La escalabilidad de blockchain sigue siendo un desafío fundamental, lo que impulsa la exploración de soluciones innovadoras de escalabilidad de blockchain como Plasma y sharding.
A medida que las redes descentralizadas continúan evolucionando, la necesidad de procesar transacciones de manera más eficiente y adaptarse a las crecientes demandas de los usuarios se ha vuelto cada vez más apremiante. Tanto Plasma como sharding ofrecen enfoques distintivos para abordar este desafío fundamental, con el objetivo de optimizar el rendimiento de las transacciones y el rendimiento general de la red.
En esta guía, exploramos las complejidades de estas dos estrategias, descubriendo sus características únicas, beneficios y posibles inconvenientes. Al examinar los principios básicos, los mecanismos y las implicaciones del mundo real de cada enfoque, obtenemos una comprensión integral de cómo estas tecnologías dan forma al panorama de la escalabilidad de blockchain. Únase a nosotros mientras desentrañamos las complejidades de estas soluciones competitivas y arrojamos luz sobre sus contribuciones al futuro de los sistemas descentralizados.
¿Qué es el plasma?
Plasma, comúnmente conocido como Ethereum Plasma porque fue propuesto por primera vez por el cofundador Ethereum , Vitalik Buterin, es una solución de escalabilidad destinada a mejorar el rendimiento de la red Ethereum . Su premisa central gira en torno al establecimiento de una red de cadenas laterales que mantienen una interacción mínima con la cadena de bloques Ethereum , comúnmente conocida como cadena principal. La estructura fundamental de Plasma adopta una disposición jerárquica que se asemeja a un árbol de blockchain, en el que múltiples "cadenas secundarias" se superponen sobre la cadena primaria.
El marco Plasma permite la creación de una amplia gama de cadenas laterales (también llamadas cadenas hijas), que actúan esencialmente como réplicas condensadas de la cadena de bloques Ethereum mediante la utilización detracinteligentes y árboles Merkle.
Estas cadenas laterales están diseñadas exclusivamente para ejecutartracinteligentes personalizados, acomodando diversos requisitos de diversas entidades. Esta adaptabilidad permite la creación de distintostracinteligentes de Plasma adaptados a casos de uso específicos, lo que permite a las empresas aprovechar el potencial del marco de Plasma para satisfacer sus necesidades individuales.
Al aprovechar la seguridad proporcionada por la cadena principal, Plasma facilita el despliegue de numerosas cadenas secundarias. Estas cadenas operan dedentindependiente, adhiriéndose a directrices predeterminadas y persiguiendo objetivos específicos que pueden no necesariamente estar alineados con los de la cadena principal. Esta estrategia de diseño tiene como objetivo aliviar los problemas de congestión dentro de la cadena de bloques principal Ethereum .
Componentes del plasma Ethereum
Para comprender la mecánica de Ethereum Plasma, es vital explorar los componentes fundamentales que sustentan esta red:
Computación fuera de cadena
El concepto de computación fuera de la cadena establece un sentido de confianza entre los participantes de la red Ethereum . Facilita la liquidación de múltiples transacciones fuera de la cadena de bloques principal Ethereum . Este principio surge de la noción de que no todas las transacciones requieren la validación de todos los nodos de la cadena principal.
En consecuencia, esta validación selectiva de transacciones alivia la carga de trabajo en la cadena primaria, aliviando la congestión y mejorando la eficiencia. Los desarrolladores estructuran meticulosamente las cadenas de bloques de Plasma, a menudo empleando un solo operador para acelerar el procesamiento de transacciones, lo que resulta en transacciones más rápidas y rentables.
Compromisos estatales
Ethereum Plasma adopta la práctica de publicar periódicamente compromisos estatales en la red principal Ethereum . Esta sincronización garantiza el conocimiento mutuo del estado de las cadenas hijas y mantiene la compatibilidad entre ellas.
Esta interacción es vital para la capacidad de Plasma de aprovechar la seguridad de la cadena principal. Si bien las transacciones se realizan fuera de la cadena, las liquidaciones finales se producen dentro de la capa de ejecución principal Ethereum . Esta relación entrelazada evita inconsistencias y protege contra la proliferación de transacciones inválidas.
Entradas y Salidas
La interacción fluida entre ambas cadenas de bloques es un requisito previo fundamental al fusionar la cadena principal Ethereum con Plasma.
Esto requiere establecer un canal de comunicación que facilite la transferencia de activos, logrando así la solución de escalabilidad. Plasma ejecuta esto a través de untracmaestro en Ethereum, orquestando la mecánica de entradas y salidas.
Arbitraje de disputas
La resolución de disputas es una faceta fundamental del diseño de escalabilidad de Ethereum Plasma. Se emplea un mecanismo basado en la aplicación de la integridad de las transacciones para contrarrestar la posibilidad de acciones maliciosas por parte de los participantes.
Esta salvaguardia, conocida como prueba de fraude, está diseñada paradenta los participantes que participan en comportamientos sospechosos. Las pruebas de fraude sirven como argumentos que cuestionan la validez de determinadas transiciones estatales.
Los usuarios los invocan cuando detectan posibles gastos dobles, donde se intenta gastar un activo dos veces antes de que se complete la confirmación. La vigilancia y la pronta presentación de informes son clave para la eficacia de este proceso. Los usuarios que publican rápidamente pruebas de fraude detienen las transacciones ilícitas, lo que da lugar a acciones punitivas contra los culpables.
¿Cómo funciona Ethereum Plasma?
En esencia, Plasma representa una solución fuera de la cadena principal diseñada estratégicamente para mejorar significativamente la eficiencia operativa de la red Ethereum y cadenas de bloques análogas. Esta optimización se logra descargando una parte sustancial de las tareas de procesamiento de la cadena principal a una red de cadenas más pequeñas y especializadas, cada una de las cuales cumple funciones distintas.
Aunque las transacciones de Plasma se ejecutan fuera de la cadena, se liquidan en la capa de ejecución principal Ethereum para garantizar garantías de seguridad. Sin embargo, finalizar las transacciones fuera de la cadena requiere la publicación periódica de “compromisos estatales” por parte del operador, responsable de generar los bloques de la cadena de plasma. Estos compromisos, que se asemejan a las raíces Merkle derivadas de los árboles Merkle, son formas criptográficas de comprometerse con valores sin revelarlos. Impiden la alteración de valores comprometidos y desempeñan un papel fundamental en el mantenimiento de la seguridad.
Las raíces de Merkle son construcciones criptográficas que permiten condensar grandes cantidades de datos. Estas raíces, también denominadas "raíces de bloque", pueden representar transacciones de bloques completos, lo que ayuda a confirmar la inclusión de datos pequeños dentro de un conjunto de datos más amplio. Los usuarios pueden validar la inclusión de datos utilizando pruebas de Merkle, especialmente para demostrar la presencia de transacciones en un bloque específico.
Las raíces de Merkle cumplen un propósito vital al transmitir datos de estado fuera de la cadena a Ethereum. De manera análoga, funcionan como “puntos de salvación”, donde el operador indica el estado de la cadena de Plasma en un momento específico y lo corrobora con una raíz de Merkle como evidencia. Este acto de comprometerse con el estado actual de la cadena plasmática utilizando una raíz de Merkle se denomina "compromiso de estado".
Aunque originalmente fue conceptualizado por Vitalik Buterin y Joseph Poon en agosto de 2017 para abordar los desafíos de escalabilidad de Ethereum, el concepto Plasma muestra adaptabilidad para la integración en otras plataformas blockchain. Joseph Poon, uno de los defensores de la propuesta de Lightning Network para Bitcoin, desempeña un papel decisivo a la hora de resaltar las sinergias entre Plasma y Lightning Network como soluciones de escalabilidad para sus respectivas cadenas de bloques. Es importante señalar que, si bien estas soluciones comparten objetivos comunes, emplean metodologías y mecanismos distintos.
El proyecto Ethereum Plasma sigue siendo una iniciativa de código abierto, con su repositorio de código accesible en GitHub. Para profundizar en las complejidades técnicas, el documento técnico oficial de Plasma constituye un recurso valioso. A pesar de encontrarse en las primeras etapas de desarrollo, el concepto de Plasma es inmensamente prometedor. Una implementación exitosa tiene el potencial de marcar el comienzo de una nueva era de eficiencia para la red Ethereum , al mismo tiempo que sirve como modelo fundamental para otras redes blockchain que buscan soluciones de escalabilidad.
Beneficios de usar Plasma para la escalabilidad de blockchain
- Las cadenas de plasma ofrecen una clara ventaja sobre los canales al permitir transferencias de activos o monedas a cualquier destinatario, a diferencia de las transacciones de canales limitadas a partes bilaterales.
- Las cadenas de plasma exhiben una ventaja clave sobre las cadenas laterales debido a su anclaje dentro de la seguridad de la cadena principal. Si bien una violación de la cadena lateral no afecta a la cadena principal, no puede proteger a los usuarios de la cadena lateral. Por el contrario, las cadenas de plasma aprovechan la seguridad de la cadena principal, lo que permite a los usuarios salir a la cadena principal si la cadena de plasma enfrenta amenazas. Esta dinámica otorga al plasma una seguridad superior en comparación con las cadenas laterales.
Limitaciones del uso de Plasma para la escalabilidad de blockchain
- Una limitación inherente del plasma es eltraccronograma de retiro para los usuarios que desean cambiar sus monedas de la capa 2 a la capa 1.
- Los usuarios están sujetos a un período de espera de 7 a 14 días para los retiros, esencial para examinar la legitimidad de la transacción de retiro y prevenir actividades fraudulentas.
¿Qué es la fragmentación?
La fragmentación es una técnica que implica dividir cadenas de bloques o bases de datos en secciones particionadas más pequeñas llamadas fragmentos, cada una de las cuales administra segmentos de datos específicos. Esto alivia la tensión sobre una sola cadena que procesa todas las transacciones de la red. Los fragmentos funcionan como cadenas de bloques individuales, capaces de manejar sus transacciones, mientras que una cadena principal o una cadena de baliza supervisa las interacciones de los fragmentos. Esta actualización de red de Capa 1 mejora la escalabilidad al distribuir la carga de trabajo. Ethereum fue una de las primeras cadenas de bloques en adoptar la fragmentación cuando comenzó su transición a una red de prueba de participación escalable, con una Beacon Chain que coordina múltiples fragmentos.
Una ventaja significativa de la fragmentación es la operación simplificada del nodo. Como los datos se dividen en fragmentos, los nodos de validación ya no necesitan almacenar todo el historial de la cadena de bloques, centrándose únicamente en las confirmaciones de integridad de los datos. Las redes fragmentadas complementan los rollups, que mejoran la escalabilidad al validar las transacciones fuera de la cadena y consolidarlas en la cadena principal. La fragmentación mejora la eficiencia del resumen al permitirles informar estados más rápidamente.
Sin embargo, la fragmentación introduce problemas de seguridad. Un actor malicioso que obtenga el control de un fragmento podría potencialmente alterar otras partes de la red. Se necesitan regulaciones y salvaguardias adecuadas para evitar este problema, ya que hacerse cargo de un fragmento es comparativamente más fácil que secuestrar una red completa no fragmentada.
Cómo funciona la fragmentación
La fragmentación juega un papel fundamental para lograr una distribución eficiente del almacenamiento de datos, lo que conduce a una mayor rentabilidad en los resúmenes y operaciones de nodo simplificadas. Este enfoque permite que las soluciones de capa 2 aprovechen la seguridad de Ethereumy al mismo tiempo mantengan tarifas de transacción más bajas.
La cadena de bloques Ethereum alberga actualmente más de tres mil aplicaciones descentralizadas (dApps), lo que subraya la necesidad apremiante de soluciones de escalabilidad como la fragmentación.
La fragmentación implica la división de la red en unidades o particiones más pequeñas, cada una de las cuales aumenta sustancialmente las transacciones por segundo (TPS) de la red.
Sin embargo, si bien la fragmentación puede parecer sencilla, implica varios componentes y complejidades cruciales:
Nodos
Los nodos dentro de una red blockchain manejan el procesamiento y la gestión de todos los volúmenes de transacciones que ocurren dentro de la red. Estas entidades autónomas tienen la tarea de preservar y almacenar datos descentralizados generados por la red, incluidos saldos de cuentas e historiales de transacciones. Los nodos gestionan todas las actividades, datos y transacciones dentro de la red, una decisión de diseño que ha persistido desde el inicio de la red.
Sin embargo, este diseño obstaculiza la velocidad de procesamiento de las transacciones, aunque mantiene la seguridad de la cadena de bloques al almacenar cada transacción en cada nodo. Este lento procesamiento de transacciones representa un obstáculo para un futuro en el que se espera que las cadenas de bloques gestionen millones de transacciones.
Partición horizontal
La fragmentación se puede lograr mediante la partición horizontal de bases de datos, donde las filas se dividen en segmentos o fragmentos según sus características.
Por ejemplo, un fragmento podría centrarse en almacenar el historial de transacciones y el estado actual de una categoría específica de direcciones. Los fragmentos también pueden clasificarse por el tipo de activo digital que contienen, lo que permite un manejo especializado de transacciones que involucran esos activos.
Beneficios de la fragmentación de blockchain
La capacidad de procesamiento de las redes blockchain está limitada debido a la necesidad de que todos los nodos lleguen a un consenso sobre la legitimidad de las transacciones antes del procesamiento. Este requisito mantiene la naturaleza descentralizada de redes como Ethereum y Bitcoin, en las que cada nodo conserva todo el historial de la cadena de bloques y procesa cada transacción.
Seguridad y compresión de datos
Este diseño fortalece la seguridad de la red contra adquisiciones hostiles o alteraciones de transacciones, aunque obstaculiza la escalabilidad. Las cadenas de bloques fragmentadas introducen una alternativa al permitir que los nodos renuncien a descargar el historial completo o a validar cada transacción. Esto refuerza el rendimiento de la red, mejorando su capacidad para dar cabida a más usuarios.
Escalabilidad mejorada
El principal beneficio de Sharding es el aumento de escalabilidad que ofrece a las cadenas de bloques. La fragmentación permite la integración de nodos adicionales y conjuntos de datos más grandes sin ralentizar significativamente la velocidad de las transacciones. Esto tiene potencial para acelerar la adopción de la tecnología blockchain en todas las industrias, particularmente en las finanzas, donde las transacciones más rápidas pueden fomentar la competencia contra los sistemas de pago centralizados.
Accesibilidad mejorada
La fragmentación aporta dos ventajas complementarias: una mayor participación en la red y una mejor accesibilidad para los usuarios. Las mejoras previstas en la fragmentación de Ethereumpueden reducir los requisitos previos de hardware para ejecutar un cliente, permitiendo la participación desde computadoras personales y dispositivos móviles. Esta democratización del acceso puede ampliar la participación en la red.
Consideraciones de seguridad en Sharding
Es importante señalar que la aplicación de fragmentación a las redes blockchain se encuentra en la fase de prueba preliminar. Se asocia principalmente con los siguientes riesgos:
Riesgo de colisiones de fragmentos
Una preocupación de seguridad se refiere a las colisiones de fragmentos, donde un fragmento se apodera de otro o anula sus datos. Este riesgo podría provocar la pérdida de datos o la introducción de datos corruptos por fragmentos maliciosos. Ethereum 2 mitiga este riesgo asignando nodos aleatoriamente a fragmentos y reasignándolos a intervalos.
Riesgo de corrupción de fragmentos
Considerar cada fragmento como una red blockchaindent con sus usuarios y datos revela un riesgo potencial: la corrupción de fragmentos. Un atacante que obtenga el control de un fragmento podría introducir transacciones fraudulentas. Ethereum aborda esto mediante la asignación y reasignación aleatoria de fragmentos, frustrando la capacidad de los atacantes para predecir y explotar vulnerabilidades.
Conclusión
Plasma, iniciado por Vitalik Buterin y Joseph Poon, introduce cadenas laterales que interactúan mínimamente con la cadena principal. Esta arquitectura permite la creación de numerosas cadenas secundarias contracinteligentes personalizados, lo que alivia la congestión en la cadena primaria y al mismo tiempo mantiene la seguridad.
Por el contrario, la fragmentación se centra en dividir la red en segmentos más pequeños y manejables conocidos como fragmentos. Cada fragmento procesa transacciones específicas, lo que alivia la tensión en una sola cadena y refuerza la escalabilidad.
Si bien tanto Plasma como sharding comparten el objetivo de la escalabilidad, poseen mecanismos distintivos. Plasma enfatiza las cadenas laterales, diversificando los casos de uso, mientras que la fragmentación se enfoca en segmentar la cadena principal para una mayor eficiencia. Su desarrollo continuo está destinado a remodelar el potencial de blockchain, ofreciendo alternativas para abordar los desafíos de escalabilidad.
