Soluciones de escalabilidad de capa 1 y capa 2 en blockchain

La popularidad de las criptomonedas y la tecnología blockchain está creciendo de forma exponencial, y el número de usuarios y transacciones también aumenta rápidamente. La innovación en blockchain es evidente, pero la escalabilidad (la capacidad de un sistema para crecer mientras satisface una demanda cada vez mayor) sigue siendo un desafío. Las redes públicas de blockchain altamente descentralizadas y seguras suelen tener dificultades para alcanzar un alto rendimiento.

Esto suele describirse como la trilema de la blockchain, es decir, que un sistema descentralizado casi nunca puede lograr simultáneamente los mismos niveles de descentralización, seguridad y escalabilidad. En realidad, las redes blockchain solo pueden tener dos de estos tres factores.

Afortunadamente, miles de entusiastas y expertos trabajan en la búsqueda de soluciones de escalabilidad. Algunas de estas soluciones buscan ajustar la arquitectura de la blockchain principal(Layer 1), mientras que otras se centran en protocolos Layer 2 que operan sobre la red subyacente.

Introducción

Con tantas blockchains y criptomonedas disponibles, es posible que no sepas si estás usando una cadena Layer 1 o Layer 2. Evitar la complejidad de la blockchain tiene sus ventajas, pero vale la pena entender en qué sistema estás invirtiendo o usando. En este artículo, aprenderás las diferencias entre las blockchains Layer 1 y Layer 2, así como las diversas soluciones de escalabilidad.

¿Qué son las blockchain Layer 1 y Layer 2?

Layer 1 se refiere a la capa base de la arquitectura blockchain. Es la estructura principal de la red blockchain. Bitcoin, Ethereum y BNB Chain son ejemplos de blockchains Layer 1. Layer 2 se refiere a redes construidas sobre otras blockchains. Por ejemplo, si Bitcoin es Layer 1, la Lightning Network que opera sobre Bitcoin es un ejemplo de Layer 2.

Las mejoras en la escalabilidad de las redes blockchain se dividen en soluciones Layer 1 y Layer 2. Las soluciones Layer 1 modifican directamente las reglas y mecanismos de la blockchain original. Las soluciones Layer 2 utilizan una red paralela externa para facilitar transacciones fuera de la cadena principal.

¿Por qué es tan importante la escalabilidad en blockchain?

Imagina una gran ciudad y sus suburbios en rápido crecimiento, conectados por una autopista de alta velocidad. A medida que aumenta el tráfico en la autopista, los atascos se vuelven comunes, especialmente en horas punta, y el tiempo promedio de viaje de A a B aumenta significativamente. Dado que la infraestructura vial tiene una capacidad limitada y la demanda sigue creciendo, este fenómeno no es sorprendente.

Entonces, ¿qué pueden hacer las autoridades para ayudar a que más personas viajen más rápido por esta vía? Una solución sería mejorar la autopista en sí, añadiendo carriles adicionales a ambos lados. Pero esto no siempre es factible, ya que el costo es alto y puede causar molestias a quienes ya usan esa vía. Otra opción sería ser creativos y considerar métodos que no impliquen cambiar la infraestructura central, como construir vías de servicio adicionales o incluso abrir un tren ligero paralelo a la autopista.

En el mundo de la tecnología blockchain, la autopista principal sería Layer 1 (la red principal), y las vías de servicio adicionales serían soluciones Layer 2 que aumentan la capacidad total.

Bitcoin, Ethereum y Polkadot son considerados blockchains Layer 1. Son las cadenas subyacentes que procesan y registran transacciones en sus respectivos ecosistemas y tienen criptomonedas nativas, que generalmente se usan para pagar tarifas y ofrecer utilidad adicional. Polygon es un ejemplo de solución de escalabilidad Layer 2 para Ethereum. La red Polygon realiza periódicamente submit de puntos de control a la cadena principal de Ethereum para actualizar su estado.

La capacidad de procesamiento (throughput) es un elemento clave en blockchain. Es un estándar para medir la velocidad y eficiencia, indicando cuántas transacciones puede procesar y registrar en un período de tiempo determinado. Con el aumento de usuarios y transacciones simultáneas, usar una blockchain Layer 1 puede volverse lento y costoso. Esto es aún más cierto en blockchains Layer 1 que usan mecanismos de prueba de trabajo en lugar de prueba de participación.

Problemas actuales de Layer 1

Bitcoin y Ethereum son ejemplos de redes Layer 1 con problemas de escalabilidad. Ambas garantizan la seguridad mediante un modelo de consenso distribuido, lo que significa que todas las transacciones deben ser verificadas por múltiples nodos antes de ser confirmadas. Los nodos mineros compiten por resolver un problema computacional complejo, y el minero que lo logra recibe la criptomoneda nativa de la red como recompensa.

En otras palabras, todas las transacciones necesitan validación independiente antes de ser confirmadas. Este método efectivo permite registrar datos correctos y validados en la blockchain, reduciendo el riesgo de ataques por actores maliciosos. Sin embargo, cuando la red se vuelve popular, como Ethereum o Bitcoin, la demanda de throughput se vuelve un problema cada vez más apremiante. En momentos de congestión, los usuarios enfrentan confirmaciones más lentas y tarifas más altas.

¿Cómo funcionan las soluciones de escalabilidad Layer 1?

Para las blockchains Layer 1, hay varias opciones para aumentar el throughput y la capacidad total de la red. Si la blockchain usa prueba de trabajo, cambiar a prueba de participación puede ser una opción, aumentando las transacciones por segundo(TPS) y reduciendo las tarifas de procesamiento. Sin embargo, la comunidad de criptomonedas tiene opiniones divididas sobre los beneficios y efectos a largo plazo de la prueba de participación.

Las soluciones de escalabilidad en redes Layer 1 suelen ser implementadas por los equipos de desarrollo de los proyectos. Dependiendo de la solución, la comunidad puede necesitar realizar un hard fork o un soft fork en la red. Algunos cambios menores son compatibles con versiones anteriores, como la actualización SegWit de Bitcoin.

Cambios mayores, como aumentar el tamaño de los bloques de Bitcoin a 8MB, requerirían un hard fork. Esto crearía dos versiones de la blockchain, una actualizada y otra sin cambios. Otra opción para aumentar el throughput es la fragmentación (sharding), que divide las operaciones de una blockchain en partes más pequeñas que pueden procesarse en paralelo en lugar de en secuencia.

¿Cómo funcionan las soluciones Layer 2?

Como se mencionó anteriormente, las soluciones Layer 2 dependen de redes secundarias que operan en paralelo o independientemente de la cadena principal.

Resumen

Las soluciones de agregación de conocimientos cero (como las más comunes) agrupan transacciones Layer 2 fuera de la cadena y las envían como una sola transacción a la cadena principal. Estos sistemas usan pruebas de validez para verificar la integridad de las transacciones. Los activos se almacenan en la cadena original mediante contratos inteligentes de puente, que confirman que la función de agregación funciona como se espera. Esto garantiza la seguridad de la red original y reduce el consumo de recursos en la agregación.

Cadenas laterales (sidechains)

Las cadenas laterales son redes blockchain independientes con su propio conjunto de validadores. Esto significa que los contratos inteligentes de puente en la cadena principal no verifican la validez de la cadena lateral. Por lo tanto, debes confiar en que la operación de la cadena lateral es correcta, ya que puede controlar los activos en la cadena principal.

Canales de estado

Los canales de estado son entornos de comunicación bidireccional entre las partes transaccionales. Las partes bloquean una parte de la blockchain subyacente y la conectan a un canal de transacciones fuera de la cadena. Esto generalmente se realiza mediante contratos inteligentes preacordados o firmas múltiples. Luego, las partes realizan transacciones o lotes de transacciones fuera de la cadena sin enviar inmediatamente los datos a la cadena distribuida subyacente (la cadena principal). Cuando se completan todas las transacciones en ese conjunto, el estado final del canal se publica en la blockchain para su verificación. Este mecanismo aumenta la velocidad de procesamiento y la capacidad total de la red. Soluciones como la red Lightning de Bitcoin y Raiden de Ethereum se basan en canales de estado.

Cadenas de bloques anidadas

Esta solución depende de un conjunto de cadenas secundarias que operan sobre la cadena “padre” principal. Las cadenas anidadas siguen las reglas y parámetros establecidos por la cadena principal. La cadena principal no participa en la ejecución de transacciones; su función es resolver disputas cuando sea necesario. Las tareas diarias las realizan las “subcadenas”, que procesan las transacciones debajo de la cadena principal y devuelven los datos procesados a la cadena principal. El proyecto Plasma de OmiseGO es un ejemplo de solución Layer 2 con cadenas de bloques anidadas.

Limitaciones de las soluciones Layer 1 y Layer 2

Ambas soluciones tienen ventajas y desventajas únicas. La mejora de Layer 1 puede ofrecer la solución más efectiva para grandes protocolos, pero requiere convencer a los validadores para que acepten cambios mediante un hard fork.

Los validadores pueden no querer hacerlo, por ejemplo, al cambiar de prueba de trabajo a prueba de participación. La transición a sistemas más eficientes puede hacer que los mineros pierdan ingresos, lo que reduce su motivación para mejorar la escalabilidad.

Layer 2 ofrece una forma más rápida de aumentar la escalabilidad. Sin embargo, dependiendo del método, la seguridad de la blockchain original puede verse significativamente afectada. La confianza en redes como Ethereum y Bitcoin se basa en su resistencia y historial de seguridad. Si se abandona algún aspecto de Layer 1, generalmente se debe confiar en los equipos y redes de Layer 2 para mejorar la eficiencia y la seguridad.

¿Y qué sigue después de Layer 1 y Layer 2?

Una cuestión clave es si, con la mejora de la escalabilidad de Layer 1, todavía necesitamos soluciones Layer 2. Las blockchains existentes han mejorado y nuevas redes con buena escalabilidad ya están en marcha. Pero mejorar la escalabilidad del sistema principal lleva mucho tiempo y no siempre está garantizado. La opción más probable es que Layer 1 se enfoque en la seguridad, permitiendo que las redes Layer 2 personalicen sus servicios según casos de uso específicos.

En un futuro cercano, cadenas grandes como Ethereum probablemente seguirán dominando debido a su gran base de usuarios y comunidad de desarrolladores. Pero su tamaño, descentralización y la reputación confiable proporcionan una base sólida para los objetivos de las soluciones Layer 2.

Resumen

Desde el inicio de las transacciones con criptomonedas, la búsqueda de mejorar la escalabilidad ha dado lugar a un enfoque dual: mejoras en Layer 1 y soluciones Layer 2. Si tienes una cartera diversificada de productos criptográficos, probablemente ya estés usando redes Layer 1 y Layer 2. Ahora conoces las diferencias entre ambas y los distintos métodos de expansión que ofrecen. **$BLAST **$LA **$LAYER **