Ethereum es una de las cadenas de bloques más conocidas y está a punto de recibir una actualización significativa. La comunidad criptográfica ahora está atenta a ETH 2.0, y por una buena razón. La actualización 2.0 traerá una serie de cambios a la red que harán que Ethereum sea más rápido y seguro que nunca. Los cambios que traerá esta actualización traerán una serie de cambios como: prueba de participación, Sharding, eWASM, Plasma y Raiden Network.

Plazo para ETH 2.0

Ethereum 2.0 ha sido un secreto a voces desde hace bastante tiempo. Cuando Ethereum se lanzó inicialmente, se hizo en cinco etapas. Esto se hizo para dar a cada paso el tiempo de desarrollo adecuado que requería:

• Frontera: esta etapa llegó alrededor de julio de 2015, cuando Ethereum se lanzó por primera vez. Esto a menudo se conoce como etapa 0.
• Homestead: Ethereum entró en esta fase alrededor de marzo de 2016.
• Metrópolis: esta etapa tiene dos bifurcaciones: Bizancio y Constantinopla.
• Serenidad: la fase final de Ethereum 1.0 tendrá al menos tres bifurcaciones: Estambul, Berlín y Londres. Puede tener más horquillas si es necesario. Se espera que esto suceda durante 2020 y 2021.

ETH 2.0 – Cambios principales

1 Prueba de trabajo (POW) a Prueba de participación (POS)

El cambio más significativo que ocurrirá durante esta actualización es la transición de POW a POS. Ahora, cubriremos la participación en ETH 2.0 en un artículo futuro. En esta ocasión, le daremos una pequeña descripción general.

Entonces, ¿qué es POW?

En un sistema POW, nodos especializados llamados “mineros” que utilizan equipos especializados como ASIC para resolver acertijos criptográficamente difíciles. Si tienen éxito, pueden agregar un bloque a la cadena de bloques y ganar recompensas.

POW, aunque seguro, tiene los siguientes problemas:

• En primer lugar, no es un método escalable. La validación de bloques lleva mucho tiempo, y este tiempo solo aumenta a medida que la red aumenta de tamaño. Ethereum actualmente solo logra realizar entre 15 y 20 transacciones por segundo.
• POW requiere que desperdicie mucha energía a través de recursos computacionales. Como puede imaginar, esta no es una opción muy respetuosa con el medio ambiente.

Esta es la razón por la que Ethereum está optando por una estrategia POS.

• POS hace que todo el proceso de minería sea completamente virtual.
• Los nodos que quieren convertirse en validadores en la red necesitan primero bloquear una participación. En eth 2.0, las validaciones deberán comprometer al menos 32 ETH en el sistema.
• Después de eso, los validadores podrán firmar un bloque, cuanto mayor sea su apuesta, mayores serán sus posibilidades de firmar un bloque.
• Recibirán una recompensa proporcional a su apuesta.

Ethereum adoptará soluciones como Beacon y Casper para realizar la transición a POS con éxito. Como se mencionó anteriormente, entraremos en los huesos básicos de este tema en un artículo futuro.

2 Fragmentación

La mayoría de los avances técnicos que hará Ethereum en su actualización de Casper están relacionados con la escalabilidad. La fragmentación es una técnica de escalabilidad de capa uno que escalará Ethereum hasta miles de transacciones por segundo. Entonces, ¿cómo funciona exactamente esto y por qué es beneficioso?

Para ello, comprendamos la diferencia entre tareas secuenciales y paralelizadas. Si necesita pasar de la posición A a la posición B, debe realizar tres tareas T1, T2, T3. Ahora, si tienes que hacer las tareas una tras otra, entonces se llama secuencial. Sin embargo, si de alguna manera puede hacer estas tres tareas a la vez, entonces es una tarea paralela. Como puede imaginar, este último es un método considerablemente más rápido.

Las transacciones de criptomonedas son secuenciales:

• Primero verifica la firma del remitente.
• Luego, verifica si la persona tiene saldo suficiente para enviar el dinero.
• El dinero se transfiere a la dirección pública del destinatario.
• El receptor desbloquea el dinero con su clave privada.

Como puede ver, los procesos aquí no se pueden paralelizar y por una buena razón. Cada cosa aquí necesita ser procesada antes de que pueda pasar a la siguiente. Sin embargo, ¿qué pasa si paralelizamos el estado mismo? Ethereum espera lograr eso con Sharding.

¿Qué es Sharding?

La fragmentación es un concepto muy popular en los sistemas de bases de datos. A veces, las bases de datos necesitan manejar una gran cantidad de big data, lo que hace que el recorrido y la ubicación de los datos sean extremadamente difíciles e ineficientes. Lo que hace Sharding es particionar horizontalmente su base de datos y se vuelve mucho más fácil de manejar las sub-bases de datos. Veamos un ejemplo simple de lo que estamos hablando:

Aquí, tenemos una tabla que declara dos variables: A y B. Junto con eso, tenemos la función de multiplicación y división. Ahora, si implementamos Sharding, divide horizontalmente la tabla en estos:

Básicamente, sub-tablas más pequeñas de la misma tabla.

Es crucial tener en cuenta que Sharding es una partición horizontal. La razón es que, cuando haces una separación vertical, esto es lo que parece:

¿Mira eso?

Tras la división vertical, las subtablas son tablas completamente diferentes de las originales.

Las subtablas más pequeñas que se obtienen después de la partición horizontal se denominan “fragmentos”.

¿Cómo usa ETH 2.0 Sharding?

Como mencionamos antes, la arquitectura de Ethereum lo hace intrínsecamente no escalable. A medida que más nodos ingresan al sistema, más tiempo lleva todo el proceso de verificación y consenso. Lo que hace Sharding es que descompone todo el estado de la cadena de bloques en fragmentos más manejables. Cada cuenta de Ethereum pertenecerá a un fragmento.

Para comprender cómo funciona esto, imagine una red hipotética con tres nodos: Alice, Bob y Charlie. Esta red tiene que verificar los datos D. Ahora, en lugar de que estos tres verifiquen los datos a la vez, los datos se dividen en tres fragmentos: D1, D2 y D3. Alice, Bob y Charlie obtienen un fragmento y trabajan en él al mismo tiempo. Cuando amplía este modelo, puede ver por qué esto puede ahorrar una cantidad exponencial de tiempo y recursos.

3 escalabilidad de capa 2

En la terminología de la cadena de bloques, la capa 2 es un marco que se encuentra en la parte superior de la cadena de bloques existente. Este marco permitirá a los usuarios realizar interacciones, que normalmente ocurrirían en la cadena de bloques, fuera de la cadena de bloques. En el proceso, ayudará a reducir la obstrucción en la cadena de bloques principal y aumentará la velocidad y la escalabilidad generales. ETH 2.0 utiliza dos técnicas para capitalizar la escalabilidad de capa 2: Raiden y Plasma.

Raiden

La comunidad de Ethereum ha debatido y hablado durante mucho tiempo sobre los problemas de escalabilidad que prevalecen en el protocolo subyacente. Uno de los factores que ralentiza la transacción de Ethereum es su proceso de verificación. Los mineros deben verificar la validez de cada transacción antes de insertarlas en sus bloques. Si bien esto suena bien en el papel, la realidad es bastante diferente. El proceso crea un cuello de botella y aumenta el tiempo de espera para el resto de transacciones en el mempool.

Raiden utiliza canales estatales y contratos de bloqueo de tiempo hash (HTLC) para permitir que los usuarios realicen transacciones rápida y directamente entre ellos. Un canal de estado es un canal de comunicación fuera de la cadena, seguro criptográficamente entre participantes.

Raiden es especialmente útil en el caso de las microtransacciones. Por lo general, no tiene sentido enviar $ 1 a alguien a través de ETH, ya que tendrá que pagar una tarifa de transacción y esperar la verificación. Raiden permite que Ethereum maneje orgánicamente un gran volumen de microtransacciones.

¿Entonces, cómo funciona? Hagamos una breve descripción general:

• Supongamos que Alice quiere interactuar con Charlie y ambos tienen una conexión común con Bob.
• Estos tres entran en un canal de estado sellando una parte de la cadena de bloques con contratos inteligentes.
• Dentro de este canal, Alice y Charlie pueden interactuar tantas veces como quieran.
• El canal se cierra una vez transcurrido un cierto tiempo. Este tiempo está predeterminado por los participantes.
• Los mineros reciben el estado final de la transacción y lo comprometen con la cadena de bloques.
• Raiden es un canal de estado bidireccional, en el que tanto el remitente como el receptor deben validar las transacciones.

Las ventajas de usar Raiden son las siguientes:

• Permite que Ethereum aumente su rendimiento.
• Su API es muy fácil de usar.
• Los usuarios pueden interactuar con Raiden a través de su token RDN nativo.
• Le permite transferir dinero de forma rápida y sencilla.
• Disminuye la hinchazón en la cadena de bloques Ethereum.

Plasma

El plasma es como la capa 2 de los esteroides. La idea es dividir la cadena de bloques en una red completa de cadenas de bloques infantiles o cadenas de plasma construidas sobre la cadena de bloques principal. OmiseGo es una plataforma de pago de código abierto basada en Ethereum. Actualmente están trabajando en la implementación del plasma.

Analicemos las funcionalidades:

• La cadena de la raíz establece todas las reglas básicas, que deberán seguir todas las cadenas de plasma.
• Cada nivel de la cadena plasmática responde al nivel anterior. Entonces, en el diagrama de arriba, las cadenas de plasma en la profundidad del segundo árbol son los hijos de las cadenas en la profundidad del primer árbol y así sucesivamente.
• Plasma aprovecha la función MapReduce para distribuir y recopilar el trabajo de las child chains relevantes.
• Si una operación (como una transacción) necesita ejecutarse a través de plasma, se distribuirá en paralelo entre todas las child chains involucradas, a través de la función MAP.
• Una vez completada, la cadena principal utilizará la función REDUCIR para acumular todos los datos de las cadenas secundarias. La cadena secundaria envía los datos en forma de pruebas Merkilizadas.
• La cadena raíz no participará en ninguna de las operaciones. Solo se activará si hay alguna disputa entre las cadenas secundarias que necesitan resolución. Esto asegura que la cadena de la raíz experimente una hinchazón mínima.

Si se implementa correctamente, el protocolo Plasma permitirá a Ethereum ejecutar de manera rápida y eficiente grandes cantidades de datos, sin obstruir la cadena de bloques principal.

4 eWASM

La próxima actualización importante a considerar aquí es eWASM. Antes de entrar en esto, comprendamos qué es la máquina virtual Ethereum (EVM). Puede pensar en EVM como el componente computacional central de Ethereum o su CPU, por así decirlo. El EVM se encarga de todos los cálculos y el estado interno de Ethereum. El EVM se asegura de que los siguientes componentes sean correctos:

• Información de bloque
• Estado de almacenamiento
• Estado de cuenta
• Información del entorno de ejecución

El EVM también es responsable de ejecutar contratos inteligentes convirtiéndolo de solidity / Vyper en bytecode EVM legible por máquina. El EVM ejecuta el código de bytes en cada uno de los nodos de la red. Dado que es responsable de tantas funciones, la velocidad y la eficiencia con la que opera el EVM son directamente proporcionales a la velocidad y eficiencia de toda la red.

La solución eWASM

La solución que utilizará eth 2.0 para abordar este problema es WASM o WebAssembly, un conjunto de instrucciones de estándar abierto desarrollado por un grupo comunitario del W3C. El grupo W3C es un conjunto de instrucciones estándar abierto en el que están trabajando actualmente Google, Mozilla, Microsoft y Apple.

Las características de WASM son las siguientes:

• WASM es rápido, eficiente y portátil. Incorpora capacidades de hardware y se ejecuta a una “velocidad casi nativa”.
• Es fácilmente depurable y legible mediante el uso de un formato de texto legible por humanos. Permite que el código se vea, escriba y depure manualmente.
• Hace cumplir las políticas de permisos del navegador host y sigue siendo altamente compatible al mantener la compatibilidad con versiones anteriores. Como tal, es muy seguro.

Entonces, en este punto, debe preguntarse cuál es la diferencia entre WASM y eWASM. Para comprender la diferencia, solo tenga en cuenta la siguiente fórmula:

eWASM = WASM – no determinismo (punto flotante) + medición + EEI (métodos que se utilizan para interactuar con Ethereum).

El equipo que está creando eWASM ha enumerado los siguientes como sus objetivos:

• Cree un transcompilador EVM y un inyector dosificador. Prefieren que sea un subcontrato de eWASM.
• Cree una especificación precisa de la interfaz Ethereum y la semántica del contrato eWASM.
• Cree un backend de eWASM para el compilador de solidez que proporcionará instrucciones y una biblioteca para crear contratos inteligentes habilitados para C y Rust

Con la implementación de eWASM, Ethereum se unirá a proyectos como Polkadot, Cardano, EOS, Tron, Spacemesh y el protocolo NEAR, que han adoptado o están en proceso de elegir WASM.

5 Otras actualizaciones de ETH 2.0

Ethereum ya ha implementado un montón de actualizaciones en todo el sistema que forman parte de su implementación actual de la versión Metropolis. Ethereum también puede incorporar privacidad en forma de zk-SNARKS o “Argumento de conocimiento sucinto y no interactivo de conocimiento cero”. Un protocolo de privacidad que Zcash hizo famoso y se refiere a una construcción que permite a un probador demostrarle a un verificador que posee un conocimiento en particular sin decirle directamente cuál es ese conocimiento.

Bifurcación ETH 2.0: las diferentes fases

Como puede imaginar, ETH 2.0 debe implementarse en varias bifurcaciones o fases para garantizar que cada parte de la actualización se integre correctamente. Estas fases son las siguientes:

Fase 0

La Fase 0 de la implementación de ETH 2.0 comienza en 2020. Lanzará la cadena de balizas, que señalará el comienzo de la implementación de prueba de participación. La cadena de balizas gestiona el registro de validadores, quienes darán fe de los bloques y los integrarán en ETH 2.0.

Para que la cadena de balizas lance su primer bloque, también conocido como bloque génesis, se deben cumplir las siguientes condiciones:

• Se deben apostar al menos 524,288 ETH en la red.
• La red ya debería tener al menos 16 384 validadores para garantizar la seguridad y la descentralización.

NOTA: Ethereum no distribuirá las recompensas hasta que alcance estos números. Es por eso que la red dependerá de la naturaleza caritativa de sus primeros participantes en la fase 0.

Otra cosa a tener en cuenta es que la cadena Ethereum POW original seguirá existiendo junto con la cadena de balizas en las primeras fases. De hecho, la cadena de balizas no será particularmente útil en las primeras etapas, ya que podrá hacer las tres cosas más importantes que una cadena de Ethereum debería poder hacer: procesar transacciones, ejecutar contratos inteligentes o alojar dApps.

Sin embargo, Ethereum lo ha hecho a propósito. Garantiza que las operaciones en la cadena principal no se interrumpan durante la transición. La cadena de bloques original continuará ejecutándose durante la Fase 0 y la Fase 1. En la Fase 1.5, las dos cadenas eventualmente se convertirán en una.

Fase 1

La fase 1 debería tener lugar en 2021 y se trata de la implementación de Sharding. Para ETH 2.0, el Sharding dará como resultado que la cadena de bloques se particione en 64 cadenas de fragmentos que se ejecutarán en paralelo y deberían poder comunicarse entre sí fácilmente. Esto permitirá a Ethereum procesar teóricamente múltiples transacciones, en 64 bloques simultáneamente. Con estas cadenas comunicándose entre sí, la carga se distribuye a través de los bloques, reduciendo la hinchazón en la cadena principal.

Fase 1.5

La fase 1.5 tiene que ver con la fusión entre las cadenas POW originales y la cadena de balizas para crear la nueva cadena POS. Las cadenas de prisioneros de guerra existirán como una de las 64 cadenas de fragmentos junto con la cadena de balizas.

La adopción de este enfoque asegura que:

• There’s no break in continuity or data history. ETH holders will not have to undergo any sort of token transfer or swap between Ethereum 1.0 and 2.0.ETH holders will be able to use their tokens on ETH 2.0 easily without any extra work. They don’t have to worry about their tokens getting obsolete.While the original POW chain’s history will still exist, it’ll no longer run using the POW consensus mechanism. It just runs like any other shard.

Fase 2

A diferencia de la Fase 0, 1 y 1.5, los detalles de lo que sucederá en la Fase 2 aún no están muy claros. La implementación posterior a POS y Sharding, las cuentas de ether, las transacciones, las transferencias y retiros, y la ejecución de contratos inteligentes se implementarán en esta fase.

ETH 2.0 – Conclusión

ETH 2.0 será uno de los eventos más sísmicos en el espacio de las criptomonedas. Con la implementación de POS y Sharding, será emocionante ver cómo mejora el rendimiento de Ethereum. Más allá de la Fase 2, debería haber más oportunidades para aumentar el alcance general y la funcionalidad de la red Ethereum.

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