que a medida que la red aumente de tamaño, mantendrá altas velocidades de transacción sin incurrir en costos adicionales.
Concluir
La escalabilidad es la principal razón que impide la adopción generalizada de las criptomonedas. Para garantizar que las criptomonedas sean lo suficientemente escalables y rápidas para las transacciones diarias, necesitamos protocolos creados específicamente para resolver este problema.
Las soluciones de escalado de capa 1 y capa 2 son dos caras de la misma moneda de criptomoneda. Son estrategias diseñadas para hacer que las redes blockchain sean más rápidas y respondan mejor a una base de usuarios en rápido crecimiento.
Estas estrategias tampoco son mutuamente excluyentes. Muchas redes blockchain están explorando una combinación de soluciones de escalamiento de capa 1 y capa 2 para lograr una mayor escalabilidad, sin sacrificar la seguridad ni la descentralización total.
Fuente: Compilado (Gemini-Cryptopedia, Petro Wallace)