La escalabilidad ha sido un problema relacionado con la cadena de bloques Ethereum durante años, por lo que la próxima vez que escuche términos como Sidechains, Plasma, Channels o Rollups, ya no tendrá que preguntarse qué significan. Todas estas son soluciones propuestas para ayudar a Ethereum a escalar. Además, las llamadas soluciones Layer-2 se consideran ampliamente como potencialmente las claves para ayudar a Ethereum a escalar y reducir las tarifas de gas de Ethereum.

Después de todo, la congestión y las altas tarifas de Ethereum dan fe de que se ha convertido en víctima de su propio éxito. Secciones de su ecosistema como DEX y Yield Farming se han vuelto inaccesibles para el usuario promedio que solo puede pagar tarifas de gas moderadas.

Entonces, ¿qué están haciendo los desarrolladores de Ethereum sobre todo esto? Bueno, mucho en realidad, y vamos a tocar algunas de las soluciones propuestas más populares en este artículo.

Escalando Ethereum

Básicamente, hay dos formas de escalar una cadena de bloques. Uno es trabajar en la propia cadena principal para mejorar la capacidad de transacción. De eso se trata Ethereum 2.0. La otra forma es cambiar la forma en que las personas usan blockchain. En otras palabras, en lugar de poner todas las interacciones en la cadena principal, algunas pueden salirse de la cadena para aliviar la congestión.

Esa es una forma sencilla de diferenciar entre las soluciones de escalabilidad de Capa 1 y Capa 2. Por ejemplo, en una solución de Capa 2, el contrato inteligente en la cadena principal solo podría tener dos tareas: (a) procesar depósitos y retiros, y (b) verificar pruebas para garantizar que todo lo que sucede fuera de la cadena obedece las reglas. Y eso nos lleva a Sharding.

¿Qué es la fragmentación?

Sharding es la solución de escalabilidad de ETH 2.0 que tendrá lugar cuando Ethereum mueva su mecanismo de consenso de Prueba de trabajo (PoW) a Prueba de participación (PoS). Se trata de una actualización importante y compleja, y es una solución de Capa 1.

La fragmentación es una técnica que toma grandes porciones de trabajo computacional y las divide en partes más pequeñas llamadas “fragmentos”. Pero Sharding no sucederá de la noche a la mañana, ya que es solo una parte de la actualización más grande de Ethereum.

La buena noticia es que otras soluciones pueden quitar algo de presión a Ethereum ahora, lo que hace que la solución de Sharding sea menos urgente.

Soluciones de escalamiento de capa 2 de Ethereum

Cubriremos las siguientes soluciones de Capa 2 junto con sus diferentes fortalezas y debilidades.

• Cadenas laterales
• Canales estatales
• Plasma
• Acumuladores optimistas
• ZK-Rollups

Para comprender mejor Ethereum, asegúrese de tomar el curso Ethereum 101 en Ivan on Tech Academy.

¿Qué son las cadenas laterales?

Las cadenas laterales son cadenas de bloques independientes que se consideran más como un híbrido de Capa 2 y Capa 1. Eso se debe a que las soluciones de Capa 2 dependen de la seguridad de la cadena principal. Un Sidechain no hace eso porque tiene sus propias propiedades de seguridad. También emplea sus propios mecanismos de consenso para procesar transacciones.

Para entender las cadenas laterales, recuerde que la cadena de bloques Ethereum es la cadena principal. Entonces, si Ethereum es la cadena principal, entonces las cadenas laterales son como cadenas hermanas. Esencialmente, las cadenas laterales corren junto a la cadena principal. Además, estas cadenas de bloques pueden comunicarse entre sí para que los activos puedan moverse entre las cadenas.

Para crear una cadena lateral, los desarrolladores primero deben crear otra cadena de bloques y un mecanismo de consenso como PoW, PoS, Prueba de autoridad (PoA) o Prueba de participación delegada (dPoS).

A continuación, mover activos entre las cadenas de bloques requiere un contrato inteligente en Ethereum. Para llevar activos a Sidechain, los usuarios primero depositarían en un contrato inteligente de Ethereum y luego los volverían a crear en Sidechain. Para devolver los activos a Ethereum, es necesario eliminarlos de la cadena lateral y desbloquearlos una vez que estén de vuelta en Ethereum.

Pros y contras de la cadena lateral

Pros:

Lo bueno de Sidechains es que incluso si los usuarios realizan muchas transacciones, los únicos dos que ocurren en la cadena principal son el depósito y el retiro. Dado que las transacciones son menos costosas en la cadena lateral que en el propio Ethereum, el resultado es la escalabilidad.

Contras:

Sin embargo, hay algunos defectos con las cadenas laterales. Otorgar el poder de crear nuevos bloques trae el poder de dejar de producir bloques. Peor aún, las cadenas laterales otorgan a los operadores el poder de evitar que los usuarios retiren sus fondos. Para ver las cadenas laterales en acción, consulte Polygon (Matic) o xDai.

¿Qué son los canales estatales?

Piense en los canales estatales como una forma de realizar interacciones fuera de la cadena de bloques que normalmente estaría en la cadena de bloques. Por ejemplo, solo el elemento más importante de un juego de ajedrez se transmitiría a Ethereum en State Channels; ese sería el resultado.

Para demostrar cómo funcionan los canales estatales, usaremos los muy queridos personajes de Bob y Alice. Digamos que Alice vende a Bob su servicio de Internet y le cobra 10 centavos por megabyte. Pero en lugar de crear una transacción en la cadena principal para cada pago de megabyte, podrían usar un canal estatal.

Primero, Bob bloquea algo de ETH en un contrato inteligente para que todo funcione. A continuación, firma un mensaje fuera de la cadena (boleto) que dice que le ha pagado 10 centavos a Alice. Bob luego firma otro boleto que dice que pagó 20 centavos. Esto puede continuar hasta que concluyan su negocio. Digamos que Alice quiere cobrar cuando los pagos lleguen a $ 1. En ese momento, publica el ticket en la cadena principal. El contrato inteligente verifica ambas firmas, le paga a Alice la cantidad de $ 1 y devuelve el resto de Bob.

Canales estatales y pagos bidireccionales

Los canales estatales pueden manejar pagos bidireccionales entre dos partes como Alice y Bob, pero también pueden realizar transacciones con otros que tienen un canal abierto en común. Por ejemplo, si Bob tiene un canal abierto con Ted, Alice también puede interactuar con Ted.

Pero los canales son limitados. Entre otras cosas, no pueden enviar fondos fuera de la cadena a los no participantes. Además, si las cosas se vuelven más complejas que los pagos recurrentes, los participantes deben bloquear grandes cantidades de capital.

¿Qué es el plasma?

Esencialmente, Plasma se compone de árboles Merkle y contratos inteligentes. Esta combinación permite a Plasma crear cadenas secundarias ilimitadas, que son versiones más pequeñas de la cadena principal. Tenga en cuenta que los desarrolladores pueden construir varias cadenas en la parte superior de cada cadena secundaria para crear una estructura en forma de árbol. Las cadenas más pequeñas se denominan cadenas hijas o cadenas de plasma.

Las cadenas secundarias de Plasma solo necesitan interactuar periódicamente con la cadena principal para cosas como resolver disputas. Tenga en cuenta que las cadenas de plasma y las cadenas laterales son similares pero no lo mismo. Es importante comprender sus diferencias porque Sidechains y Plasma hacen promesas diferentes con respecto a la obtención de fondos.

Depósitos y retiros de plasma

Para realizar un depósito, un usuario envía el activo al contrato inteligente que administra la Cadena de Plasma. Plasma Chain asignará una identificación única al activo. Luego, un operador genera un lote de transacciones de Plasma que han recibido fuera de la cadena a intervalos.

Para retirar un activo, el contrato inicia un “período de impugnación”. Durante este tiempo, cualquiera puede usar las sucursales de Merkle para invalidar el retiro si puede probar que la salida es fraudulenta. Una vez finalizado el período de desafío, el usuario puede retirar el activo.

Una ventaja que Plasma tiene sobre State

Canales es que los requisitos de capital son mucho más bajos. Además, un usuario puede enviar activos a participantes que no forman parte del sistema.

Pros y contras del plasma

Pros:

Plasma es una buena solución para los pagos y es excelente para tratar con tokens no fungibles (NFT), porque cada unidad de un activo obtiene una identificación única. Además, las raíces de bloque son un “profesional” porque se comportan como “puntos de guardado” en la cadena de bloques. Uno de los problemas con Sidechains es que los mecanismos de consenso pueden dejar de producir bloques e incluso bloquear los fondos de los usuarios. Los usuarios de Plasma pueden recurrir a las raíces de bloques, por lo que si el mecanismo de consenso deja de crear bloques, los usuarios aún pueden reclamar a Ethereum para obtener sus fondos.

Contras:

El problema de la “salida masiva” es una de las mayores preocupaciones con Plasma. Si muchos usuarios salen de su cadena Plasma simultáneamente, podrían inundar la cadena raíz y congestionar la red. Cosas como la actividad fraudulenta o los ataques a la red podrían causar un éxodo masivo.

Otra “desventaja” de las cadenas de plasma es la falta de complejidad. Los usuarios no pueden realizar el mismo tipo de acciones complejas que en las cadenas laterales. Eso se debe a las precauciones necesarias para mantener seguros los fondos del usuario.

Al final del día, todo se reduce al hecho de que es imposible simular el entorno completo de Ethereum con Plasma o el sistema de canales, lo que nos lleva a los Rollups.

¿Qué son los paquetes acumulativos?

Hemos abordado algunas de las fortalezas y debilidades de las otras soluciones de escalabilidad. Lo que quieren los usuarios es una solución tan segura como Ethereum pero rápida y económica. Es por eso que los Rollups están de moda. Están en condiciones de cumplir y convertirse en el salvador de Ethereum por ahora y en el futuro previsible. Pero, ¿qué es exactamente esta tecnología Rollup y cómo funciona?

En primer lugar, se llaman Rollups porque acumulan transacciones y las encajan en un solo bloque. Afortunadamente, hacerlo alivia la red Ethereum de parte de su congestión y hace que las transacciones sean más rápidas y menos costosas. Los rollups también ayudan a la escalabilidad porque procesan transacciones fuera de la cadena principal.

El cofundador de Ethereum, Vitalik Buterin, declaró que las velocidades de transacción podrían aumentar en un factor de 100 con los Rollups. Eric Wall, CIO de Arcane Assets, dijo que espera que los rollups impulsen las velocidades de transacción hasta 2000-3000 por segundo.

Entonces, mientras los canales Plasma y State intentan mover tanto los datos como su computación fuera de la cadena, los problemas de seguridad que esto causa exigen que ambas soluciones dependan de lo que se llama “propietarios”. ¿Estás listo para aprender más sobre blockchain? Realice el curso Crypto for Beginners en Ivan on Tech Academy.

Los rollups mejoran las transacciones por segundo (TPS)

Por otro lado, los Rollups mueven el almacenamiento de estado y el cálculo fuera de la cadena, pero mantienen algunos de los datos en la cadena. Esto requiere algunos trucos de compresión para mejorar la eficiencia, y aunque el ancho de banda de la cadena principal aún limita la escalabilidad de los Rollups, aún conserva una proporción favorable.

Una estimación tiene una transferencia de token ERC-20 que cuesta 45,000 gas en Ethereum que cuesta menos de 300 gas con solo 16 bytes de espacio requeridos en cadena con un Rollup. Otras estimaciones predicen que los Rollups podrían incluso hacer 10,000 TPS una vez que Ethereum 2.0 Shards se active.

Trucos de compresión de rollups y datos en cadena

Este tipo de números solo pueden ser posibles gracias a una codificación superior y algunos trucos de compresión inteligentes. La compresión es fundamental porque, sin ella, se estima que los Rollups solo mejoran 10 veces la escalabilidad de la cadena principal.

Poner datos en cadena también es clave. Los operadores fuera de línea o los actores malintencionados no pueden causar daños o retrasos como pueden hacerlo con las otras soluciones. Además, los Rollups no sufren la necesidad de asignar activos a los propietarios. Los desarrolladores pueden incluso ejecutar una máquina virtual Ethereum (EVM) dentro de un paquete acumulativo. Este avance hace posible que los desarrolladores migren sus dApps a Rollups sin ningún código nuevo, por lo que puede ver por qué Vitalik y la comunidad de Ethereum están tan entusiasmados con los Rollups.

Una gran pregunta con respecto a las soluciones de Capa 2 es, “¿quién controla las salidas? Con los Rollups, las salidas están bajo el control de la Capa 1, y esa es la cadena de bloques Ethereum. Si bien Google puede usar el eslogan” Don’t Be Evil “, Los paquetes acumulativos adoptan un enfoque de “No puede ser malvado” cuando se trata de proteger su sistema contra el fraude.

Cómo funcionan los paquetes acumulativos

La versión corta es que un contrato inteligente en cadena mantiene una raíz estatal con cosas como los saldos de la cuenta y el código del contrato dentro del paquete acumulativo. Un lote es una colección comprimida de transacciones. Cuando un usuario publica un lote con la raíz del estado anterior y la nueva raíz del estado con las transacciones procesadas, el contrato inteligente se asegura de que todo coincida. Luego, cambiará la raíz del estado anterior a la raíz del nuevo estado.

La siguiente pregunta es cómo evitar que un defraudador envíe una raíz posterior al estado que transfiera convenientemente los activos dentro del Rollup a sí mismo. La solución a este problema potencial es lo que ha dividido a los Rollups en dos campos diferentes.

¿Qué es un ZK-Rollup?

El paquete acumulativo de pruebas de conocimiento cero utiliza pruebas de validez. Esto significa que cada lote incluye una prueba de conocimiento cero (SNARK). El SNARK es una prueba criptográfica que demuestra que la raíz posterior al estado es correcta después de ejecutar el lote. Además, la verificación en cadena es rápida independientemente del tamaño del cálculo.

Los operadores deben generar un SNARK para cada transición de estado, y esto será verificado por el contrato inteligente en la cadena principal. Eso significa que los operadores no pueden robar los fondos. Tampoco pueden dañar el estado Rollup, por lo que no se necesitan monitores. Los fondos de los usuarios están garantizados una vez que se verifica un bloqueo, incluso si los operadores no cooperan.

Además, ZK-Rollups tiene dos tipos de usuarios: transactores y retransmisores. Los comerciantes crean y difunden su transferencia a la red. Los retransmisores crean un resumen al recopilar una gran cantidad de transferencias y acumularlas. Los retransmisores tienen la tarea de generar la prueba SNARK. Cualquiera que desee ser un retransmisor puede hacerlo una vez que haya apostado su vínculo. Este requisito anima al relevista a jugar con claridad y no manipular los Rollups.

Pros y contras de ZK Rollups

Pros:

Tarifas reducidas por transferencia
Más rápido que los paquetes acumulativos de plasma y optimistas (ver más abajo)
Menos datos significa mayor rendimiento y escalabilidad
Sin verificación de juegos fraudulentos (como Optimistic Rollups), lo que puede causar retrasos en los retiros

Contras:

• La configuración inicial promueve la centralización
• La computación cuántica podría plantear futuras amenazas de piratería

¿Qué es un resumen optimista?

Optimistic Rollups son primos cercanos de ZK-Rollups y han superado las limitaciones que obstaculizaron Plasma, Sidechains y State Channels en el pasado.

Los productores de bloques acumulan transacciones y publican los datos en la Capa 1 con una firma. Todos asumen que la transición de estado es correcta, que recuerda cómo los tribunales de los Estados Unidos presumen que sus ciudadanos son inocentes hasta que se demuestre su culpabilidad.

Pero cuando se publica una transición de estado incorrecta, los operadores y los usuarios pueden revertir el bloqueo incorrecto y cortar el vínculo de cualquier operador malintencionado. Además, para evitar que los operadores censuren a alguien, el contrato inteligente acepta transacciones directamente de los usuarios. Incluso un operador deshonesto no puede evitar que un usuario salga legítimamente con sus fondos.

Esta es una gran mejora con respecto a las cadenas laterales, donde los mineros o validadores podrían robar los fondos de un usuario. Con Optimistic Rollups, los denunciantes pueden detectar y denunciar el fraude simplemente revisando los datos disponibles en la Capa 1.

Pros y contras de los rollups optimistas

Pros:

• Compatible con Turing-completo / EVM.
• 200 a 2000 transacciones por segundo frente a las 10 transacciones de Ethereum por segundo
• Mejor experiencia de usuario

Contras:

• Rendimiento limitado en comparación con ZK Rollups
• Problemas de seguridad adicionales
• Paquetes acumulativos optimistas frente a acumulados ZK

Existen algunas compensaciones complejas al decidir entre estos paquetes acumulativos. Un truco de compresión que hace ZK Rollups es dejar partes de una transacción fuera de la cadena si no es relevante para la actualización del estado. Los paquetes acumulativos optimistas no pueden hacer esto porque es posible que los datos deban verificarse más adelante en un lugar a prueba de fraude.

Los paquetes acumulativos optimistas funcionan asumiendo que todo está bien hasta que un denunciante informa lo contrario, mientras que los paquetes acumulativos ZK no hacen tales suposiciones. Utilizan matemáticas y criptografía complejas para verificar que todo esté bien.

Con todo, los Optimistic Rollups son una opción prometedora a corto plazo porque ofrecen a los desarrolladores una forma fácil de migrar sus dApps, lo que permite a Ethereum hacer frente a la creciente demanda mientras trabaja hacia ETH 2.0.

Los paquetes acumulativos de ZK son la solución más sofisticada. Por ahora, puede realizar transferencias de tokens, pero la implementación de contratos inteligentes de propósito general llevará más tiempo. ZK Rollups también solucionará algunos de los problemas con Optimistic Rollups, como reducir los tiempos de retiro a unos pocos minutos y permitir transacciones rápidas y salidas en cantidades casi ilimitadas.

Sin embargo, en general, Optimistic Rollups significa buenas noticias para ZK Rollups. Los paquetes acumulativos optimistas ayudarán a preparar el ecosistema para este movimiento masivo de escalamiento de capa 2 que implicará cambios en dApps, oráculos, billeteras e incluso en los hábitos de los usuarios. Esto le dará a ZK Rollups el tiempo que necesita para evolucionar y madurar.

Proyectos que utilizan acumulaciones

Algunas plataformas y protocolos de renombre ya están comenzando a integrar Rollups o al menos a probarlos, en caso de que se lo pregunte. Cuando estos proyectos se pongan en marcha, seguramente darán a otros la confianza para subir a bordo del tren Rollup.

• Optimismo (acumulaciones optimistas)

Chainlink, Maker, Synthetix y Uniswap.

• Matter Labs / zkSync (acumulaciones de ZK)

1 pulgada, Aave, Balancer, Curve y Loopring.

• StarkWare (paquetes acumulativos de ZK)

dYdX y DiversiFi.

Conclusión

Felicitaciones por completar este largo artículo sobre escalabilidad y soluciones Layer-2. Ahora, probablemente estés pensando, “¿qué puedo hacer con toda esta información?” Bueno, por un lado, si usted es un inversionista que busca proyectos con futuro, puede elegir las soluciones Layer-2 que le parezcan más viables y comenzar a investigar plataformas que comenzarán a implementarlas.

El rostro de la franquicia de Ethereum, Vitalik Buterin, admite Optimistic Rollups a corto plazo y ZK Rollups a largo plazo. Con todo todavía en una etapa inicial y el desarrollo avanzando rápidamente, considérese ya un paso adelante con esta introducción.

Por otro lado, si es un desarrollador, puede decidir cuál de las soluciones anteriores le interesa más y comenzar a desarrollar sus habilidades para satisfacer las próximas demandas de los futuros empleadores. La mejor manera de hacerlo es inscribirse en Ivan en Tech Academy y convertirse en desarrollador de blockchain. ¿Que estas esperando? ¡Empiece hoy!

Autor: MindFrac