¿Qué son las redes blockchain de capa 1 y capa 2?

Una guía para el trilema y la escalabilidad de Blockchain

Por: Rahul Nambiampurath

A medida que se intensifica la guerra de los contratos inteligentes, las cadenas de bloques de capa 1 y capa 2 se están diferenciando.

Desde las cadenas de bloques de prueba de trabajo hasta las de prueba de participación, cada una tiene su propia forma de escalar para acomodar el volumen de transacciones.

Todas las redes informáticas dependen del ancho de banda para transmitir datos, incluidas las redes blockchain. Sin embargo, estas últimas son más susceptibles a un problema de escalado de ancho de banda que las redes altamente centralizadas:

Este acto de equilibrio entre seguridad, descentralización y escalabilidad se conoce como Blockchain Trilemma. En pocas palabras, si una red de cadena de bloques está muy centralizada, es menos segura y más escalable. El recuento bajo de nodos haría que las transacciones fueran más rápidas porque la potencia informática estaría menos distribuida.

A su vez, el bajo número de nodos aumentaría la vulnerabilidad de la red. Después de todo, toma el control del 51% de los nodos para ser comprometidos por piratas informáticos.

En tal escenario, entonces sería posible bloquear nuevas transacciones para que no se agreguen a la cadena de bloques. Además, las transacciones podrían reordenarse o incluso revertirse. Esto último conduciría al problema del doble gasto, en el que la misma cantidad de dinero digital se gasta más de una vez.

No hace falta decir que la amenaza inminente del ataque del 51% dejaría sin valor a todas las criptomonedas. Por eso, no es casualidad que las redes de blockchain más descentralizadas sean las más populares: Ethereum (ETH) con 4.457 nodos y Bitcoin (BTC) con 15.733 nodos. De miles de criptomonedas, el par tiene una capitalización de mercado de $503 mil millones, o el 57 % del valor total de todas las criptomonedas.

Sin embargo, debido a que son tan descentralizados y seguros, son menos escalables. En la práctica, esto se traduce en altas tarifas de transacción y largos tiempos de confirmación de transacciones.

Entonces, cuanto más descentralizada es la cadena de bloques, más popular es, pero se vuelve menos asequible y más lenta. Eso es todo un enigma.

¿Qué haces con una carretera segura pero congestionada? Es bastante simple: conecta una carretera para descargar el tráfico. Esta es exactamente la diferencia entre las redes blockchain de Capa 1 y Capa 2.

La capa 1 es la principal red de cadena de bloques a cargo de las transacciones dentro de la cadena, mientras que la capa 2 es la red conectada a cargo de las transacciones fuera de la cadena. La red Bitcoin es la Capa 1.

Ofrece una velocidad abismal de cinco a siete transacciones por segundo (tps). Esto dio lugar a transacciones que a veces tardaban horas en completarse. Baste decir que tal red nunca podría permitir que Bitcoin se use como una criptomoneda en las compras diarias regulares.

Lightning Network de Bitcoin es una solución de escalabilidad de capa 2 que realiza transacciones de Bitcoin con tarifas insignificantes y un tiempo de transacción casi instantáneo.

Desde mayo de 2021, la cantidad de canales de LN se ha más que duplicado. Sus canales facilitan las transacciones fuera de la cadena, que luego se empaquetan y se vuelven a registrar en la cadena principal de la Capa 1 de Bitcoin.

A nivel técnico, Lightning Network es un sistema peer-to-peer (P2P) que abre canales entre las partes, como un cliente y una tienda. Aunque la cantidad de transacciones es ilimitada y casi instantánea, primero se debe bloquear una cierta cantidad de Bitcoin. Una vez bloqueado, los destinatarios facturan efectivamente el monto bloqueado según sea necesario y mientras el canal permanezca abierto y financiado.

Lo más importante, porque no se necesitan confirmaciones de Capa 1 en un canal LN. Cuando se completan las transacciones en un canal, el canal se cierra y su registro de pago se consolida como una sola transacción. Como tal, luego se agrega a la Capa 1 de Bitcoin.

El resultado final es agrupar múltiples transacciones fuera de la cadena (en la Capa 2) y agregarlas de forma compacta a la Capa 1. Del mismo modo, el mismo principio de agrupar datos fuera de la cadena para retroalimentar a la Capa 1 funciona con Ethereum y sus muchas Capas. 2 soluciones de escalabilidad.

Las 10 mejores soluciones de escalabilidad de capa 2 para Ethereum. Crédito de la imagen: L2beat.com

Aunque tienen el mismo propósito, las soluciones de escalabilidad de Capa 2 se pueden dividir en:

Sin embargo, existen redes de capa 1 de cadena de bloques que no dependen de redes externas de capa 2 de ningún tipo. Fueron diseñados desde el principio para manejar internamente la escalabilidad como redes de capa 1.

Aunque Ethereum se basa en redes de escalabilidad L2 externas, también tiene algunos trucos de escalabilidad de Capa 1 bajo la manga. Sin embargo, es más probable que se implementen más adelante en 2023 como parte de la actualización general de ETH 2.0 de prueba de trabajo a consenso de prueba de participación.

El principal es el fragmentado. Incluso antes de que la tecnología blockchain se hiciera popular, la fragmentación ha sido un método popular de administración de bases de datos. Esta solución de escalado de Capa 1 divide la red en fragmentos llamados fragmentos. Cada fragmento procesa y valida transacciones en paralelo.

Además, los nodos asignados a fragmentos no tienen que contener todo el registro de la cadena de bloques. En cambio, comparten datos (saldos, direcciones) entre ellos y envían pruebas a la cadena principal. Junto con Ethereum, las cadenas de bloques que utilizan o exploran la fragmentación son Tezos, Zilliqa y Qtum.

Aquí hay algunas cadenas de bloques PoS que son Capa 1:

Algorand tiene su consenso Pure Proof-of-Stake (PPoS) modificado. En pocas palabras, significa que todos los titulares de ALGO con solo un token obtienen recompensas de la red cuando las personas usan la cadena de bloques. En contraste, Ethereum tiene una barrera de entrada bastante alta con una participación de 32 ETH (~ $ 90k).

Cuando se trata de escalabilidad, Algorand tiene una arquitectura integrada de dos niveles en la que las transacciones más complejas reservadas para los protocolos DeFi son manejadas por una cadena, mientras que las transacciones simples (transferencias de tokens) son manejadas por otra. De esta manera, Algorand puede lograr inherentemente tps hasta 1000, superando drásticamente a la Capa 1 de Ethereum en 14–17 tps.

Sin embargo, teniendo en cuenta que Algorand tiene menos de 100 dApps disponibles, en comparación con las casi 3000 de Ethereum, queda por ver si es realmente escalable. Se podría argumentar que una barrera baja para hacer staking podría hacer que la red sea más vulnerable a los actores malintencionados. Del mismo modo, Algorand no tiene un mecanismo de corte para castigar a los malos, a diferencia de Ethereum.

Elrond utiliza la fragmentación como su principal solución de escalabilidad de capa 1. Teóricamente, puede procesar hasta 100 000 tps gracias a la combinación del protocolo de consenso seguro de prueba de participación (SPoS) y la fragmentación de estado adaptable (ASS).

ASS es fragmentación dinámica, en la que los fragmentos se dividen o se fusionan, según la carga de tráfico de la red. Además, no solo se fragmenta la red, sino también las propias transacciones. La seguridad se ve reforzada por el hecho de que los validadores se distribuyen entre fragmentos, lo que hace que sea menos probable que ocurra una toma de control de fragmentos maliciosos.

Celo es una bifurcación dura de Go Ethereum (Geth), que ocurrió en 2017. Después de la bifurcación, implementó una prueba de participación y un nuevo sistema de direcciones. Esto hace posible utilizar un número de teléfono como clave pública, impulsando a Celo como la solución de pago móvil global.

Celo tiene su propia moneda estable. De hecho, tres de ellos: cEUR, cUSD y cREAL. Debido a que Celo usa PBFT (tolerancia práctica a fallas bizantinas) para su consenso de PoS, puede tolerar nodos maliciosos incluso cuando hay una pequeña cantidad de ellos. En otras palabras, la adición de un nodo adicional aumenta exponencialmente la sobrecarga de comunicación de la red.

Otra cadena de bloques con su propio PoS modificado, Harmony utiliza una prueba de participación (EPoS) efectiva. Su cadena principal consta de cuatro fragmentos que verifican y agregan nuevas transacciones simultáneamente. No solo cada uno tiene validadores separados, sino que cada uno puede ejecutar transacciones a diferentes velocidades, lo que resulta en diferentes alturas de bloque.

La altura del bloque es fundamental para la seguridad de la cadena de bloques porque diferencia entre los bloques. Con la fragmentación y la aleatorización de la altura del bloque, Harmony logra un equilibrio entre escalabilidad y seguridad. Esto se ve impulsado aún más por el puente Horizon de cadena cruzada de Harmony, que permite que la red se conecte a las soluciones de escalabilidad de Capa 2 de Ethereum.

Hay muchas más redes de capa 1 a considerar: Cardano (ADA), Solana (SOL), THORChain (RUNE), Polkadot (DOT), Avalanche (AVAX), Fantom (FTM), Binance Smart Chain (BNB), Tron (TRX). ), Kava (KAVA) Radix (DLT) y otros.

Sin embargo, ninguno de ellos ha sido sometido a pruebas de estrés en condiciones del mundo real tanto como lo ha sido Ethereum, con su gran cartera de dApps. Sobre el papel, cada red L1 afirma resolver el Trilema Blockchain de alguna manera.

La forma más realista y práctica parece ser descargar el cuello de botella a las redes de Capa 2. Este puente introduce cierto nivel de complejidad para el usuario final, pero también lo hace el puente entre cadenas.

Al final, el ecosistema de la cadena de bloques se diversificará con muchas soluciones de capa 1 frente a capa 2 que funcionan juntas como una red de cadena de metadatos.