Las soluciones de capa 2 es un concepto muy utilizado en los últimos meses, y el problema que pretenden solucionar es el de la pobre escalabilidad de Ethereum. El enorme éxito de su blockchain ha provocado que las transacciones en su red sean muy costosas. La escalabilidad de Ethereum es de vital importancia de cara al futuro para la usabilidad de su red.
Ethereum, es actualmente la segunda blockchain en capitalización de mercado, y la primera en aplicaciones DeFi albergas en ella. Aún así, cadenas de bloques como Binance Smart Chain o Solana han experimentado un crecimiento exponencial en lo que va del año 2021.
Ethereum está enfrentándose a grandes retos para salir adelante en especial en cuestión de los costes por las transacciones en su red, sobretodo desde el surgimiento del ecosistema DeFi. El coste por transacción (GAS) en algunos momentos ha llegado a cifras que resultan prohibitivas para la mayor parte de los usuarios.
De forma muy resumida, los elevados costes por transacción (GAS) que está teniendo Ethereum se deben básicamente a la gran cantidad de transacciones que se realizan en su red. Es por ello que una de las principales prioridades para esta plataforma es aumentar su escalabilidad.
Cuando se dice que Ethereum o cualquier otra blockchain necesita escalar se refiera a que no es capaz de procesar satisfactoriamente la cantidad de transacciones que se realizan en su red. Esto eventualmente resulta en una congestión de la red y por consiguiente en unos elevados costes por transacción.
Para entender los problemas que afronta una cadena de bloques a la hora de poder procesar un gran número de transacciones por segundo es básico entender primero cómo funciona blockchain.
Blockchain: Bases de datos descentralizadas
Una cadena de bloques es una base de datos pública que se actualiza y se comparte entre muchas computadoras en una red. “Bloque” se refiere al hecho de que los datos y el estado de la red se almacenan en lotes secuenciales. Si alguien envía ETH a otra persona, los datos de la transacción deben agregarse a un bloque para que la transacción tenga éxito.
Se las llama “cadenas” porque cada bloque va encadenado al bloque anterior y estos están referenciados criptográficamente. Los datos de un bloque no se pueden mainpular sin cambiar todos los bloques posteriores, lo que requeriría el consenso de toda la red. Cada nuevo bloque y la cadena en su conjunto deben ser acordados por todas y cada una de las computadoras que forman la red. Estas computadoras forman lo que se conoce “nodos”, o “validadores”. Para lograr este acuerdo entre todos los nodos, las cadenas de bloques necesitan un mecanismo de consenso.
Ethereum actualmente utiliza un mecanismo de consenso de prueba de trabajo (Proof-of-Work). Esto significa que cualquiera que quiera agregar nuevos bloques a la cadena debe resolver un complejo rompecabezas que requiere de mucha potencia informática. Los nuevos bloques se transmiten a los nodos de la red, se revisan y se verifican, actualizando así el estado de la cadena de bloques para todos.
Ethereum actualmente está transitando hacia un mecanismo de consenso llamado prueba de participación (Proof-of-Stake). Este mecanismo requiere que los usuarios depositen sus ETH como prueba de participación para convertirse en un validador en la red. Los validadores son responsables de la misma tarea que los mineros en la red de proof of stake: ordenar transacciones y crear nuevos bloques para que todos los nodos puedan ponerse de acuerdo sobre el estado de la red.
La descentralización: Virtud a la vez que defecto.
Escalar un sistema centralizado es muy fácil de hacer, de hecho es lo que ya hace VISA por ejemplo. Visa es capaz de procesar más de 65 mil transacciones por segundo, pero siempre confiando en un sistema centralizado. La red de Visa no necesita almacenar todas esas transacciones en miles de nodos repartidos en todo el mundo, solamente en unos pocos, por ello es un sistema centralizado.
En el caso de la red de Ethereum, existen miles de nodos funcionando done se realizan millones de transacciones diarias. Toda la información debe ser almacenada en bloques y estos retransmitidos a todos los nodos para que guarden una copia de toda esa información, este proceso toma mucho tiempo.
Por otro lado, las transacciones que se llevan a cabo en una red descentralizada, sea la que sea, deben validarse. Esto significa que debe comprobarse que son correctas y que no existen fallos como el double spending (Doble gasto) o cosas similares. Alguien ha de ocuparse de comprobar y validar que todo está en orden antes de cerrar un bloque, dado que una vez concluido su uso permanecerán inmutables para siempre.
La mejor manera de asegurar que las transacciones van a ser validadas correctamente con una serie de nodos (cuantos más mejor) para validar esas transacciones, es a través de unos incentivos económicos. Tanto a los mineros (PoW) como a los validadores (PoS) se les paga en ETH precisamente para que hagan ese trabajo. Sin ese incentivo, los validadores fácilmente podrían descuidar su trabajo, no cumplirlo óptimamente o directamente no realizar la labor.
Por tanto, toda la información ha de transmitirse entre numerosos nodos (cuantos más mejor para una mayor seguridad) y cada transacción resulta en un gasto que debe ser abonado por el usuario que realiza la transacción. El resultado final es que en momentos de mucha actividad en la red, tanto los tiempos para realizar las transacciones como el coste de cada una de ellas va a aumentar sustancialmente.
¿Por qué es importante la descentralización?
Otras blockchain como BSC o Solana han aparecido con fuerza en los últimos meses aupadas por estos problemas en la red de Ethereum. Estas dos cadena de bloques por ejemplo son mucho más rápidas y mucho más baratas que la red de Ethereum, pero eso sí, no son ni de lejos tan descentralizadas. Solana cuenta con unos 600 validadores activos mientras que Binance Smart Chain apenas tiene unos 42. Muy lejos de los más de 5000 con los que cuenta la red de Ethereum.
En una blockchain, la descentralización se refiere a la transferencia del control y la toma de decisiones de una entidad centralizada (individuo, organización o grupo de la misma) a una red distribuida. Las redes descentralizadas tratan de reducir el nivel de confianza que los participantes deben depositar entre sí y así disuadir su capacidad de ejercer autoridad o control entre unos y otros de forma que degraden la funcionalidad de la red.
Quizás alguien podría preguntarse ¿por qué hay que descentralizar una red?, si por ello conlleva tener problemas para admitir un gran volumen de transacciones. Sin la descentralización, las blockchain pierden sus cualidades más importantes como:
- La inmutabilidad de los datos almacenados
- La resistencia a la censura
- La flexibilidad de que cualquiera pueda usar la red y construir aplicaciones sobre ellas.
La descentralización también puede ayudar a optimizar la distribución de recursos para que los servicios prometidos se brinden con un mejor rendimiento y consistencia, así como una menor probabilidad de fallas catastróficas.
¿Qué son las soluciones de Capa 2?
Layer 2 (Capa 2) es un término genérico para las soluciones diseñadas para aumentar la escalabilidad de una blockchain manejando transacciones fuera de la cadena principal de Ethereum (capa 1). Aún así, existen distintos tipos de soluciones de Capa 2, que en algunos casos difieren enormemente entre sí.
Cadenas laterales (Sidechains)
Las cadenas laterales son cadenas de bloques independientes que se ejecutan en paralelo a Ethereum. Tienen sus propios mineros (a menudo llamados validadores u operadores), su propio algoritmo de consenso y su propio puente para transferir activos hacia y desde la cadena principal (en este caso, Ethereum).
Las cadenas laterales son muy efectivas en el cálculo general, y todos los contratos de EVM pueden transferirse directamente para ejecutarse en la cadena lateral. Esto permite una interoperabilidad similar a la de ETH entre contratos en cada cadena lateral.
El principal problema que tienen es que no pueden aprovechar el grado de descentralización y de seguridad de la red principal de Ethereum, por consiguiente son menos seguras que otras soluciones. Aún así, existen un tipo de sidechains llamadas Plasma chains que minimizan los problemas de seguridad descritos anteriormente al publicar las raíces de cada bloque de la cadena de plasma en la red principal Ethereum.
Algunos ejemplos de sidechains son Polygon, xDai, o Ronin.
Rollups
El mecanismo que utilizan los rollups es “acumular” un gran número de transacciones en un gran lote y luego generan una “prueba” para ese lote. Con esta prueba, en lugar de verificar cada operación individualmente se puede verificar todo el lote a la vez.
Los rollups sí que se sirven de la seguridad y la descentralización de la red de Ethereum. Los futuros desarrollos de esta blockchain van encaminados a facilitar el usos de estas soluciones de capa 2. Existen básicamente dos tipos de rollups, unos conocidos como optimistic rollups y otros conocidos como ZK-rollups.
Optimistic Rollups
Los rollups optimistas son optimistas porque asumen que la prueba proporcionada para cada lote de transacciones es válida. Durante un período de impugnación predefinido (generalmente de 1 a 2 semanas), cualquiera puede impugnar la prueba enviada y confirmar el fraude, en caso de que lo haya.
La ventaja de los optimistic rollups es que admiten fácilmente el cálculo general y permiten copiar y pegar el código en Solidity de la red principal. En contraste, no permiten retiros rápidos ya que el sistema puede requerir de una espera de 1 a 2 semanas.
ZK-Rollups
Los ZK-rollups utilizan “pruebas de validez” en lugar de las pruebas de fraude como en el caso de los optimistic rollups. Utilizando SNARK o STARK y un concierto de matemáticas complejas se puede demostrar la validez de las transacciones simplemente a partir de una pequeña prueba. Con estas pruebas de validez, una vez que se ha aceptado una prueba en la blockchain, los usuarios tienen una confirmación inmediata de que esas transacciones eran válidas y ahora son inmutables.
Los usuarios pueden retirarse inmediatamente y nadie puede atacar el sistema, independientemente de la cantidad de fondos que fluyan a través de él. En términos de escalabilidad, los ZK-rollups han podido alcanzar velocidades de miles de transacciones por segundo y son capaces de alcanzar límites aún más altos en el futuro.
La desventaja actual de los ZK-rollups es el cálculo general, es extremadamente complejo trasladar la lógica de un smart contract directamente a un ZK-rollup. Por tanto, actualmente solo están disponibles para una serie de funciones limitadas como por ejemplo transferir tokens de una wallet a otra. Sin embargo, con el fantástico trabajo que el equipo de StarkWare está haciendo con CAIRO, los paquetes acumulativos de ZK pronto tendrán paridad en términos de cálculo general también.
El desarrollo de toda esta tecnología va en aumento y está alcanzando velocidades nunca antes vistas, aún así se trata todavía de algo muy joven. Algunos expertos en la materia como Jordi Baylina, technical lead de Hermez e Iden3, comentó a BeInCrypto en una entrevista que los expertos están completamente convencidos de que la escalabilidad de Ethereum se desarrollará hasta aceptar niveles de transacciones por segundo difíciles de imaginar, solamente es cuestión de tiempo, como citó:
“si me hubieran preguntado hace un par de años no hubiera podido responder claramente al tener mis dudas, pero ahora estoy completamente seguro que Ethereum va a escalar. :
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