Introducción a Ethereum Layer-2

Aprenda todo sobre las tecnologías de escalado Ethereum Layer-2 y cómo funcionan.

Principales conclusiones:

• Los tipos más populares de capas 2 en Ethereum son los paquetes acumulativos optimistas y los paquetes acumulativos de conocimiento cero (paquetes acumulativos ZK). Sin embargo, también existen otras tecnologías de capa 2 como cadenas laterales, cadenas de plasma y validium.
• En general, los paquetes acumulativos optimistas y ZK se consideran altamente seguros, ya que heredan la seguridad de la red principal de Ethereum.
• La compatibilidad de Ethereum Virtual Machine (EVM) de los rollups optimistas hace que sea conveniente para los desarrolladores migrar contratos inteligentes existentes de Ethereum a cadenas de bloques de rollup optimistas. Las máquinas virtuales Ethereum de conocimiento cero (zkEVM) pueden ofrecer los beneficios de escalabilidad de las pruebas de conocimiento cero y la compatibilidad con EVM.

¿Qué es Ethereum?

Ethereum es una plataforma de cadena de bloques de código abierto que permite a los desarrolladores crear e implementar aplicaciones descentralizadas (dapps) y contratos inteligentes. Propuesto por Vitalik Buterin a finales de 2013, se lanzó oficialmente en 2015.

En esencia, Ethereum es una red descentralizada de nodos que mantiene colectivamente una base de datos compartida llamada Ethereum Virtual Machine (EVM), que es capaz de ejecutar contratos inteligentes. Estos acuerdos autoejecutables incluyen los términos del contrato directamente escritos en código. Los contratos inteligentes permiten la automatización de varios procesos sin necesidad de intermediarios.

Ethereum y sus desafíos de escalabilidad

En los últimos años, la popularidad de las criptomonedas ha aumentado significativamente, junto con el uso de cadenas de bloques. Las cadenas de bloques populares, sobre todo Ethereum, no han podido mantenerse al día con la alta demanda, lo que ha provocado que los precios de la gasolina se disparen. Actualmente, Ethereum ha alcanzado la capacidad de la red de más de un millón de transacciones por día .

En el mundo de las criptomonedas, existe un concepto conocido como el trilema de la cadena de bloques , que establece que una cadena de bloques típica solo puede centrarse en dos de los tres siguientes elementos: seguridad , descentralización y escalabilidad . Ethereum ha adoptado una postura firme de centrarse en la seguridad y la descentralización , lo que significa, según el trilema, que tiene que sacrificar un nivel de escalabilidad.

Layer-2 como solución de escalabilidad

Las cadenas de bloques de capa 2, construidas sobre cadenas de bloques de capa 1 como Ethereum y Bitcoin, ayudan a escalar al manejar parte de la carga de transacciones de las cadenas de bloques de la capa base. Esto ayuda a que la capa 1 esté menos congestionada y reduce significativamente las tarifas de gas para los usuarios, ya que las capas 2 generalmente combinan múltiples transacciones en una sola.

Las soluciones de capa 2 utilizan varios tipos de tecnologías. Los más populares son los resúmenes optimistas y los resúmenes de conocimiento cero (resúmenes ZK), aunque también existen otras tecnologías de capa 2. Estos incluyen cadenas laterales, canales de estado/pago, cadenas de plasma y validiums. Muchas soluciones de Capa 2 actuales tienen como objetivo escalar Ethereum, ya que actualmente es la cadena de bloques con mayor demanda de su espacio de bloques.

Tipos de Ethereum Layer-2

Rollos optimistas

Un resumen optimista ayuda con el escalado al mover el cómputo y el almacenamiento de estado fuera de la red de capa 1. Las acumulaciones optimistas agrupan una gran cantidad de transacciones fuera de la cadena antes de enviarlas a la red principal de Ethereum. También utilizan técnicas de compresión para reducir la cantidad de datos publicados en Ethereum. Como resultado, los usuarios disfrutan de tarifas de transacción más bajas.

La característica definitoria de las acumulaciones optimistas implica su suposición de que las transacciones fuera de la cadena son válidas de forma predeterminada y no publican pruebas de validez para los lotes de transacciones publicados en la cadena. En su lugar, los rollups optimistas usan un esquema llamado “demostración de fraude” para detectar cálculos de transacciones incorrectos. Después de que se publica un lote acumulativo en Ethereum, hay una ventana de tiempo (también conocida como “período de desafío”) en el que cualquiera puede enviar una prueba de fraude para cuestionar los resultados de la transacción acumulativa.

Ejemplos notables de acumulaciones optimistas incluyen Arbitrum , Optimism y Boba Network .

Rollups de conocimiento cero

Los resúmenes de conocimiento cero (resúmenes de ZK) también agrupan las transacciones para que se ejecuten fuera de la cadena, lo que reduce en gran medida la cantidad de datos que se publicarán en la cadena.

Las pruebas de validez son una característica clave que producen los paquetes acumulativos de ZK para demostrar que los cambios propuestos en el estado de Ethereum son correctos. A diferencia de los rollups optimistas, que tienen que publicar todos los datos de las transacciones en la cadena, los rollups de ZK solo necesitan proporcionar pruebas de validez para finalizar las transacciones en Ethereum. Esto genera varios beneficios, como no tener demoras al transferir fondos de un rollup de ZK a Ethereum, ya que las transacciones de salida se ejecutan una vez que se verifica la prueba de validez.

Hay dos tipos principales de pruebas de validez: ZK-SNARK (argumento de conocimiento sucinto no interactivo de conocimiento cero) y ZK-STARK (argumento de conocimiento transparente escalable de conocimiento cero).

Otras soluciones de capa 2

Según el sitio web oficial de Ethereum, los paquetes acumulativos son actualmente la solución de capa 2 preferida para escalar su red. Sin embargo, también existen otras tecnologías de capa 2, que presentamos brevemente aquí.

Plasma es una solución de escalado de capa 2 propuesta por primera vez por Joseph Poon y Buterin en agosto de 2017. Usando una combinación de contratos inteligentes y verificación criptográfica, las transacciones de la red principal de Ethereum se descargan en cadenas de plasma, que informan periódicamente a la cadena de bloques principal de Ethereum y la utilizan para resolver cualquier disputa. Sin embargo, se observa que la comunidad de Ethereum generalmente ha pasado de Plasma a favor de los rollups.

Validium es una solución de escalado que se enfoca en mantener la integridad de las transacciones mediante el uso de pruebas de validez, como los resúmenes ZK. A diferencia de otras soluciones, Validium no almacena datos de transacciones en la red principal de Ethereum. Aunque este enfoque presenta ventajas y desventajas, también ofrece importantes mejoras de escalabilidad. Validium puede procesar una gran cantidad de transacciones, alcanzando potencialmente alrededor de 9,000 transacciones por segundo (tps) o más.

Las cadenas laterales, también consideradas por algunos como soluciones de capa 2, son cadenas de bloques independientes compatibles con Ethereum que utilizan sus propios modelos de consenso y bloquean parámetros para procesar transacciones. Los ejemplos notables incluyen Polygon (anteriormente Matic Network) y Gnosis (anteriormente xDAI) .

Beneficios de las soluciones de capa 2

Un beneficio clave de las soluciones de Capa 2 son las tarifas de transacción más bajas, que atraen a más usuarios y hacen que la cadena de bloques sea más factible para las dapps que requieren transacciones frecuentes. Estos incluyen juegos y redes sociales descentralizadas.

De acuerdo a La visión de Buterin, “la Internet del dinero no debería costar más de 5 centavos por transacción”. Si bien la red principal de Ethereum en sí misma está lejos de alcanzar este objetivo, observamos que algunos Layer-2 pueden lograr este objetivo. Por ejemplo, una transacción en Bucle y zkSync solo cuestan 0,03 dólares estadounidenses y 0,04 dólares estadounidenses, respectivamente, en el momento de escribir este artículo.

Otro beneficio de las soluciones Layer-2 es su seguridad. En general, los paquetes acumulativos optimistas y ZK se consideran altamente seguros, ya que heredan la seguridad de la red principal de Ethereum. Los paquetes acumulativos optimistas obtienen seguridad de la red principal de Ethereum al publicar los resultados de las transacciones en la cadena. Por lo tanto, pueden mejorar la escalabilidad sin sacrificar la seguridad o la falta de confianza. Los paquetes acumulativos de ZK también obtienen seguridad de Ethereum al almacenar los datos necesarios para recuperar el estado fuera de la cadena en L1, lo que promueve la seguridad, la resistencia a la censura y la descentralización.

Ciertas soluciones de capa 2 tienen beneficios adicionales de funcionalidad de contrato inteligente. Para los rollups optimistas, una gran ventaja es su compatibilidad con Ethereum Virtual Machine (EVM). Esto hace que sea conveniente para los desarrolladores migrar los contratos inteligentes existentes de Ethereum a las cadenas de consolidación optimistas. Además, los desarrolladores pueden hacer uso de la infraestructura existente de Ethereum, como lenguajes de programación, bibliotecas de códigos, herramientas de prueba, software de cliente y marco de implementación.

Ha habido avances recientes en la tecnología de conocimiento cero que hacen posible la implementación de la máquina virtual Ethereum de conocimiento cero (zkEVM). Un zkEVM puede recrear códigos de operación EVM existentes para probar/verificar en circuitos, lo que permite la ejecución de contratos inteligentes. Esto ayuda a superar las limitaciones de los paquetes acumulativos típicos de ZK, que no son fácilmente compatibles con EVM y, por lo general, solo admiten transferencias de tokens simples.

Obtenga más información sobre los proyectos de capa 1 y capa 2 en Despegar las capas: presentación del nuevo paisaje de cadena de bloques de capa 1 y capa 2 .

Conclusión

Las soluciones de capa 2 juegan un papel importante en la mejora de la escalabilidad de las cadenas de bloques. Vitalik Buterin dijo una vez que “[L]ayer-2 es el futuro de escalar la red y la única forma de preservar su descentralización”. Esto es especialmente cierto a corto y mediano plazo, ya que la fragmentación aún podría estar muy lejos .

Existen numerosas soluciones de escalado de capa 2, cada una con sus pros y sus contras. En general, los rollups (tanto optimistas como ZK) se consideran soluciones de escalabilidad clave de Ethereum para el futuro previsible.

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