Las 10 mejores soluciones de escalamiento para redes Blockchain

Los desarrolladores de Dapps continúan expandiendo los límites de la tecnología blockchain mediante la introducción de innovadoras soluciones de escalado. Estos ingeniosos creadores aprovechan todos los métodos posibles para garantizar que sus redes puedan gestionar la presión y la congestión de la economía digital actual. Mantener la escalabilidad de una blockchain no es tarea fácil cuando se producen miles de millones de transacciones.

Los enfoques variados

Los métodos para garantizar un escalamiento suficiente son de naturaleza variada, desde modificar los códigos fuente hasta apilar un protocolo encima de otro. Teniendo esto en cuenta, aquí están las 10 mejores soluciones de escalado para redes blockchain.

Nuevos mecanismos de consenso

En primer lugar, se encuentra la introducción de nuevos mecanismos de consenso. Es raro ver cadenas de bloques con prueba de trabajo como Bitcoin o Ethereum V1. Estos sistemas siguen siendo altamente seguros, pero a menudo carecen del rendimiento de las cadenas de bloques más avanzadas actuales. Estas opciones eliminan la PoW y los mineros, y reemplazan estas tareas con protocolos de staking.

Las funciones de participación permiten a los usuarios bloquear sus tokens en billeteras de red para proteger la red. Este proceso es simple y proporciona ingresos pasivos a los usuarios de la red sin la necesidad de comprar costosas plataformas de minería o aprender nuevas habilidades técnicas como programación. Las redes PoS son más populares que nunca porque a menudo ofrecen mejores transacciones y requieren mucha menos energía para funcionar.

Las redes PoS siguen evolucionando, y hoy en día, las redes de Prueba de Participación Delegada (DPoS) son una opción popular para los operadores. Estos sistemas reducen los requisitos de staking al permitir que los usuarios deleguen sus tokens a quienes participan. Este enfoque mejora el rendimiento al reducir la cantidad de nodos necesarios para finalizar las transacciones. Cabe destacar que es común que estos sistemas utilicen nodos verificados para compensar la menor descentralización.

Protocolos de capa 2

Las soluciones de capa 2 se encuentran entre las mejores maneras de mejorar el rendimiento de una red sin alterarla directamente. Lo principal que hay que entender sobre las soluciones de capa 2 es que son redes independientes diseñadas para optimizar el rendimiento de otras cadenas de bloques. Protocolos como Lightning Network en Bitcoin y FUEL en Ethereum han ayudado a estos gigantes a seguir siendo opciones viables.

Las mejores soluciones de capa 2 aprovechan la capa 1 para la seguridad mientras migran temporalmente la computación y las transacciones fuera de la cadena. Esta estructura reduce la congestión de la red principal. El tipo más común de soluciones de capa 2 son las cadenas laterales y los canales de pago.

Las cadenas laterales están diseñadas para correr paralelas a una solución de capa 1. Por lo general, se encargarán de tareas como la ejecución de contactos inteligentes y dejarán la validación a los nodos de la capa 1. Las soluciones de capa 1 del canal de pago, como Lightning Network, introducen pasarelas directas que ofrecen transacciones ilimitadas de bajo costo y los datos se publican en la red principal después del cierre del canal.

La desventaja de los protocolos de capa 2 es que muchos reducen la descentralización debido a su estructura. Por ejemplo, la red Lightning reduce la descentralización de Bitcoin al utilizar operadores de canal centralizados. Estos operadores permiten que tus fondos fluyan a través de ellos, lo que representa una centralización mucho mayor que la de la red principal de Bitcoin.

Hard Forks

Cuando una comunidad de desarrollo no logra decidir cómo mejorar el rendimiento, esto puede derivar en una bifurcación dura. Una bifurcación dura es un cambio completo en la programación de la red que obliga a los nodos a abandonar la red original y descargar nuevo software para comenzar a comunicarse con la nueva. El requisito de detener la minería de la antigua blockchain ha convertido las bifurcaciones duras en un proceso controvertido y, a menudo, desafiante para la comunidad blockchain.

Este estilo de bifurcación dura se ha vuelto menos frecuente a medida que los proyectos han introducido una variedad de estrategias para evitar divisiones tan controvertidas. Una de las principales tecnologías que se utilizan para evitar esto en la actualidad es DAO (Organizaciones Autónomas Descentralizadas). Estos protocolos permiten a la comunidad presentar propuestas y votar sobre qué cambios implementar.

Roll-ups ZK

La tecnología ZK permite a los usuarios verificar la propiedad de ciertos activos o información sin revelar su identidad o más detalles sobre el artículo o cuenta de propiedad. Zero Knowledge, el nombre del protocolo, hace referencia a sus controles de privacidad adicionales. Mientras que el término resumen se refiere a cómo este protocolo combina datos de transacciones en un solo bloque.

Esta maniobra reduce considerablemente la congestión en la red principal. La principal ventaja de los paquetes acumulativos de ZK es su mayor escalabilidad sin sacrificar la seguridad o la descentralización. Las soluciones de escalado equipadas con ZK-roll-up proporcionan una cantidad mínima de datos a la cadena principal solo para garantizar la validez y autenticidad.

Los contratos inteligentes especiales tienen la tarea de acumular los datos. Las redes acumulativas de ZK originales enviarían datos muy comprimidos a la red principal. Este estilo de acumulación mantiene los cálculos en la red de capa 2, lo que permite un mayor rendimiento sin sacrificar la seguridad. Además, este enfoque ha demostrado ser una excelente manera de aumentar el rendimiento utilizando soluciones de capa 2.

Resumen optimista

Otra forma popular de tecnología acumulada que se utiliza en la actualidad son los roll-ups optimistas. Estos sistemas funcionan como sus predecesores excepto que acumulan los datos asumiendo que la información es correcta. A partir de ahí, hay un período en el que cualquier nodo puede cuestionar los datos del bloque.

Los roll-ups optimistas ofrecen algunas ventajas importantes debido a su escalabilidad y capacidades más rápidas. También pueden manejar cálculos avanzados de contratos inteligentes. En comparación, los roll-ups tradicionales están restringidos a la funcionalidad básica de contratos inteligentes. Actualmente, Optimism y Arbitrum son las dos principales soluciones de escalamiento que aprovechan esta tecnología con gran efecto.

Sharding

La fragmentación es un método popular para mejorar la escalabilidad de las bases de datos empresariales y recientemente ha encontrado un hogar en la economía blockchain. El término fragmentación fue creado por Google para describir la estructura y las características de su producto Big Table. El término fragmentación se refiere a dividir bases de datos en tamaños más pequeños y almacenar información en múltiples ubicaciones.

La mejor analogía para explicar cómo funciona esto es pensar en un espejo roto en pedazos. Cada fragmento se almacena en un servidor independiente, lo que mejora la escalabilidad al permitir que los cálculos y los datos funcionen y escale de forma lineal. Esta solución ha ayudado a resolver el problema de las bases de datos en constante crecimiento y el tiempo adicional que lleva ponerlas en cola.

Las redes fragmentadas pueden procesar aplicaciones en paralelo, lo que las hace mucho más rápidas que las opciones de computación única. Actualmente, varias cadenas de bloques utilizan esta tecnología. El principal inconveniente de la fragmentación es la dependencia de recursos adicionales fuera de la cadena para mantener la red.

Testigo segregado (SegWit)

El concepto de utilizar Segwit para escalar Bitcoin entró en el mercado en 2015. Blockstream presentó la solución de escalado y contó con un gran apoyo de Bitcoin Core. Segwit (Testigo Segregado) funciona separando temporalmente los datos de la firma de los datos de validación de cada transacción antes de agregarlos al final de la transacción.

Cabe destacar que esta maniobra permite a la cadena de bloques concentrar los esfuerzos computacionales, mientras que los datos eliminados permanecen separados hasta que se necesiten nuevamente después de los cálculos. La eliminación de datos de firma o testigo ayuda a aumentar la cantidad de datos transaccionales que se pueden enviar dentro de los bloques de la cadena de bloques.

La actualización de Segwit fue diseñada para mejorar las redes de prueba de trabajo como Bitcoin. La actualización también permitió la integración de Lightning Network, lo que redujo aún más la congestión de Bitcoin. Hoy en día, Segwit es un protocolo central para los Bitcoiners a nivel mundial. Curiosamente, el espacio adicional creado por la actualización ha dado lugar a una nueva funcionalidad para Bitcoin en forma de tokens BRC-20.

Diseño modular:

El futuro de Blockchain podría ser modular. Para comprender por qué las cadenas de bloques modulares son tan importantes, es necesario comprender la diferencia entre redes monolíticas y modulares. Una cadena de bloques monolítica es su red tradicional que busca manejar todas las tareas principales en una sola red.

Estas tareas incluyen validación, cálculos, disponibilidad de datos, ejecución de contratos inteligentes y consenso. Esta estructura significa que los nodos únicos generalmente manejan múltiples tareas, como la validación y la ejecución de contratos inteligentes. El requisito de que cada nodo valide y ejecute perjudica el rendimiento de las redes monolíticas.

Escalado modular

Las cadenas de bloques modulares mejoran el rendimiento al eliminar uno de estos cálculos de la red principal. En la mayoría de las redes, son las ejecuciones de contratos inteligentes u otros procesos avanzados los que pueden consumir una gran cantidad de energía y tiempo. Se puede decir que Ethereum fue el primero en intentar esta estructura, ya que cuenta con una capa independiente para la ejecución de contratos inteligentes llamada Máquina Virtual de Ethereum (EVM).

En particular, actualmente hay más cadenas de bloques modulares ingresando al mercado que opciones monolíticas. Estas redes fáciles de crear y muy útiles están ganando popularidad debido a su proceso de incorporación y rendimiento mejorados. Una de las principales ventajas que aprovechan las cadenas de bloques modulares es el uso de estándares y conjuntos de herramientas fácilmente disponibles.

En 2020, la red SKALE introdujo un diseño modular en la estructura blockchain. El nuevo formato permitió una mayor interoperabilidad y redujo los obstáculos para la incorporación de desarrolladores de Dapp. Los desarrolladores obtuvieron la capacidad de implementar sus creaciones en múltiples cadenas o incluso en subredes llamadas cadenas y centros Skale. Hoy en día, Skale sigue siendo la principal cadena de bloques modular en términos de volumen de usuarios.

Tamaño de bloque

Pasaron muchos años antes de que las soluciones de capa 2 estuvieran disponibles. Durante este tiempo hubo mucho debate sobre cómo una cadena de bloques podría mejorar el rendimiento. Una de las opciones más populares fue aumentar el tamaño del bloque. El tamaño del bloque se refiere a la cantidad de datos que contiene cada bloque de la cadena de bloques.

Por ejemplo, Bitcoin tiene un tamaño de bloque de 1 MB que le permite manejar alrededor de 7 transacciones por segundo. Si se duplicara, la red podría sostener 14 tps sin la introducción de actualizaciones o soluciones de segunda capa. Curiosamente, el debate sobre el tamaño de los bloques de Bitcoin ha sido un tema en el pasado.

El concepto de aumentar el tamaño de los bloques impulsó el crecimiento constante de estas funciones. Incluso Bitcoin Cash, que se formó a partir de una bifurcación dura de Bitcoin derivada de un debate sobre el tamaño de los bloques, vio su red bifurcada para tamaños de bloque mayores tan solo unos meses después de su creación. Además, los tamaños de bloque más grandes reducen la cantidad de personas con el hardware necesario para participar en la red. Estas son las razones que han llevado a muchos a rechazar el aumento constante del tamaño de los bloques.

Gráfico acíclico dirigido (DAG)

Otro método para escalar redes es utilizar la tecnología DAG (gráfico acíclico dirigido). El término DAG se refiere a una base de datos que, en lugar de que las últimas transacciones se comuniquen con la acción final confirmada, todas las transacciones pueden comunicarse. Este enfoque significa que no hay ciclos de validación. De esta manera, puedes pensar en estas redes más como árboles que como cadenas.

Una razón por la que blockchain aprovecharía esta tecnología es para reducir la cantidad de bloques que no llegan a la cadena. Estos bloques se denominan huérfanos y pueden reducir el rendimiento debido a la congestión. Cabe destacar que, al aumentar el tamaño y la duración de los bloques, se crean inadvertidamente más huérfanos.

DAG crea un entorno más favorable que reduce la creación de huérfanos y al mismo tiempo permite una mayor escalabilidad. Dado que todos los bloques pueden hacer referencia a las puntas del gráfico, los mineros pueden hacer referencia a toda la cadena en lugar de tener que avanzar desde el último bloque hacia atrás. Este enfoque contrasta marcadamente con la estructura de prueba de trabajo original, pero proporciona más rendimiento.

Redes de hashgraph

Las redes de hashgraph no son técnicamente cadenas de bloques, pero ofrecen la misma protección de red descentralizada. Al igual que la tecnología DAG, todos los nodos de la red se comunican libremente entre sí, en lugar de hacerlo en orden cronológico. En una red de hashgraph, los nodos comparten sus datos con otros nodos aleatorios para garantizar que todos los participantes tengan acceso a la información.

La principal ventaja de este estilo de libro mayor distribuido es la capacidad de crear transacciones ordenadas utilizando marcas de tiempo verificables sin depender de protocolos de terceros. Además, estas redes ofrecen más controles de privacidad a los usuarios. Actualmente, Hedera es la principal red hash que opera en el sector blockchain.

Las cadenas de bloques necesitan escalabilidad para sobrevivir

Los desarrolladores de blockchain hoy comprenden la importancia de la escalabilidad. Estos desarrolladores amplían continuamente los límites de esta tecnología para proporcionar un mejor rendimiento y características. Las soluciones de escala anteriores son las opciones más populares, pero no las únicas. Puede esperar ver surgir soluciones aún más ingeniosas y creativas a medida que la tecnología blockchain continúa generalizándose.