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La popularidad de las criptomonedas y blockchain está creciendo exponencialmente, al igual que la cantidad de usuarios y transacciones. Incluso una tecnología tan revolucionaria como blockchain siempre ha tenido un problema de escalabilidad: la capacidad del sistema para crecer y satisfacer la creciente demanda. Las redes públicas de blockchain, que son altamente descentralizadas y seguras, a menudo tienen dificultades para lograr un alto rendimiento.
Esto a menudo se conoce como el trilema de blockchain, que establece que en un sistema descentralizado es prácticamente imposible alcanzar simultáneamente niveles igualmente altos de descentralización, seguridad y escalabilidad. En realidad, las redes blockchain sólo pueden proporcionar dos de los tres factores.
Afortunadamente, hay miles de entusiastas y expertos trabajando para crear soluciones escalables. Algunas de estas soluciones tienen como objetivo cambiar la arquitectura de la cadena de bloques principal (primera capa), mientras que otras apuntan a los protocolos de segunda capa que se ejecutan sobre la red principal.
Introducción
Dada la gran cantidad de blockchains y criptomonedas, es posible que ni siquiera sepas si estás trabajando en una cadena de primer o segundo nivel. Ocultar la complejidad de blockchain tiene sus beneficios, pero siempre es importante comprender el sistema en el que está trabajando e invirtiendo. En este artículo, cubriremos las diferencias entre las cadenas de bloques de capa 1 y 2, así como las diferentes soluciones de escalado.
¿Qué son las blockchains de primer y segundo nivel?
El término "Capa Uno" se refiere a la capa base de la arquitectura blockchain. Esta es la estructura básica de una red blockchain, ejemplos de los cuales son Bitcoin, Ethereum y BNB Chain. La segunda capa se refiere a redes construidas sobre otras cadenas de bloques. Es decir, si Bitcoin es el primer nivel, entonces Lightning Network que se ejecuta encima de él es el segundo.
Las mejoras de escalabilidad en una red blockchain también se pueden dividir en soluciones de capa 1 y capa 2. Las soluciones de Capa 1 modifican las reglas y mecanismos de la cadena de bloques original, mientras que las soluciones de Capa 2 utilizan una red paralela externa para facilitar las transacciones fuera de la red principal.
Por qué la escalabilidad de blockchain es importante
Imagine que se está construyendo una nueva carretera entre una ciudad importante y sus suburbios en rápido crecimiento. A medida que aumenta la congestión en las carreteras y se produce congestión (especialmente durante las horas pico), el tiempo promedio de viaje desde el punto A al punto B puede aumentar significativamente. Esto se debe a la infraestructura vial limitada y al aumento de la densidad del tráfico.
¿Qué pueden hacer las autoridades para aumentar la velocidad de esta ruta y reducir la congestión? Por ejemplo, podría ampliar la propia autopista y agregar carriles adicionales a cada lado de la carretera. Sin embargo, esto no siempre es práctico debido a los altos costos y los posibles problemas para quienes ya utilizan la autopista. Alternativamente, se podrían considerar varios enfoques que no impliquen cambios en la infraestructura subyacente, como la construcción de carreteras adicionales o incluso la instalación de una línea de tren ligero a lo largo de una carretera.
En el contexto de la tecnología blockchain, esta columna vertebral representa la primera capa (la red principal), y las carreteras adicionales son las soluciones de la segunda capa (una red secundaria para aumentar el rendimiento general).
Bitcoin, Ethereum y Polkadot se consideran cadenas de bloques de nivel 1 o base. Procesan y registran transacciones para sus respectivos ecosistemas y tienen su propia criptomoneda, que normalmente se utiliza para pagar servicios y realizar otras tareas. Polygon es un ejemplo de una solución de escalado de capa 2 para Ethereum. La red Polygon envía periódicamente puntos de control a la red principal de Ethereum para actualizar su estado.
El elemento más importante de blockchain es el rendimiento, un indicador de la velocidad y eficiencia del procesamiento de transacciones durante un cierto período de tiempo. A medida que aumenta el número de usuarios y el número de transacciones simultáneas, el trabajo en la cadena de bloques de primer nivel puede volverse muy lento y costoso. Esto es especialmente cierto para las cadenas de bloques de capa 1 que utilizan Prueba de trabajo en lugar de Prueba de participación.
Problemas actuales del primer nivel.
Bitcoin y Ethereum son ejemplos de redes de capa 1 con problemas de escala. Proporcionan seguridad mediante un modelo de consenso distribuido, lo que significa que todas las transacciones son verificadas por múltiples nodos antes de la confirmación. Los llamados nodos de minería compiten para resolver un complejo rompecabezas computacional, y los mineros exitosos reciben recompensas en la criptomoneda nativa de la red.
En otras palabras, las transacciones requieren una verificación independiente de múltiples nodos para confirmarse. Esta es una forma eficaz de registrar y registrar datos verificados en la cadena de bloques y, al mismo tiempo, reducir el riesgo de ataques de actores maliciosos. Sin embargo, tan pronto como la red crece a la escala de Ethereum o Bitcoin, la necesidad de aumentar el rendimiento se vuelve cada vez más urgente. Durante los períodos de congestión de la red, los tiempos de confirmación y las tarifas de transacción aumentan.
Cómo funcionan las soluciones de escalamiento de nivel 1
Hay varias opciones para aumentar el rendimiento de las cadenas de bloques de capa 1. En el caso de las cadenas de bloques con un mecanismo de Prueba de trabajo, cambiar a Prueba de participación puede ayudar a aumentar la cantidad de transacciones por segundo (TPS) procesadas, así como a reducir las tarifas de procesamiento. Sin embargo, no existe consenso en la comunidad criptográfica con respecto a los beneficios y resultados a largo plazo del uso de Prueba de Participación.
Las decisiones de escalamiento en redes de Capa 1 generalmente las implementa el equipo de desarrollo del proyecto. Dependiendo de la solución, la comunidad necesitará un hard fork o un soft fork de la red. Algunos cambios menores son compatibles con versiones anteriores, como la actualización SegWit de Bitcoin.
Los cambios más significativos, como aumentar el tamaño del bloque de Bitcoin a 8 MB, requieren una bifurcación dura. Como resultado, se crean dos versiones de blockchain: una con la actualización y otra sin ella. Otra opción para aumentar la capacidad de la red es la fragmentación. Permite dividir las operaciones de blockchain en varias secciones pequeñas para procesar datos simultáneamente en lugar de secuencialmente.
Cómo funcionan las soluciones de escalamiento de capa 2
Como dijimos anteriormente, las soluciones de segunda capa se basan en redes secundarias que operan en paralelo o independientemente de la cadena principal.
Acumulados
Los rollups de conocimiento cero (el tipo más común) agregan transacciones fuera de la cadena de segunda capa y las envían como una sola transacción en la red principal. Estos sistemas utilizan pruebas de validez para verificar las transacciones. Los materiales se almacenan en la cadena de origen con un acuerdo de contrato inteligente, y el contrato inteligente verifica que la implementación se esté realizando correctamente. Esto proporciona la seguridad de la red original con los beneficios de un paquete acumulativo que requiere menos recursos.
cadenas laterales
Las cadenas laterales son redes blockchain independientes con sus propios conjuntos de validadores. Es decir, el contrato inteligente de conexión en la cadena principal no verifica la validez de la red de la cadena lateral. Por lo tanto, los usuarios deben confiar en la confiabilidad de la cadena lateral, que puede controlar los activos en la cadena original.
Canales de estado
Un canal estatal es un medio de comunicación bidireccional entre los participantes de una transacción. Las partes aíslan parte de la cadena de bloques principal y la conectan a un canal de transacciones fuera de la cadena. Esto generalmente se hace mediante un contrato inteligente o multifirma previamente acordado. Luego, las partes ejecutan una transacción o un lote de transacciones fuera de la cadena sin transmitir inmediatamente los datos de la transacción al libro de órdenes distribuido subyacente (es decir, la cadena principal). Una vez que se han completado todas las transacciones de un conjunto, el "estado" final del canal se transmite a la cadena de bloques para su confirmación. Este mecanismo permite velocidades de transacción más rápidas y aumenta el rendimiento general de la red. Soluciones como Bitcoin Lightning Network y Raiden de Ethereum operan en canales estatales.
Cadenas de bloques anidadas
Esta solución se basa en un conjunto de cadenas secundarias que se encuentran encima de la cadena de bloques principal. Las cadenas de bloques anidadas funcionan de acuerdo con las reglas y parámetros de la cadena "principal". La cadena principal no interviene en la ejecución de transacciones y su papel se limita a resolver disputas cuando sea necesario. El trabajo diario se delega a cadenas "secundarias", que procesan transacciones fuera de la cadena y las devuelven a la cadena principal. Un ejemplo de una solución blockchain anidada de capa 2 es el proyecto Plasma de OmiseGO.
Limitaciones de las soluciones de escalamiento de nivel 1 y 2
Las soluciones tanto del primer como del segundo nivel tienen sus ventajas y desventajas. Trabajar con la primera capa puede proporcionar las soluciones más efectivas para mejoras de protocolos a gran escala, pero requerirá la aprobación del validador para los cambios a través de una bifurcación dura.
En algunos casos, es posible que los validadores no estén dispuestos a aceptar estos cambios, como cuando se pasa de Prueba de trabajo a Prueba de participación. Los mineros perderán ingresos por esta transición a un sistema más eficiente, lo que eliminará su incentivo para mejorar la escalabilidad.
La segunda capa proporciona una forma más rápida de aumentar la escalabilidad. Sin embargo, algunos métodos pueden debilitar la seguridad de la cadena de bloques original. Los usuarios confían en redes como Ethereum y Bitcoin por su estabilidad y confiabilidad probada en el tiempo. Al eliminar algunos aspectos de la primera capa, tenemos que confiar en el equipo y la red de la segunda capa para lograr eficiencia y seguridad.
¿Qué sucede después del primer y segundo nivel?
Una de las principales preguntas es ¿por qué necesitamos soluciones de segundo nivel si las de primer nivel se están volviendo más escalables? Se están mejorando las cadenas de bloques existentes y se están creando nuevas redes con alta escalabilidad. Sin embargo, mejorar la escalabilidad de sistemas grandes llevará mucho tiempo y el éxito no está garantizado. Es probable que las redes de Capa 1 se centren en la seguridad y permitan que las redes de Capa 2 adapten sus servicios a necesidades específicas.
De todos modos, las grandes cadenas como Ethereum seguirán dominando debido a su gran base de usuarios y comunidad de desarrolladores. Sin embargo, su conjunto amplio y descentralizado de validadores y su sólida reputación proporcionan una base sólida para soluciones específicas de capa 2.
Resumen
Desde la llegada de las criptomonedas, la búsqueda de una mejor escalabilidad ha llevado al surgimiento de un enfoque doble con mejoras de primer nivel y soluciones de segundo nivel. Si tiene una cartera diversa de criptomonedas, es muy probable que ya esté trabajando con redes de capa 1 y de capa 2. Ahora conoce las diferencias entre ellos, así como los diferentes enfoques para escalar.