Las cadenas de bloques como Bitcoin y Ethereum realizan varias funciones, como ejecutar transacciones, garantizar la finalidad de las transacciones, mantener el consenso y hacer que los datos de las transacciones estén disponibles.
¿Pero qué pasaría si una cadena de bloques sólo fuera responsable de realizar una función y no las cuatro?
Aquí es donde entra en juego el concepto de cadena de bloques modular.
¿Qué es una cadena de bloques modular?
Una cadena de bloques modular es una cadena de bloques que se especializa en una función específica y subcontrata las tareas restantes a otras cadenas de bloques. Puede especializarse como capa de ejecución, capa de consenso, capa de disponibilidad de datos o capa de liquidación.
El concepto de cadenas de bloques modulares ha ganado popularidad a lo largo de los años, a medida que las cadenas de bloques de capa uno (L1) buscan escalar. Las cadenas de bloques monolíticas como Ethereum están escalando de forma modular con la introducción de los rollups.
Los rollups son capas de ejecución en las que las transacciones se procesan fuera de la cadena L1 principal. La cadena L1 es utilizada como capa de disponibilidad de datos por el rollup para enviar datos de transacciones, que pueden ser utilizados por cualquiera para verificar la validez de las transacciones ejecutadas en la cadena del rollup.
Explicación de la cadena de bloques monolítica
Una cadena de bloques monolítica es una cadena de bloques de una sola pieza que lleva a cabo todas las funciones principales (consenso, disponibilidad de datos, ejecución y liquidación) que requiere una cadena de bloques. La primera generación de cadenas de bloques de criptomonedas públicas, incluidas Bitcoin y Ethereum, son cadenas de bloques monolíticas.
He aquí un ejemplo de cómo funciona una cadena de bloques monolítica L1.
Un productor de bloques, llamado “minero” en las cadenas de bloques de prueba de trabajo (PoW) o “validador” en las cadenas de bloques de prueba de participación (PoS), toma transacciones de un mempool para crear un nuevo bloque. El nuevo bloque se transmite a toda la red para su aprobación.
Los nodos descargan los datos de las transacciones del bloque propuesto y comprueban su validez hasta que se alcanza el consenso. Una vez aprobado el bloque, las transacciones del mismo se declaran definitivas.
En el ejemplo anterior, los creadores del bloque y los nodos de la blockchain L1 hicieron todo el trabajo necesario para ejecutar, validar, finalizar y asegurar las transacciones.
Tipos de cadenas de bloques modulares
Las cadenas de bloques modulares se diferencian entre sí por su función. He aquí los cuatro tipos de cadenas de bloques modulares:
- Ejecución: Estas blockchains están diseñadas para procesar y ejecutar transacciones. Los usuarios pueden desplegar contratos inteligentes e interactuar con ellos.
- Disponibilidad de datos: La función principal de estas blockchains modulares es almacenar datos transaccionales para otras blockchains y garantizar la disponibilidad de datos históricos cuando se soliciten.
- Consenso: La capa de consenso consiste en una red de nodos completos que descargan y validan los datos transaccionales de los bloques para alcanzar un consenso sobre la validez del estado del bloque.
- Liquidación: Una blockchain modular especializada en liquidación verificará las transacciones, ordenará los bloques, verificará las transacciones y resolverá las disputas.
Ventajas de las cadenas de bloques modulares
La razón de ser de las cadenas de bloques modulares es evitar los problemas del aumento de los gastos de hardware, los riesgos de centralización y el crecimiento limitado que encuentran las redes de cadenas de bloques al escalar. Las cadenas de bloques modulares también ofrecen otras ventajas, como la flexibilidad y la soberanía.
Veámoslas en detalle.
Escalabilidad
La escalabilidad de las cadenas de bloques está limitada por el “trilema de las cadenas de bloques“, que afirma que una cadena de bloques sólo puede lograr dos de tres cualidades: descentralización, seguridad y escalabilidad. En la mayoría de los casos, se da prioridad a la descentralización y a la seguridad, lo que hace que la red de cadenas de bloques tenga un bajo rendimiento y unas elevadas comisiones por transacción (por ejemplo, Ethereum).
Una cadena de bloques puede obtener un mayor rendimiento aumentando el tamaño de sus bloques, lo que permite incluir más transacciones en un solo bloque. Sin embargo, aumentar el tamaño de los bloques hace que los nodos tengan que actualizar su hardware de almacenamiento para acomodar el aumento de datos. El aumento de los datos de hardware supone mayores barreras para los operadores de los nodos, lo que en última instancia conlleva riesgos de centralización.
Hoy en día, las blockchains L1 como Ethereum se escalan utilizando una capa de ejecución modular en la que las transacciones se procesan y ejecutan fuera de la cadena. Este proceso reduce la carga computacional de los nodos L1. Las blockchains modernas también pueden depender de otras cadenas para la disponibilidad de los datos, al igual que los rollups dependen de la L1 de Ethereum para almacenar los datos de las transacciones.
Soberanía
La modularidad permite a los desarrolladores crear fácilmente cadenas de bloques con su propio conjunto de reglas. Por ejemplo, si creas una cadena de capa dos (L2) en Ethereum, habrá varias reglas que tendrás que cumplir, como escribir tu código en el lenguaje de programación Solidity.
Flexibilidad
Con una pila de cadenas de bloques modular, los desarrolladores pueden aprovechar otras cadenas para que se ocupen de funciones en las que el desarrollador no quiera centrarse. Con las cadenas de bloques modulares, los desarrolladores tendrán un mayor control sobre lo que quieren que priorice su cadena de bloques (escalabilidad, descentralización o seguridad).
Por ejemplo, si un desarrollador quiere construir una cadena de aplicaciones para una bolsa descentralizada (DEX), puede centrarse en construir la capa de ejecución que gestiona la ejecución de transacciones y contratos inteligentes. Esta cadena no tendrá que arrancar para construir una red de nodos y validadores para proteger la cadena.
Simplemente pueden conectarse a una blockchain madura de disponibilidad de datos y consenso para compartir la seguridad.
Seguridad compartida
Como ya se ha mencionado, la creación de un conjunto de validadores es uno de los mayores retos para una nueva cadena de bloques. Sin embargo, con una pila de cadena de bloques modular, una cadena puede aprovechar la seguridad de una cadena de bloques madura de consenso y disponibilidad de datos.
Una ventaja de la seguridad compartida es que las cadenas de bloques que están conectadas a una capa común de disponibilidad de datos pueden interactuar entre sí fácilmente mediante puentes.
Desventajas de las cadenas de bloques modulares
Las cadenas de bloques modulares no son perfectas. Al elegir una configuración modular en lugar de una monolítica, entran en juego algunas compensaciones.
Seguridad
La seguridad es la mayor preocupación para las cadenas modulares. Si no se dispone de una capa de consenso y disponibilidad de datos altamente segura (preferiblemente con un gran conjunto de validadores), la cadena modular tiene muchas posibilidades de fracasar.
Además, las cadenas de bloques modulares no están tan probadas como las cadenas de bloques monolíticas como Bitcoin y Ethereum.
Complejidad del sistema
Las configuraciones de cadenas de bloques modulares son complicadas debido a la necesidad de mecanismos avanzados, como el muestreo de disponibilidad de datos. Además, las capas de ejecución de las configuraciones modulares utilizan mecanismos complejos como pruebas de fraude y pruebas de validez para asegurar las transacciones.
En cambio, las cadenas de bloques monolíticas son menos complejas debido a su arquitectura de sistema único.
Componibilidad de las aplicaciones
Las aplicaciones descentralizadas (dApps) construidas sobre blockchains modulares pueden enfrentarse a ineficiencias y vulnerabilidades de seguridad, ya que las transacciones en dichas blockchains pasan por varios sistemas.
Facilidad para el desarrollador
A los desarrolladores les puede resultar difícil trabajar en cadenas de bloques modulares en comparación con las cadenas de bloques monolíticas, que existen desde hace más de una década.
Las blockchains modulares son nuevas, por lo que los desarrolladores pueden tener que aprender un nuevo lenguaje para construir una configuración de este tipo.
Ejemplos de cadenas de bloques modulares
Rollups
Los rollups son cadenas de bloques que procesan y ejecutan transacciones fuera de la cadena antes de enviar los datos de la transacción con pruebas de fraude/validez a la cadena principal. Ethereum está experimentando una hoja de ruta centrada en los rollups, en la que utilizará rollups para lograr una mayor escalabilidad. Ethereum se convertirá en una cadena de bloques semimodular en el futuro.
Por ejemplo, Optimism y Arbitirum.
Validium
Los Validium son similares a los rollups. Procesan transacciones fuera de la cadena, pero sólo envían la prueba de validez a la cadena matriz. A diferencia de los rollups, los validiums no almacenan los datos de las transacciones en la cadena matriz. En su lugar, los validiums emplean una red de validadores de pruebas de validez para almacenar los datos fuera de la cadena. Como los datos no se almacenan en la cadena matriz, las tarifas de los valiums son inferiores a las de los rollups.
Por ejemplo, StarkEx.
Rollups soberanos
Un rollup soberano es un rollup que no depende de la cadena matriz L1 para liquidar las transacciones. Esta blockchain publicará sus transacciones en otra cadena para su ordenación y disponibilidad de datos, pero dependerá de sus nodos para determinar si las transacciones son correctas. Las cadenas soberanas pueden actualizarse mediante bifurcaciones, como las cadenas de bloques L1. Un desacuerdo entre nodos podría provocar la escisión de la cadena.
Por ejemplo, Celestia.
