Escalabilidad de blockchain: soluciones fuera de cadena para cadenas laterales y canales de pago

Escalabilidad es un término amplio que se refiere a la capacidad de un sistema de expandirse para adaptarse a la creciente demanda. En el ámbito de la informática, podemos aumentar el rendimiento de una máquina actualizando su hardware para que sea más rápida a la hora de realizar determinadas tareas. En el contexto de cadenas de bloqueo, la escalabilidad se refiere a la capacidad de manejar un número cada vez mayor de transacciones.

Protocolos como Bitcoin Tienen muchas ventajas, pero la escalabilidad no es una de ellas. Si el Bitcoin ejecutado en una base de datos centralizada, sería relativamente fácil para un administrador aumentar la velocidad y la potencia de procesamiento. Sin embargo, las propuestas de valor de Bitcoin, al igual que la resistencia a la censura, requieren que muchos participantes sincronicen una copia del blockchain.

El problema de la escalabilidad en blockchain

Ejecutar un nodo Bitcoin es relativamente barato e incluso dispositivos simples pueden hacerlo. Sin embargo, debido a la necesidad de mantener miles de nodos actualizados entre sí, existen ciertas limitaciones en su capacidad.

Existen límites en la cantidad de transacciones que se pueden procesar en la cadena, para evitar que el tamaño de la base de datos se salga de control. Si esto sucede demasiado rápido, los nodos no podrán seguir el ritmo. Además, si los bloques son demasiado grandes, no se pueden pasar rápidamente por la red.

Como resultado, nos encontramos en una especie de cuello de botella. Una cadena de bloques se puede comparar con un servicio de tren que sale a intervalos establecidos. Sólo hay un número limitado de asientos en cada vagón y, para obtener un billete, los pasajeros deben pujar para conseguir un asiento. Si todos intentan subir al tren al mismo tiempo, el precio será alto. Del mismo modo, una red congestionada con transacciones pendientes requerirá que los usuarios paguen tarifas más altas para que sus transacciones se incluyan de manera oportuna.

Una solución sería aumentar el tamaño de los vagones. Esto significaría más asientos, mayor capacidad de procesamiento y precios de boletos más bajos. Sin embargo, no hay garantía de que los escaños no se vuelvan a llenar. Los vagones no pueden ampliarse indefinidamente, del mismo modo que los bloques o los límites de gas no pueden ampliarse infinitamente. Esto último encarece la permanencia de los nodos en la red, ya que necesitarán hardware más caro para permanecer sincronizados.

El creador de Ethereum, Vitalik Buterin, acuñó el término "Trilema de escalabilidad" para describir el desafío que enfrentan las cadenas de bloques. Teoriza que los protocolos deben elegir entre escalabilidad, seguridad y descentralización. Estos aspectos, en cierto modo, están en conflicto entre sí: si nos centramos demasiado en dos de estas propiedades, la tercera se verá perjudicada.

Por esta razón, muchos ven la escalabilidad como algo que debe lograrse fuera de la cadena, mientras que la seguridad y la descentralización deben maximizarse en la propia cadena de bloques.

¿Qué son las soluciones fuera de la cadena para la escalabilidad?

Las soluciones fuera de la cadena se refieren a enfoques que permiten ejecutar transacciones sin congestionar la cadena de bloques subyacente. Los protocolos que se conectan a la cadena permiten a los usuarios enviar y recibir fondos sin que aparezcan transacciones en la cadena principal. Exploremos dos de los principales avances en esta área: cadenas laterales y canales de pago.

Una introducción a las cadenas laterales

¿Qué es una cadena lateral?

Una cadena lateral es una cadena de bloques separada. Sin embargo, no es una plataforma independiente ya que de alguna manera está vinculada a la cadena principal. La cadena principal y la cadena lateral son interoperables, lo que significa que los activos pueden fluir libremente entre ellas.

Hay varias formas de garantizar que se puedan transferir los fondos. En algunos casos, los activos se trasladan de la cadena principal al depositarlos en una dirección especial. En realidad, no se envían: se bloquean en la dirección y se emite la cantidad correspondiente en la cadena lateral. Otra opción más sencilla (aunque centralizada) es enviar los fondos a un custodio, quien intercambia el depósito por fondos en la cadena lateral.

¿Cómo funciona una cadena lateral?

Supongamos que nuestra amiga Alice tiene cinco bitcoins. Quiere cambiarlas por cinco unidades equivalentes en una cadena lateral de Bitcoin (llamémoslas sidecoins). La cadena lateral en cuestión utiliza una "huella bidireccional", lo que significa que los usuarios pueden transferir sus activos de la cadena principal a la cadena lateral y viceversa.

Recuerde que la cadena lateral es una cadena de bloques separada. Por tanto, contará con diferentes bloques, nodos y mecanismos de validación. Para obtener sus sidecoins, Alice le enviaría cinco bitcoins a otra dirección. Esta dirección podría ser alguien que, al recibir los bitcoins, acreditará la dirección de la cadena lateral de Alice con cinco monedas laterales. O podría haber algún tipo de configuración de confianza mínima en la que las sidecoins se acreditan automáticamente después de que el software detecta un pago.

Ahora, Alice ha convertido sus monedas en sidecoins, pero siempre puede revertir el proceso para recuperar sus bitcoins. Ahora que se ha unido a la cadena lateral, puede realizar transacciones en esta cadena de bloques separada. Puede enviar sidecoins o recibirlas de otros, tal como lo haría en la cadena principal.

Por ejemplo, podría pagarle a Bob una sidecoin por una sudadera con capucha de Binance. Cuando quiera volver a Bitcoin, puede enviar las cuatro monedas restantes a una dirección especial. Una vez confirmada la transacción, se desbloquearán cuatro bitcoins y se enviarán a una dirección controlada por ella en la cadena principal.

¿Por qué se utilizan cadenas laterales?

Quizás te preguntes cuál es el punto de esto. ¿Por qué Alice simplemente no usa la cadena de bloques de Bitcoin?

La respuesta es que la cadena lateral puede hacer cosas que Bitcoin no puede. Las cadenas de bloques son sistemas cuidadosamente diseñados con compromisos. Aunque Bitcoin es la criptomoeda Más seguro y descentralizado, no es el mejor en términos de poder de procesamiento. Aunque las transacciones de Bitcoin son más rápidas que los métodos convencionales, todavía son relativamente lentas en comparación con otros sistemas blockchain. Los bloques se extraen cada diez minutos y las tarifas pueden aumentar significativamente cuando la red está congestionada.

Es cierto que probablemente no sea necesario este nivel de seguridad para pagos pequeños y cotidianos. Si Alice está pagando por un café, no querrá esperar a que se confirme la transacción. Retrasaría la cola y su bebida se enfriaría incluso antes de ser entregada.

Las cadenas laterales no están sujetas a las mismas reglas. De hecho, ni siquiera necesitan usar el Prueba de Trabajo trabajar. Puede utilizar cualquier mecanismo de consenso, confiar en un único validador o ajustar cualquier cantidad de parámetros. Puede agregar mejoras que no existen en la cadena principal, producir bloques más grandes y garantizar liquidaciones rápidas.

Curiosamente, las cadenas laterales pueden incluso tener errores críticos sin afectar la cadena subyacente. Esto les permite usarse como plataformas para experimentar e implementar características que de otro modo requerirían el consenso de la mayoría de la red.

Siempre que los usuarios estén satisfechos con los compromisos, las cadenas laterales pueden ser un paso clave hacia un escalamiento efectivo. No es necesario que los nodos de la cadena principal almacenen todas las transacciones de la cadena lateral. Alice puede ingresar a la cadena lateral con una sola transacción de Bitcoin, realizar cientos de transacciones de monedas laterales y luego salir de la cadena lateral. Para la cadena de bloques de Bitcoin, solo realizó dos transacciones: una para entrar y otra para salir.

Ethereum Plasma es similar, pero con algunas diferencias importantes. Lea más sobre esto: ¿Qué es Ethereum Plasma?

Una introducción a los canales de pago.

¿Qué es un canal de pago?

Los canales de pago tienen el mismo propósito que las cadenas laterales en términos de escalabilidad, pero son fundamentalmente diferentes. Al igual que las cadenas laterales, sacan las transacciones de la cadena principal para evitar que la cadena de bloques se congestione. Sin embargo, no requieren una cadena de bloques separada para funcionar.

Un canal de pago utiliza un contrato inteligente para permitir a los usuarios realizar transacciones sin publicarlas en la cadena de bloques. Esto se hace a través de un acuerdo establecido por software entre dos participantes.

¿Cómo funciona un canal de pago?

En modelos como el popular Lightning Network, dos partes primero depositarían monedas en una dirección de propiedad conjunta. Esta es una dirección de múltiples firmas, lo que significa que requiere dos firmas para gastar los fondos. Por lo tanto, si Alice y Bob crearon dicha dirección, los fondos solo podrían transferirse con su consentimiento.

Digamos que depositaron 10 BTC cada uno en una dirección que ahora tiene 20 BTC. Sería fácil para ellos mantener un balance que comience diciendo que Alice y Bob tienen cada uno 10 BTC. Si Alice quisiera darle una moneda a Bob, podrían actualizar la hoja de cálculo para decir que Alice tiene 9 BTC y Bob tiene 11 BTC. No necesitarían publicar en la cadena de bloques mientras continúen actualizando estos saldos.

Cuando llegue el momento, digamos que Alice tiene 5 BTC y Bob tiene 15 BTC. Podrían crear una transacción que envíe estos saldos a direcciones propiedad de las partes, firmarla y transmitirla.

Alice y Bob podrían haber registrado diez, cien o mil transacciones en su balance. Pero para blockchain, solo realizaron dos operaciones en cadena: una para la transacción de financiamiento inicial y otra para reasignar los saldos cuando finalizan. Aparte de estas dos, todas las demás transacciones son gratuitas y casi instantáneas porque se realizan fuera de la cadena. No hay que pagar ninguna tarifa de minero ni esperar una confirmación de bloque.

Por supuesto, el ejemplo discutido anteriormente requiere la cooperación de ambas partes, lo cual no es una situación ideal para extraños. Sin embargo, se pueden utilizar mecanismos especiales para castigar cualquier intento de trampa, de modo que las partes puedan interactuar de forma segura sin confiar entre sí.

Ruta de pago

Evidentemente, los canales de pago son convenientes para dos partes que esperan un gran volumen de transacciones. Pero se pone aún mejor. Se puede crear una red de estos canales, lo que significa que Alice puede pagarle a una fiesta a la que no está conectada directamente. Si Bob tiene un canal abierto con Carol, Alice puede pagarle siempre que haya suficiente capacidad. Ella enviará fondos al lado del canal de Bob, quien a su vez se los enviará a Carol. Si Carol está conectada con otro participante, Dan, se puede hacer lo mismo.

Esta red se convierte en una topología distribuida donde todos se conectan con múltiples pares. A menudo habrá varias rutas hacia un destino y los usuarios podrán elegir la más eficiente.

Consideraciones finales

Analizamos dos enfoques de escalabilidad que permiten realizar transacciones sin sobrecargar la cadena de bloques subyacente. Tanto las cadenas laterales como la tecnología de canales de pago aún están en desarrollo, pero los usuarios que desean evitar las limitaciones de las transacciones de capa base las utilizan cada vez más.

A medida que pasa el tiempo y más usuarios se unen a la red, es importante mantener la descentralización. Esto sólo es posible estableciendo límites al crecimiento de la cadena de bloques para que puedan unirse fácilmente nuevos nodos. Los defensores de las soluciones fuera de la cadena creen que, con el tiempo, la cadena principal solo se utilizará para liquidar transacciones de alto valor o para interactuar con cadenas laterales y canales de apertura/cierre.