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Desde su creación, las cadenas de bloques han empezado a introducirse lenta pero inexorablemente en los sectores del juego, las finanzas, la logística, los seguros y otros. Sin embargo, siguen enfrentándose a un cuello de botella: la escalabilidad, un requisito para garantizar el futuro de Web3.
Impulsar las cadenas de bloques de capa 1, como Ethereum (ETH), hasta su máximo potencial es todo un reto mientras los retos relacionados con el rendimiento de las transacciones y las implicaciones de costes se interpongan en el camino.
La necesidad de minimizar la confianza sigue creciendo con la expansión del sector Web3. Ahora (más que nunca) se requieren protocolos que alcancen alta velocidad y bajos costes de datos y transacciones.
En la vanguardia de la adopción de Web3 está la escalabilidad de blockchain. A través de la investigación y el desarrollo continuos, surgen soluciones críticas como los rollups de conocimiento cero (Zk-Rollups), que prometen transformar las blockchains y mejorar el poder de los contratos inteligentes en diversos sectores.
¿Qué son los Zk-Rollups y cómo funcionan?
Zk-Rollups es una tecnología de solución de escalado Layer-2 (L2) relativamente nueva que mejora las redes blockchain aumentando el rendimiento de las transacciones y reduciendo los costes relacionados.
Con Zk-Rollups, las cadenas de bloques pueden agrupar transacciones en lotes y fuera de la cadena antes de compactarlas en un paquete de datos, denominado «rollup», y reenviar los datos resumidos a la cadena de bloques principal para su verificación.
La blockchain primaria (Capa 1) también dispone de pruebas criptográficas que avalan la exactitud de todos los cambios de estado realizados.
El estado de los Zk-Rollups se mantiene mediante un contrato inteligente desplegado en la blockchain de Ethereum. Los nodos Zk-rollups están obligados a publicar una prueba de validez utilizada para la verificación. En otras palabras, funciona como testigo.
Los Zk-Rollups se han convertido en una fuerza formidable en la carrera por lograr la escalabilidad al tiempo que se aumenta la seguridad de las blockchains de capa 1 como Ethereum.
Los operadores de nodos ya no necesitan publicar cada transacción en la cadena. En su lugar, los Zk-Rollups han sido diseñados para agrupar transacciones en lotes, comprimirlas y enviarlas periódicamente a la red de la capa base a la que están conectados.
Las pruebas de las transacciones finalizadas completan el puzzle de Ethereum, en lugar de publicar los datos de cada transacción en la cadena. Zk-Rollups funciona de forma similar a los rollups optimistas.
Zk-Rollups destaca por aprovechar eficazmente las características clave de la red de la capa base, como la resistencia a la censura y la seguridad.
5 cosas clave que hay que saber sobre los Zk-Rollups
Zk-Rollups abre la industria blockchain a un nuevo reino donde los contratos inteligentes se mejoran, las transacciones son más rápidas y cuestan mucho menos en comparación con los protocolos de capa 1.
Esta sección del artículo discutirá y explorará las características clave, diferencias, beneficios e inconvenientes de Zk-Rollups. Así que, abróchate el cinturón mientras comenzamos a ascender en el reino de los revolucionarios Zk-Rollups.
1. La escalabilidad sólo ocurre cuando se resuelve la congestión
La cadena de bloques Ethereum padece una elevada congestión de la red y costes de transacción que sobrecargan los proyectos que se construyen en la red, al tiempo que encarecen la interacción del ciudadano de a pie en el ecosistema descentralizado.
La introducción de Zk-Rollups como proveedor de soluciones de escalado de Capa 2 ha transformado significativamente el protocolo Ethereum, permitiendo que los protocolos de Capa 2 sirvan de puente entre los usuarios y la red primaria.
Algunas de las características más distintivas de Zk-Rollups incluyen el aprovechamiento de los contratos inteligentes de Ethereum en la cadena, el procesamiento de transacciones fuera de la cadena, que se añaden periódicamente a la blockchain de Ethereum en lotes, el aumento del rendimiento de las transacciones y la reducción del coste de las transacciones.
El registro de transacciones forma una cadena similar a la blockchain de Ethereum, también conocida como cadena ZK-Rollup. Hay varios componentes críticos de la arquitectura Zk-Rollups a tener en cuenta:
- Contratos en cadena: Los contratos inteligentes que se ejecutan en la cadena de bloques de Ethereum son el núcleo del funcionamiento del protocolo Zk-Rollups. Varían desde el contrato primario utilizado para almacenar bloques de rollup, rastrear transacciones como depósitos y supervisar el estado del rollup hasta el contrato verificador utilizado para confirmar la validez de las pruebas de conocimiento-cero enviadas por los productores de bloques. Ethereum es la capa base de todos los Zk-Rollups del ecosistema.
- La máquina virtual (VM) fuera de la cadena: Una máquina virtual (VM) fuera de la cadena ejecuta transacciones mientras rastrea el almacenamiento de estados en Zk-Rollups. Esta VM funciona de forma separada e independiente de la Máquina Virtual Ethereum (EVM) principal. Puede referirse a ella como la capa secundaria (Layer-2) de la red Zk-Rollup. La autenticación de las pruebas de validez en la red primaria (Ethereum) garantiza la exactitud de los cambios de estado en la VM fuera de la cadena.Algunas personas han llegado a referirse a las Zk-Rollups como «soluciones de escalado híbridas» debido a su naturaleza de funcionar por separado pero aprovechando la seguridad y la resistencia a la censura de la red principal de Ethereum. Por otro lado, Ethereum se encarga de hacer cumplir la validez del cambio de estado del rollup, lo que garantiza la autenticidad y disponibilidad de los datos tras cada actualización de estado. Esta característica eleva a Zk-Rollups por encima de otras soluciones de escalado fuera de la cadena como sidechains y validiums, que son responsables de la corrección de los datos y la seguridad, por no mencionar que almacenan transacciones en otras ubicaciones.
2. Validar las liquidaciones manteniendo alejados a los malos actores
Las Zk-Rollups no pueden funcionar sin la blockchain de Ethereum, ya que necesitan la mainnet para varias funciones críticas como la disponibilidad de datos, la finalidad de las transacciones y la resistencia a la censura.
En cuanto a la disponibilidad de las transacciones, Zk-Rollups funciona publicando los datos de estado de cada transacción fuera de la cadena en la red Ethereum.
Esta característica ha sido elogiada por permitir a particulares y empresas modificar por separado y de forma independiente el cambio de estado en los rollups, que luego pueden validarse en Ethereum.
La blockchain de Ethereum facilita estos datos a través de una función denominada calldata, que se transmite a todos los participantes de la red. Vale la pena mencionar que no hay necesidad de enviar calldata en grandes cantidades, ya que de ello se encargan las pruebas de validez que verifican la corrección de las transiciones de estado.
No obstante, los datos fuera de la cadena son fundamentales incluso para los usuarios que interactúan con el rollup, por ejemplo, cuando consultan los saldos de sus cuentas, inician transacciones e inician retiradas.
Los ZK-Rollups utilizan la cadena de bloques de Ethereum para la finalidad de las transacciones. En este caso, Ethereum es la capa de liquidación. Tenga en cuenta que las transacciones de la Capa 2 permanecen incompletas hasta que se aceptan sus pruebas de validez en el protocolo de la Capa 1.
Esto es similar a las verificaciones en dos pasos utilizadas por las plataformas que gestionan cuentas de usuario, como las bolsas de criptomonedas. Garantizan que los actores maliciosos se mantengan a raya y que las transacciones de los usuarios no puedan revertirse una vez completadas y aceptadas en L1.
Por último, Zk-Rollups necesita Ethereum para resistir a la censura. Por regla general, Zk-Rollups utiliza un «supernodo», el operador que procesa las transacciones, crea lotes y envía los bloques comprimidos a la capa base. Este proceso consigue eficiencia, pero hay recelos ante una posible censura por parte de operadores malintencionados.
Una solución a este riesgo ha sido facultar a los usuarios de Zk-Rollup para que envíen las transacciones directamente a la capa base si sospechan de la censura de un operador malintencionado sin permiso para salir del protocolo ZK-Rollup.
3. Los Rollups optimistas pueden cuestionar las transacciones
Al igual que los Zk-Rollups, los rollups optimistas son soluciones de escalado de capa 2. Sin embargo, existen algunas diferencias entre ambas tecnologías.
Por ejemplo, los rollups optimistas utilizan un mecanismo a prueba de fraude que permite a cualquier usuario de la red impugnar el resultado de una operación de rollup optimista dentro de una ventana (tiempo) especificada, a diferencia de las pruebas de validez utilizadas en los Zk-Rollups.
En los Zk-Rollups, la corrección de los cambios de estado en los rollups se verifica criptográficamente. En cambio, los rollups optimistas dan por válidas las transacciones hasta que se cuestiona su exactitud.
Se proporciona una ventana de tiempo para que los usuarios de la red cuestionen la validez de las transacciones después de que se haya enviado un lote de rollups optimistas a la capa base.
Esta ventana de tiempo se denomina periodo de impugnación, y permite que cualquiera pueda realizar un cálculo a prueba de fraude. Si se aprueba, el protocolo de rollup debe volver a realizar la transacción al tiempo que actualiza el estado del rollup. El lote de transacciones se considerará válido si transcurre el periodo de impugnación sin que se presente ninguna impugnación.
El periodo de impugnación en los rollups optimistas implica un periodo de espera de siete días cuando se retiran fondos a la capa base a través de un puente nativo. Sin embargo, este problema puede resolverse fácilmente recurriendo a los servicios de los proveedores de liquidez, que permiten a los usuarios acceder a los fondos pagando una pequeña prima (considérelo una comisión de retirada).
Los rollups optimistas se han convertido, con el paso de los años, en la solución de escalado de facto debido a su facilidad de uso y a la posibilidad ligeramente menor de que se produzcan errores.
En comparación, los ZK-Rollups se ven frenados por la complejidad de su implementación. Aún así, se promueven debido a su visión a largo plazo de la escalabilidad y la seguridad, garantizada por pruebas de validez verificables criptográficamente.
4. Ventajas e inconvenientes de los Zk-Rollups
| Pros | Contras |
|---|---|
| Aumentar el rendimiento general de transacciones del ecosistema de contratos inteligentes en Ethereum. | Los Zk-Rollups tienden a sufrir las limitaciones de la capa base. |
| Proceso de consenso variable, asegurando la validez de las transacciones por los operadores de rollup. | Los Zk-Rollups fragmentan la liquidez, lo que lleva a desafíos en la composabilidad sin permisos. |
| Mayor ancho de banda computacional de L1 – no es necesario ejecutar cada transacción individualmente. | Son complejos de implementar. |
| Los Zk-Rollups poseen mecanismos clave que mejoran la seguridad. | Los Zk-Rollups son relativamente nuevos – se requieren más estudios. |
| Menores costos de transacción para usuarios y consenso. | Es probable que impliquen riesgos de actualizabilidad. |
| Requisitos de confianza altamente minimizados. | Los Zk-Rollups sufren problemas de compatibilidad con la EVM. |
5. El futuro de las Zk-Rollups es brillante
A pesar de las limitaciones resaltadas en la tabla, las ZK-Rollups son algunas de las tecnologías más prometedoras relevantes para escalar la economía blockchain. Destacan porque preservan la seguridad y la resistencia a la censura de la capa base, en este caso, Ethereum.
Los desarrolladores de la industria blockchain están facultados para diseñar a medida protocolos de capa 2 con los requisitos que especifiquen. Esto puede conducir a la creación de entornos informáticos altamente especializados sin comprometer la seguridad.
Para aprovechar plenamente el potencial de Web3, la industria tendrá que pensar críticamente sobre cómo transformar la infraestructura existente, y Zk-Rollups está a la vanguardia de esta transformación.
Lo esencial
El auge de los Zk-Rollups puede parecer difícil, pero el futuro de esta tecnología no lo es tanto. Varios proyectos han comenzado a implementar Zk-Rollups y están dando forma al futuro de la escalabilidad en el ecosistema Ethereum garantizando una mayor seguridad y una mejor experiencia de usuario.
Algunos de estos proyectos son zkSync, una solución Zk-Rollup desarrollada por Matter Labs, StarkWare, un protocolo dedicado a crear productos y redes que destaquen en el aprovechamiento de la tecnología ZK-STARK utilizada para escalar blockchains, y Hermez, una creación de Telos Foundation diseñada para proporcionar un protocolo Zk-Rollup eficiente y seguro para escalar Ethereum.
Varios factores, como la adopción generalizada, la compatibilidad con EVM, la innovación continua a través de la investigación y el desarrollo, la interoperabilidad, la experiencia del usuario y el aumento de casos de uso diversos, determinarían el futuro de Zk-Rollups.
