Canales estatales

Concepto y Funcionalidad

Los canales estatales son una solución de escalado de capa 2 que permite transacciones fuera de la cadena seguras y eficientes entre un número limitado de participantes, generalmente dos. Los canales de pago, como Lightning Network para Bitcoin, son ejemplos populares de canales estatales diseñados específicamente para el intercambio de dinero.

Leer más: ¿Qué es Bitcoin Lightning Network?

En un canal estatal, los participantes primero depositan una cierta cantidad de criptomonedas en la cadena, creando una billetera de múltiples firmas fuera de la cadena de bloques. Siempre que sus saldos no sean negativos, pueden realizar transacciones directamente entre ellos sin involucrar a los mineros o la cadena principal, enviando actualizaciones de estado en forma de [número_turno, monto, firma].

Cuando los participantes desean cerrar el canal, realizan una "salida" enviando la última actualización de estado a la cadena principal, que valida la actualización y transfiere los saldos finales a las partes. Para garantizar la seguridad y evitar salidas fraudulentas, existe un período de desafío durante el cual el otro participante puede presentar una actualización de estado con un turn_number más alto, desafiando efectivamente la salida inicial. Se pueden emplear torres de vigilancia para monitorear la cadena principal en busca de tales intentos.

Los canales de estado se pueden aplicar a otros tipos de transiciones de estado, como juegos o ejecución de contratos inteligentes, siempre que la cadena principal pueda validar su corrección. Ofrecen una finalidad inmediata, tarifas bajas y una construcción relativamente simple, lo que los hace adecuados para varios casos de uso, como pagos y juegos.

Casos de uso y ejemplos

Los canales estatales han sido ampliamente adoptados para varios casos de uso, principalmente debido a su finalidad instantánea, tarifas bajas y transacciones eficientes fuera de la cadena. Algunos de estos casos de uso incluyen:

• Pagos: los canales de pago, como Lightning Network de Bitcoin, son soluciones populares de Capa 2 que permiten transacciones fuera de la cadena rápidas y seguras para el intercambio de dinero.

• Juegos: los canales estatales pueden facilitar experiencias de juego seguras fuera de la cadena, donde los jugadores pueden enviar sus movimientos como transacciones entre ellos sin interactuar con la cadena principal.

• Contratos inteligentes: los canales estatales también se pueden usar para ejecutar contratos inteligentes fuera de la cadena, lo que reduce la carga en la cadena principal y mantiene el nivel deseado de seguridad y eficiencia.
  A pesar de sus numerosas ventajas, la implementación segura de State Channels puede ser una tarea compleja, que requiere una atención meticulosa a los posibles casos extremos y vulnerabilidades.

Cadenas laterales

Concepto y Funcionalidad

Las cadenas laterales son una forma de solución de escalado para redes blockchain, que operan de forma independiente junto con la cadena principal para mejorar su rendimiento. Tienen sus propios validadores y operadores, así como puentes que permiten transferir activos entre la cadena principal y la secundaria. Las cadenas laterales también pueden capturar encabezados de bloques en la cadena principal para evitar bifurcaciones.

Para mover activos de la cadena principal a una cadena lateral, los participantes bloquean sus activos en la cadena principal y proporcionan prueba del bloqueo en la cadena lateral. Para desbloquear los activos en la cadena principal, inician una salida en la cadena lateral y proporcionan una prueba de la salida una vez que se incluye en un bloque de cadena lateral.

A pesar de aprovechar la seguridad de la cadena principal para evitar bifurcaciones, las cadenas laterales son vulnerables a los ataques de transición de estado inválido, en los que los validadores coludidos crean bloques inválidos y roban fondos de otros participantes. La mayoría de las cadenas laterales están diseñadas con la suposición de que la gran mayoría de los validadores permanecerán intactos.

Casos de uso y ejemplos

Las cadenas laterales se emplean para mejorar la escalabilidad y la eficiencia de la cadena principal, y se pueden utilizar en varios escenarios, como:

• Descarga de transacciones de la cadena principal: las cadenas laterales pueden manejar una parte de las transacciones de la cadena principal, lo que reduce la carga general en la cadena principal y mejora su rendimiento.

• Implementación de funciones experimentales: las cadenas laterales pueden servir como campo de pruebas para nuevas funciones y mejoras sin afectar la estabilidad de la cadena principal.

• Aplicaciones de cadena de bloques personalizables: las cadenas laterales se pueden adaptar a casos de uso o industrias específicas, lo que permite aplicaciones de cadena de bloques personalizadas sin sobrecargar la cadena principal.
  Aunque las cadenas laterales son una forma de solución de escalado para las redes de cadena de bloques, no se consideran una solución de escalado de Capa 2 (L2), que es un tipo específico de solución de escalado que opera sobre la cadena principal.

A pesar de sus posibles riesgos de seguridad, las cadenas laterales siguen siendo una parte esencial del ecosistema blockchain, lo que mejora la escalabilidad y la flexibilidad de las cadenas principales.

Rollups (Optimistic y ZK-Rollups)

Concepto y Funcionalidad

Los resúmenes son una solución de escalado de Capa 2 que combina o "reúne" múltiples transacciones en una sola prueba antes de enviarla a la cadena principal. Están disponibles en dos tipos: Optimistic Rollups y ZK-Rollups. Ambos tipos de resúmenes aumentan el rendimiento de las transacciones y reducen los costos de gasolina, pero difieren en su enfoque de validación y seguridad.

Paquetes acumulativos optimistas

Los resúmenes optimistas se basan en un sistema de suposiciones "optimistas", donde las transacciones se presumen válidas hasta que se demuestre lo contrario. Utilizan un mecanismo de resolución de disputas llamado "prueba de fraude" que permite a los usuarios impugnar transacciones no válidas. Si se determina que una transacción no es válida, se revierte el resumen y se recompensa al retador.

Paquetes ZK

Los ZK-Rollups, por otro lado, utilizan pruebas de conocimiento cero (zk-SNARK) para proporcionar una garantía criptográfica de la validez de las transacciones antes de que se envíen a la cadena principal. Esto elimina la necesidad de un mecanismo de resolución de disputas, ya que las transacciones no válidas no se pueden incluir en el resumen.

Casos de uso y ejemplos

Los rollups son una de las soluciones de escalado de Capa 2 más prometedoras en la actualidad debido a sus propiedades de seguridad y eficiencia. Algunos beneficios y casos de uso de acumulaciones incluyen:

• Disponibilidad de datos mejorada: los resúmenes garantizan que los datos no se retengan al requerir que se pase el bloque completo o el estado como argumento al tomar una instantánea de un bloque.

• Validación de transición de estado: los paquetes acumulativos proporcionan un zk-SNARK (para paquetes acumulativos ZK) o una prueba de fraude (para paquetes acumulativos optimistas) para atestiguar la corrección de las transiciones de estado, evitando que se creen bloques no válidos.

• Sin bifurcaciones: la regla de elección de bifurcaciones en los resúmenes siempre prefiere la cadena que contiene el último bloque de la instantánea, lo que evita la creación de bifurcaciones.

• Costos de gas reducidos: los rollups reducen significativamente el costo de gas de la verificación en cadena, haciéndolos más eficientes que las transacciones en cadena.

• Salidas instantáneas: si los operadores de resumen cooperan, las salidas se pueden ejecutar instantáneamente sin necesidad de un juego de salida.

Ejemplos de implementaciones de resumen

Optimism es una implementación popular de Optimistic Rollup en la red Ethereum diseñada para escalar contratos inteligentes y aplicaciones descentralizadas (dApps).

zkSync es una solución ZK-Rollup para Ethereum que se enfoca en proporcionar transferencias de tokens seguras, rápidas y de bajo costo.

Plasma

Concepto y Funcionalidad

En 2017, Joseph Poon y Vitalik Buterin propusieron por primera vez Plasma como una solución de escalado de Capa 2. Crea un árbol de cadenas secundarias enraizadas en la cadena principal, con cada cadena secundaria funcionando como una cadena de bloques separada que puede manejar transacciones de forma independiente. Esto descarga el procesamiento de la cadena principal, aumentando el rendimiento general. Los activos se pueden transferir entre la cadena principal y las cadenas secundarias a través de un sistema de contratos inteligentes.

Las cadenas de plasma se basan en una combinación de árboles de Merkle y pruebas de fraude para garantizar la seguridad y la integridad de las transacciones fuera de la cadena. Los diseños de plasma se pueden clasificar en varios tipos, como plasma mínimo viable (MVP), efectivo de plasma, débito de plasma y plasma más viable (MoreVP). Cada tipo ofrece diferentes compensaciones en términos de seguridad, eficiencia y facilidad de uso, atendiendo a casos de uso y requisitos de aplicación específicos.

Ventajas del plasma

• Escalabilidad: las cadenas de plasma pueden manejar una gran cantidad de transacciones independientemente de la cadena principal, lo que aumenta considerablemente el rendimiento general.

• Tarifas de transacción más bajas: La descarga de transacciones a las cadenas de Plasma puede reducir las tarifas asociadas con las transacciones en cadena.

• Personalización: cada cadena de Plasma puede tener su propio mecanismo y reglas de consenso, lo que permite soluciones personalizadas para casos de uso específicos.

• Seguridad: las cadenas de plasma heredan la seguridad de la cadena principal mientras utilizan pruebas de fraude para garantizar la integridad de las transacciones fuera de la cadena.

Casos de uso y ejemplos

El plasma ofrece varios beneficios, lo que lo hace adecuado para varios casos de uso:

• Intercambios descentralizados (DEX): Plasma se puede utilizar para crear intercambios descentralizados de baja latencia y alto rendimiento sin congestionar la cadena principal.

• Juegos y NFT: las cadenas de plasma pueden admitir plataformas de juego escalables y eficientes y mercados de tokens no fungibles (NFT).

• IoT y cadena de suministro: Plasma puede habilitar el procesamiento de datos en tiempo real y el seguimiento de activos en ecosistemas complejos de cadena de suministro.
  Ejemplos de implementaciones de Plasma

• OMG Network (anteriormente OmiseGo): una solución de escalado de Ethereum basada en plasma enfocada en permitir transferencias de tokens rápidas y de bajo costo y funcionalidad de intercambio descentralizado.

• Matic Network (ahora Polygon): una cadena lateral basada en plasma para Ethereum que proporciona una plataforma para crear dApps escalables y eficientes. Desde entonces, Polygon ha evolucionado hasta convertirse en una solución de escalado multicadena que también es compatible con otras técnicas de Capa 2, como ZK-Rollups y Optimistic Rollups.