La escalabilidad se refiere en términos generales a la capacidad de un sistema para crecer y adaptarse a la creciente demanda. En informática, puede mejorar el rendimiento de su máquina actualizando su hardware para que sea más rápido realizando ciertas tareas. Cuando hablamos de escalabilidad en blockchain, nos referimos a aumentar su capacidad para manejar más transacciones.
Los protocolos como Bitcoin tienen muchos puntos fuertes, pero la escalabilidad de blockchain no es uno de ellos. Si Bitcoin se ejecutara en una base de datos de propiedad central, sería relativamente fácil para un administrador aumentar la velocidad y el rendimiento. Pero las propuestas de valor de Bitcoin (es decir, la resistencia a la censura) requieren que muchos participantes sincronicen una copia de la cadena de bloques.
El Problema de la Escalabilidad de Blockchain
Ejecutar un nodo de Bitcoin es relativamente barato e incluso los dispositivos simples pueden hacerlo. Pero dado que los miles de nodos deben mantenerse actualizados entre sí, existen ciertas limitaciones en su capacidad.
Se ponen límites a la cantidad de transacciones que se pueden procesar en cadena, para no permitir que la base de datos crezca a tamaños difíciles de manejar. Si se vuelve demasiado grande y demasiado rápido, los nodos no podrán seguir el ritmo. Además, si los bloques son demasiado grandes, no se pueden transmitir rápidamente por la red.
Como resultado, nos encontramos en una especie de cuello de botella. Una cadena de bloques se puede ver como un servicio de tren que sale a intervalos establecidos. Solo hay asientos limitados en cada vagón, y para obtener un boleto, los viajeros deben hacer una oferta para garantizar un lugar. Si todos intentan subir al tren al mismo tiempo, el precio será alto. De manera similar, una red obstruida con transacciones pendientes requerirá que los usuarios paguen tarifas más altas para ver su transacción incluida de manera oportuna.
Soluciones para la Escalabilidad de Blockchain
Una solución sería agrandar los vagones. Esto significaría más asientos, mayor rendimiento y precios de boletos más baratos. Pero no hay garantía de que los asientos no se llenen simplemente como antes. Los carros no se pueden ensanchar perpetuamente, al igual que los bloques o los límites de gas de los bloques no pueden escalar infinitamente. Esto último hace que sea más costoso para los nodos permanecer en la red, ya que necesitarán un hardware más costoso para mantenerse sincronizados.
El creador de Ethereum, Vitalik Buterin, acuñó el Trilema de escalabilidad de blockchain para describir el desafío que enfrentan las cadenas de bloques. Él teoriza que los protocolos deben hacer concesiones entre escalabilidad, seguridad y descentralización. Estos están algo en desacuerdo entre sí: si se enfoca demasiado en dos de las propiedades, la tercera será deficiente.
Por esta razón, muchos ven la escalabilidad como algo que debe lograrse fuera de la cadena, mientras que la seguridad y la descentralización deben maximizarse en la propia cadena de bloques.
Escalabilidad de Blockchain ¿Qué son las Soluciones de Escalado Fuera de la Cadena?
El escalado fuera de la cadena se refiere a enfoques que permiten que las transacciones se ejecuten sin inflar la cadena de bloques. Los protocolos que se conectan a la cadena permiten a los usuarios enviar y recibir fondos, sin que las transacciones aparezcan en la cadena principal. Nos sumergiremos en dos de los avances más notables en este frente: cadenas laterales y canales de pago.
¿Qué es una Cadena Lateral?
Una cadena lateral es una cadena de bloques separada. Sin embargo, no es una plataforma independiente, ya que está vinculada de alguna manera a la cadena principal. La cadena principal y la cadena lateral son interoperables, lo que significa que los activos pueden fluir libremente de uno a otro.
Hay varias formas de garantizar que los fondos se puedan transferir. En algunos casos, los activos se mueven de la cadena principal depositándose en una dirección especial. En realidad, no se envían, sino que se bloquean en la dirección y se emite una cantidad equivalente en la cadena lateral. Una opción más sencilla (aunque centralizada) es enviar fondos a un custodio, quien intercambia el depósito por fondos en la cadena lateral.
¿Cómo funciona una cadena lateral?
Supongamos que nuestra amiga Alice tiene cinco bitcoins. Quiere cambiarlos por cinco unidades equivalentes en una cadena lateral de Bitcoin, llamémoslas monedas secundarias. La cadena lateral en cuestión utiliza una clavija bidireccional, lo que significa que los usuarios pueden transferir sus activos de la cadena principal a la cadena lateral y viceversa.
Recuerde que la cadena lateral es una cadena de bloques separada. Entonces, tendrá diferentes bloques, nodos y mecanismos de validación. Para obtener sus sidecoins, Alice le enviaría cinco bitcoins a otra dirección. Podría ser propiedad de alguien que luego acreditará su dirección de cadena lateral con cinco monedas laterales una vez que reciban los bitcoins. Alternativamente, podría tener algún tipo de configuración de confianza minimizada donde las monedas secundarias se acreditan automáticamente después de que el software detecta un pago.
Alice ahora ha convertido sus monedas en sidecoins, pero siempre puede revertir el proceso para recuperar sus bitcoins. Ahora que ha ingresado a la cadena lateral, es libre de realizar transacciones en esta cadena de bloques separada. Puede enviar monedas secundarias o recibirlas de otros, tal como lo haría en la cadena principal.
Ella podría, por ejemplo, pagarle a Bob una moneda local por una sudadera con capucha. Cuando quiera volver a Bitcoin, podría enviar sus cuatro monedas laterales restantes a una dirección especial. Una vez confirmada la transacción, se desbloquearán cuatro bitcoins y se enviarán a una dirección que ella controle en la cadena principal.
¿Por qué se utilizan cadenas laterales?
Quizás se pregunte cuál es el punto de esto. ¿Por qué Alice no usa simplemente la cadena de bloques de Bitcoin?
La respuesta es que la cadena lateral puede ser capaz de hacer cosas que Bitcoin no puede hacer. Las cadenas de bloques son sistemas de compensaciones cuidadosamente diseñados. Si bien Bitcoin es la criptomoneda más segura y descentralizada, no es la mejor en términos de rendimiento. Si bien las transacciones de Bitcoin son más rápidas que los métodos convencionales, aún son relativamente lentas en comparación con otros sistemas blockchain. Los bloques se extraen cada diez minutos y las tarifas pueden aumentar significativamente cuando la red está congestionada.
Es cierto que probablemente no sea necesario este nivel de seguridad para los pequeños pagos diarios. Si Alice está pagando por un café, no se quedará esperando a que se confirme la transacción. Estaría reteniendo la cola y su bebida estaría fría cuando se la entregaran.
Las cadenas laterales no están sujetas a las mismas reglas. De hecho, ni siquiera necesitan usar Prueba de trabajo para funcionar. Puede usar cualquier mecanismo de consenso, confiar en un solo validador o modificar cualquier número de parámetros. Puede agregar actualizaciones que no existen en la cadena principal, producir bloques más grandes y hacer cumplir acuerdos rápidos.
Curiosamente, las cadenas laterales incluso podrían tener errores críticos sin afectar la cadena subyacente. Esto permite que se utilicen como plataformas para la experimentación y la implementación de funciones que de otro modo requerirían el consenso de la mayoría de la red.
Siempre que los usuarios estén contentos con las compensaciones, las cadenas laterales podrían ser un paso integral hacia un escalado efectivo. No es necesario que los nodos de la cadena principal almacenen todas las transacciones de la cadena lateral. Alice podría ingresar a la cadena lateral con una sola transacción de Bitcoin, realizar cientos de transacciones de monedas laterales y luego salir de la cadena lateral. En lo que respecta a la cadena de bloques de Bitcoin, solo ha realizado dos: uno para ingresar y otro para salir.
Escalabilidad de Blockchain. Introducción a los Canales de Pago
¿Qué es un canal de pago?
Los canales de pago tienen el mismo propósito que las cadenas laterales en el frente de la escalabilidad, pero son fundamentalmente muy diferentes. Al igual que las cadenas laterales, empujan las transacciones fuera de la cadena principal para evitar que la cadena de bloques se infle. Sin embargo, a diferencia de las cadenas laterales, no requieren una cadena de bloques separada para funcionar.
Un canal de pago utiliza un contrato inteligente para permitir a los usuarios realizar transacciones sin publicar sus transacciones en la cadena de bloques. Lo hace mediante un acuerdo aplicado por software entre dos participantes.
¿Cómo funciona un canal de pago?
En modelos como el popular Lightning Network, dos partes depositarían primero monedas en una dirección que posean conjuntamente. Esta es una dirección de varias firmas, una que requiere dos firmas para gastar los fondos. Entonces, si Alice y Bob crearon una dirección de este tipo, los fondos solo podrían retirarse con el consentimiento de ambos.
Digamos que cada uno deposita 10 BTC en una dirección que ahora tiene 20 BTC. Sería fácil para ellos mantener un balance que comience diciendo que Alice y Bob tienen 10 BTC cada uno. Si Alice quisiera darle una moneda a Bob, podrían actualizarla para leer que Alice tiene 9 BTC, Bob tiene 11 BTC. No tendrían que publicar en blockchain mientras continúan actualizando estos saldos.
Sin embargo, cuando llegue el momento, digamos que Alice tiene 5 BTC y Bob tiene 15 BTC. Luego, podrían crear una transacción que envíe estos saldos a las direcciones propiedad de las partes, firmarlo y transmitirlo.
Alice y Bob podrían haber registrado diez, cien o mil transacciones en su balance. Pero en lo que respecta a la cadena de bloques, solo han realizado dos operaciones en la cadena: una para la transacción de financiación inicial y otra para reasignar los saldos cuando terminan. Aparte de estos dos, todas las demás transacciones son gratuitas y casi instantáneas porque ocurren fuera de la cadena. No hay que pagar una tarifa de minero y no hay que esperar confirmaciones de bloque.
Por supuesto, el ejemplo discutido anteriormente requiere que ambas partes cooperen, lo que no es una situación ideal para extraños. Sin embargo, se pueden utilizar mecanismos especiales para castigar cualquier intento de hacer trampa, de modo que las partes puedan interactuar de forma segura entre sí sin confianza.
Ruta de pago
Evidentemente, los canales de pago son convenientes para dos partes que anticipan un alto volumen de transacciones. Pero se pone mejor. Se puede desarrollar una red de estos canales, lo que significa que Alice podría pagar un grupo a la que no está conectada directamente. Si Bob tiene un canal abierto con Carol, Alice puede pagarle siempre que haya suficiente capacidad. Ella enviará fondos al lado del canal de Bob, quien, a su vez, los enviará al de Carol. Si Carol está conectada con otro participante, Dan, se puede hacer lo mismo.
Dicha red evoluciona hacia una topología distribuida en la que todos se conectan a varios pares. A menudo, habrá varias rutas a un destino y los usuarios podrán elegir la más eficaz.
Pensamientos Finales Sobre la Escalabilidad de Blockchain
Hemos analizado dos enfoques de escalabilidad de blockchain que permiten realizar transacciones sin sobrecargar la cadena de bloques subyacente. Tanto las cadenas laterales como la tecnología del canal de pago aún no han madurado, pero los usuarios que desean eludir las deficiencias de las transacciones de capa base las aprovechan cada vez más.
A medida que pasa el tiempo y más usuarios se unen a la red, es importante que se mantenga la descentralización. Esto solo se puede lograr imponiendo límites en el crecimiento de la cadena de bloques para que los nuevos nodos puedan unirse fácilmente. Los defensores de las soluciones de escalabilidad fuera de la cadena creen que, con el tiempo, la cadena principal solo se utilizará para liquidar transacciones de alto valor o para vincular dentro / fuera de cadenas laterales y abrir / cerrar canales.
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