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lunes, septiembre 20, 2021

Desglosando ETH 2.0 – Ethereum Layer-2 y la escalabilidad explicada

Como probablemente sepa, estamos al borde de una revolución Ethereum, conocida coloquialmente como ETH 2.0. Esta actualización traerá muchas innovaciones al popular protocolo Ethereum.

Hemos cubierto dos de los cambios más importantes, Casper y Sharding, en detalle antes. En esta guía, cubriremos otra innovación emocionante que dará un impulso significativo a la escalabilidad general: la escala de capa 2 de Ethereum.

Ethereum layer-2: resolviendo el problema de escalabilidad

Numerosas fuentes han documentado ampliamente los problemas de escalabilidad de Ethereum. Las criptomonedas descentralizadas son intrínsecamente no escalables debido a sus problemas de diseño. Ethereum realiza alrededor de 25 transacciones por segundo, lo cual es bastante abismal pero aún ligeramente mejor que Bitcoin, que solo puede hacer siete transacciones por segundo.

Este bajo rendimiento de transacciones se debe a la cantidad de tiempo que se tarda en validar y colocar una transacción dentro del bloque.

Problemas de diseño de Ethereum

El proceso de validación y cumplimiento de transacciones es extremadamente secuencial en Ethereum. Por ejemplo:

  • Si desea enviar a alguien 1 ETH, primero tendrá que esperar en el mempool.
  • Después de eso, los mineros recogen la transacción del mempool y verifican la validez de la transacción.
  • Después de eso, pusieron las transacciones en el bloque.
  • En Ethereum, se extrae un bloque cada 15 segundos, lo que significa que cada transacción requiere 15 segundos para ser validada.

Ahora, estos son solo mecánicos teóricos. Todavía no hemos considerado el factor “gas”. En pocas palabras, “gas” es una métrica que se utiliza para decidir cuántas tarifas se necesitarían para ejecutar una transacción en particular. Estas tarifas de gas son cobradas por el minero, quien luego procede a agregar la transacción. Aquí es donde nos topamos con nuestro próximo cuello de botella.

El problema del gas

El gráfico anterior muestra el precio promedio de la gasolina desde noviembre de 2019. Si bien el precio promedio es bastante constante, hay algunos picos notables en el precio. Esto es digno de mención porque necesita poner una cierta cantidad de gas dentro de sus transacciones para incentivar a los mineros a ponerlos dentro de sus bloques. Es por eso que los usuarios más ricos pueden inflar sus transacciones con altas tarifas de gas y obtener más preferencia de los mineros.

Por lo tanto, si solo paga el precio estándar del gas, su transacción puede demorar entre 15 segundos y 5 minutos en procesar una transacción.

Tasa de bloqueo huérfano

Los bloques huérfanos son bloques vacíos en la cadena de bloques que no contienen ningún dato. Algunos de los mejores grupos de minería en Ethereum también terminan teniendo una tasa de bloqueo huérfano del 1-2%. Estos bloques vacíos crean un retraso adicional en nuestras transacciones, lo que reduce la probabilidad de que se incluyan en un bloque. Como usuario, la peor parte de esta experiencia es que su transacción puede retrasarse por factores completamente fuera de su control.

Protocolo Ethereum Layer-2: escalar las cosas

La falta de escalabilidad es el mayor obstáculo para la adopción generalizada. Después de todo, ¿por qué las personas optarán por realizar transacciones con criptomonedas cuando no pueden disfrutar de un cumplimiento instantáneo? Esto también lo hace muy poco práctico para las microtransacciones. P.ej. Imagina que tienes un acuerdo con tu lechero en el que le pagas 25 centavos por cada litro de leche entregado todos los días. Ahora, digamos que quieres que tu relación sea completamente digital y realizar los pagos solo con criptomonedas. Esto será un problema porque las tarifas de gas asociadas con cada microtransacción lo harán muy poco práctico.

Hay otro gran problema que debemos considerar.

La cadena de bloques Ethereum subyacente no está bien equipada para manejar contratos inteligentes de alto valor. De hecho, hemos visto esta evolución de primera mano con el fiasco de los cryptokitties. El juego de cryptokitties se hizo tan popular que la cadena de bloques subyacente simplemente no podía hacer frente a la demanda. Como tal, Ethereum se hinchó y la cantidad de transacciones pendientes se disparó.

ETH Layer 2: diferencia entre la capa 1 y la capa 2

Entonces, como puede imaginar, necesitábamos resolver el problema de escalabilidad lo más rápido posible. La comunidad criptográfica en su conjunto está trabajando en dos escuelas de técnicas: la capa 1 y la capa 2.

  • Capa 1: estas son técnicas que funcionan en la capa base de la propia cadena de bloques. Eth 2.0 traerá escalabilidad de capa 1 con fragmentación.
  • Capa 2: las técnicas que funcionan en la parte superior de la cadena subyacente son las técnicas de capa 2 de ETH.

Protocolo Ethereum Layer-2: ¿Por qué usarlo?

Uno de los mayores problemas que enfrentan Bitcoin y Ethereum es la hinchazón de la cadena de bloques. A medida que más y más usuarios ingresen al espacio criptográfico, la cantidad de transacciones realizadas solo aumentará. Esto inflará la cadena de bloques, lo que dificultará que los nodos individuales descarguen y mantengan toda la cadena. Como tal, los nodos deberán invertir en hardware costoso para almacenar los datos adicionales.

Una posible solución aquí para aumentar el tamaño del bloque en sí. Sin embargo, el debate sobre el tamaño del bloque puede ser muy largo y prolongado, dividiendo a la comunidad en el proceso, como hemos visto con Bitcoin y Bitcoin Cash.

Esta es la razón por la que ETH 2.0 busca delegar operaciones más complejas al protocolo de capa 2, manteniendo la cadena de bloques base lo más libre de actividad posible. La escalabilidad de la capa 2 de Ethereum se puede lograr con los siguientes métodos:

  • Raiden.
  • Plasma.

Raiden: protocolo de capa 2 ETH

Raiden es similar a la red Lightning de Bitcoin en el sentido de que también son canales estatales HTLC. Puede pensar en los canales estatales como un canal de comunicación bidireccional entre usuarios. Esto permite que la red realice transacciones estándar dentro de la cadena, fuera de la cadena. Esto es especialmente útil para las microtransacciones, ya que brinda a los usuarios una forma de realizarlas sin tener que comprometer todas y cada una de ellas con la cadena de bloques

Ahora, esto nos lleva a la siguiente pregunta …

Ethereum layer-2 con canal de estado fuera de la cadena: ¿cómo funciona?

  • Una parte del estado de la cadena de bloques está bloqueada y segregada por un contrato inteligente o una firma múltiple.
  • Las condiciones que rigen estos canales estatales son previamente acordadas por los participantes.
  • Los participantes interactúan directamente entre sí sin tener que enviar nada a los mineros en el ínterin.
  • La condición que dicta cuándo se cierra el canal puede ser un lapso de tiempo (el canal se cierra después de una hora) o la transacción total completada (el canal se cierra solo después de que se hayan completado transacciones por valor de $ 50).

Ethereum Layer-2: ¿Cómo funcionan los HTLC?

Si bien existen muchos tipos de canales estatales, la forma más común son los contratos de bloqueo de tiempo hash (o HTLC). HTLC permite a los usuarios realizar transacciones directamente entre ellos antes de una fecha límite acordada previamente mediante el envío de pruebas criptográficas.

Entonces, ¿cómo funciona su transacción HTLC general? Vamos a ver. Imagina que Alice y Charlie quieren realizar transacciones entre ellos, a través de su conexión compartida en Bob.

  • Bob abre un canal con Alice y Charlie. Alice y Charlie quieren interactuar entre sí.
  • Charlie declara un número aleatorio X y genera su hash X ‘. Charlie luego envía el hash X ‘a Alice.
  • Alice envía más de 0.2 ETH a Bob con la condición de que desbloqueará las tarifas solo si alguien envía un número, que en el hash da X ‘.
  • Bob le entrega los fondos a Charlie en la misma condición.
  • Charlie le entrega el número X a Alice, luego ella procede a desbloquear los fondos para él.

Mirando a Raiden

Raiden es una solución de capa 2 de Ethereum. A diferencia de Lightning Network, Raiden no es solo un canal de pago simple. También puede transferir detalles de contratos inteligentes. Según Brainbot, la compañía detrás de Raiden, dice que Raiden será una estructura en forma de malla sobre Ethereum.

ETH Layer 2 Raiden: ventajas

  • Permite a los usuarios realizar microtransacciones.
  • Permite que Ethereum se amplíe significativamente.
  • Se puede utilizar para enviar cualquier token ERC20.
  • Reduce la hinchazón de blockchain
  • El token nativo de Raiden es RDN.

Plasma: protocolo Ethereum Layer-2

Créanos cuando decimos esto, ese meme es tan preciso que da miedo. Plasma es una red de cadenas de bloques construida sobre la cadena de bloques raíz base. Para pintarte una imagen mental, piensa en la cadena principal como la raíz de un árbol y las cadenas de plasma como las ramas.

Reglas de la cadena raíz

  • La cadena raíz establece la ley para toda la red. Las cadenas de plasma son las únicas responsables de todos los cálculos que se realizan dentro de la red. Después de eso, envían los resultados finales a la cadena raíz, donde se convierte en la verdad indiscutible.
  • La cadena raíz solo entra en juego para la resolución de disputas.
  • Para que la cadena raíz sea la base de todo el sistema, debe estar tan desprovista de cálculos regulares como sea posible.
  • En el caso de Ethereum, la cadena de bloques Ethereum es la cadena raíz.

Estructura de plasma ETH 2.0: la estructura de la cancha

A continuación se muestra cómo funciona una estructura judicial normal:

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Crédito de la imagen: Duke Law

Entonces, en nuestra estructura judicial típica, la Corte Suprema actúa como el canal raíz, mientras que los tribunales penales y civiles sirven como cadenas de plasma. Cada una de estas cadenas de plasma tiene sus propias cadenas de plasma. Entonces, ahora piensa en cómo funciona toda la estructura:

  • Si desea presentar una demanda civil, por lo general no debería poder ir directamente a la Corte Suprema.
  • Primero tendrá que ir a los tribunales del condado. Después de eso, eventualmente asciende en la escalera, dependiendo de su infelicidad con los resultados finales.

Escalado de capa 2 de ETH: objetivos de diseño de plasma

Plasma fue formulado por el cofundador de Ethereum, Vitalik Buterin, y el cofundador de Lightning Network, Joseph Poon. Los objetivos de diseño del plasma son los siguientes:

  • Como se dijo varias veces antes, la cadena principal es la cadena de bloques raíz que establece la ley de la tierra. La cadena de la raíz no interfiere con las actividades diarias de la cadena de plasma. Excepto en caso de controversias.
  • Al igual que la cadena de la raíz, las cadenas de plasma también deben producir un entorno sin confianza.
  • Las cadenas de plasma individuales deben ser tan escalables como la cadena de la raíz para hacer frente a la creciente demanda.
  • También deben ser compatibles con técnicas de escalabilidad como raiden y sharding.
  • La realización de cálculos localizados es fundamental para el éxito de este proyecto. Es por eso que estas cadenas de plasma deben estar bien equipadas para realizar cálculos por sí mismas.
  • En caso de disputa, un usuario de la cadena de plasma puede enviar una prueba de fraude verificable a la cadena raíz.
  • Cada cadena de plasma puede integrar sus propias reglas de gobierno y protocolos de consenso únicos.

Plasma Ethereum Layer-2: MapReduce

Ahora, veamos cómo funciona todo el sistema. MapReduce es un modelo de programación muy conocido que le permite procesar y crear grandes conjuntos de datos a través de un algoritmo distribuido en paralelo. Como sugiere el nombre, MapReduce consta de dos partes:

  • Mapa: un gran conjunto de datos se divide y se delega a diferentes entidades, que luego lo resuelven en paralelo.
  • Reducir: las entidades responden las consultas, crean un resumen de sus hallazgos y lo devuelven. Los resúmenes se recopilan y se crea un resumen maestro final para presentar una solución al conjunto de datos inicial.

Para entender cómo funciona esto, tomemos un ejemplo. Alice debe enviar un informe sobre cómo funciona Ethereum. Le entrega el artículo a Bob. Bob luego asigna tareas específicas a Charlie, David y Eric. Charlie necesita escribir sobre cómo funciona la minería, David tiene que mostrar cómo funciona la tokenomía de Ether, mientras que Eric tiene que proponer una proyección futura para Ethereum.

Así es como funciona este proceso desde el POV de Map / Reduce.

Mapa:

  • Alice le entrega la tarea de escritura a Bob.
  • Bob asigna tareas individuales a Charlie, David y Eric.

Reducir

  • Charlie, David y Eric compilan sus resúmenes y se los entregan a Bob.
  • Bob recopila los resúmenes y entrega el resultado final a Alice.

Finalmente, veamos cómo funciona Map / Reduce en el contexto de blockchains y plasma.

Mapa:

  • La cadena de plasma en la profundidad del árbol 1 asigna una tarea a la cadena de plasma 2.
  • La cadena de plasma 2 procede a delegar partes de las tareas a diferentes cadenas de plasma en el nivel 3.

Reducir:

  • Las cadenas de plasma de nivel 3 calculan y devuelven la versión resumida de sus hallazgos al plasma 2 en forma de datos merkelizados.
  • Plasma 2 recibe los datos finales, los recopila y envía los datos Merkelizados definitivos a la cadena 1.

Plasma de protocolo Ethereum Layer-2: resolución de disputas

Finalmente, veamos uno de los aspectos esenciales de las cadenas de plasma: la resolución de disputas.

Veamos el siguiente diagrama para comprender cómo funciona potencialmente.

  • Imagina que Alice tiene 1 ETH en el bloque de plasma 3 pero no lo tiene en el bloque 4.
  • Ella siente que la persona a cargo de ese bloqueo es de naturaleza maliciosa y ha entregado su ETH a otra persona.
  • El contrato inteligente de plasma le permite enviar una prueba de fraude a la cadena raíz para la notificación de disputas.
  • La cadena raíz comprueba la validez de la prueba. Si es válido, revierten el bloque de plasma 4 y revierten el estado de la cadena de plasma al bloque 3.
  • El creador del bloque de plasma 4 es penalizado adecuadamente.

Para obtener una versión esquemática de este incidente, mire la siguiente imagen:

Cadenas de plasma ETH Layer 2: posibles casos de uso

  • PayPal, uno de los procesadores de pagos más famosos del mundo genera 5 millones de txns / día. Ethereum apenas puede hacer un millón (~ 945,942). Plasma puede aumentar exponencialmente este número al permitir transacciones más rápidas y económicas. Plasma puede incluso integrarse con los protocolos DeFi existentes para crear nuevas ofertas financieras.
  • Recuerde que las cadenas de plasma pueden operar según sus propias reglas y son interoperables. Como tal, las cadenas de plasma pueden operar a través de leyes que ayuden a facilitar las cadenas de bloques empresariales.
  • Las empresas pueden utilizar plasma para escalar y rastrear de forma transparente la propiedad de los activos hasta sus orígenes. Además, también pueden controlar la modularidad y los controles de acceso en la cadena de plasma para garantizar que se mantenga la privacidad de los datos.
  • La naturaleza central de las cadenas de suministro es extremadamente opaca y los pagos transfronterizos pueden ser un problema. Al usar plasma, las empresas tendrán la capacidad de digitalizar los pagos de regalías y enviarlos a la parte correspondiente a un costo muy bajo.
  • Servicios bancarios para los no bancarizados: OmiseGo, una dApp basada en Ethereum, es la organización principal que trabaja en la implementación de plasma y planes para bancarizar a los no bancarizados. La asombrosa cantidad de 2.000 millones de personas en todo el mundo ni siquiera tienen una cuenta bancaria. De hecho, un estudio realizado por McKinsey muestra que llegar a la población no bancarizada en la ASEAN podría aumentar la contribución económica de la región de $ 17 mil millones a $ 52 mil millones para 2030. Las cadenas de bajo costo, interoperables y escalables como Plasma pueden ayudar a mitigar esta crisis.
  • Bond Brand Loyalty publicó un informe en el que se afirmaba que se habían dejado sin reclamar casi $ 100 mil millones en puntos de fidelidad. Usando las cadenas de plasma, uno puede transferir sus puntos de fidelidad no reclamados a otros canales de pago para canjearlos en otras formas.
  • Los proyectos de Stablecoin tendrán la capacidad de interactuar y extraer liquidez de los tokens a través de diferentes redes a través del plasma.

Intercambios descentralizados con escalamiento Ethereum Layer-2

Los intercambios descentralizados pueden beneficiarse enormemente de la integración de Plasma. Veamos cómo:

  • Plasma también permite la creación de intercambios descentralizados (DEX) de alto rendimiento. Los DEX pueden usar plasma para escalar su asentamiento en una cantidad exponencial. Con el aumento de la velocidad, la integración de Plasma también puede permitir a los usuarios realizar operaciones con tarifas significativamente bajas.
  • Plasma permite a los intercambios agrupar su liquidez en una cadena lateral consolidada y descentralizada, lo que a su vez les permite funcionar con menos datos en la cadena.
  • Manteniéndose en el tema DEX, Plasma facilita la interoperabilidad entre cadenas para DEX. Esto significa que los DEX pueden usar Plasma para crear nuevas ofertas de pares comerciales y modelos comerciales descentralizados.
  • Con la integración de plasma y SNARK, DEX puede admitir Dark Pool Exchanges. Estos intercambios son aquellos en los que los usuarios no tienen ni idea de cómo se ve el libro de pedidos. Esto evita el arbitraje o cualquier otra forma de ataques frontales.

Conclusión de Ethereum Layer-2

Con la integración de capa 2, ETH 2.0 disfrutará de una inmensa escalabilidad e interoperabilidad. Como se mencionó anteriormente, la escalabilidad y la interoperabilidad son los dos puntos débiles más importantes en el espacio criptográfico. Con Ethereum layer-2, los desarrolladores tienen la rara oportunidad de matar dos pájaros de un tiro. Además, la gran cantidad de casos de uso y la utilidad que traerán Raiden y Plasma es significativa, por decir lo menos.

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