TL;DR (RESUMEN)
La popularidad de las criptomonedas y la blockchain aumenta exponencialmente, y también lo hace el número de usuarios y transacciones. Aunque resulta fácil ver lo revolucionaria que es la blockchain, la escalabilidad (la capacidad de un sistema para crecer mientras se adapta a una creciente demanda) siempre ha sido un desafío. Las redes blockchain públicas que son muy descentralizadas y seguras a menudo tienen dificultades para alcanzar una elevada capacidad de procesamiento.
Esto a menudo se describe como el Trilema de la blockchain, el cual establece que resulta prácticamente imposible para un sistema descentralizado alcanzar simultáneamente niveles igualmente altos de descentralización, seguridad y escalabilidad. En realidad, las redes blockchains solo pueden tener dos de esos tres factores.
Sin embargo, afortunadamente, miles de entusiastas y expertos están trabajando en soluciones de escalabilidad. Algunas de estas soluciones han sido diseñadas para ajustar la arquitectura de la blockchain principal (Capa 1), mientras otras se dirigen a los protocolos de Capa 2 que operan encima de la red subyacente.
Introducción
Con el gran número de blockchains y criptomonedas disponibles, es posible que no sepas si estás utilizando una cadena de Capa 1 o Capa 2. Ocultar la complejidad de la blockchain presenta algunas ventajas, pero vale la pena comprender el sistema en el que estás invirtiendo o que estás utilizando. En este artículo, entenderás las diferencias que existen entre las blockchains de Capa 1 y Capa 2, y varias soluciones de escalabilidad.
¿Qué es una blockchain de Capa 1 vs. Capa 2?
El término Capa 1 designa el nivel base de la arquitectura de una blockchain. Es la estructura principal de una red blockchain. Bitcoin, Ethereum y BNB Chain son ejemplos de blockchains de Capa 1. Capa 2 designa redes construidas sobre otras blockchains. Así que si Bitcoin es una Capa 1, Lightning Network que se ejecuta sobre ella es un ejemplo de Capa 2.
Las mejoras en la escalabilidad de redes blockchain pueden ser categorizadas como soluciones de Capa 1 y Capa 2. Una solución de Capa 1 cambiará directamente las reglas y los mecanismos de la blockchain original. Una solución de Capa 2 utilizará una red externa y paralela para facilitar transacciones fuera de la cadena principal.
¿Por qué es importante la escalabilidad de las blockchains?
Imagina una nueva autopista en construcción entre una ciudad importante y un suburbio de rápido crecimiento. A medida que la cantidad de tráfico que recorre la autopista se incrementa y la congestión se vuelve habitual (especialmente en horas punta), el tiempo promedio para desplazarse de A a B puede aumentar significativamente. Esto no sorprende, dado que la infraestructura vial tiene una capacidad limitada y la demanda no para de aumentar.
Ahora bien, ¿qué pueden hacer las autoridades para ayudar a un mayor número de viajeros a desplazarse por esta vía más rápido? Una solución sería mejorar la autopista, agregando más carriles a cada lado de la vía. Sin embargo, esto no resulta siempre práctico dado que es una solución costosa que causa considerables problemas a aquellos que ya utilizan la autopista. Una alternativa es ser creativo y plantearse diversos enfoques no asociados a la modificación de la infraestructura principal, como por ejemplo construir carreteras de servicio adicionales o incluso lanzar una línea de tren ligero al lado de la autopista.
En el mundo de la tecnología blockchain, la autopista primaria sería una Capa 1 (la red principal), mientras que las carreteras de servicio adicionales serían soluciones de Capa 2 (red secundaria para mejorar la capacidad general).
Bitcoin, Ethereum y Polkadot son todas consideradas blockchains de Capa 1. Son las blockchains de capa base que procesan y registran transacciones de sus respectivos ecosistemas, y que presentan una criptomoneda nativa, habitualmente utilizada para pagar comisiones y ofrecer una utilidad más amplia. Polygon es un ejemplo de solución de escalabilidad de Capa 2 para Ethereum. La red Polygon asigna regularmente puntos de control en la mainnet Ethereum, para actualizar en ella su estado.
La capacidad de procesamiento es un elemento fundamental de una blockchain. Es una medida de la velocidad y eficiencia que muestra cuántas transacciones pueden ser procesadas y registradas dentro de un intervalo de tiempo específico. A medida que aumenta el número de usuarios y de transacciones simultáneas, una blockchain de Capa 1 puede volverse lenta y su uso resulta caro. Esto es especialmente cierto en el caso de las blockchains de Capa 1 que utilizan un mecanismo Proof of Work en lugar de Proof of Stake.
Problemas actuales de la Capa 1
Bitcoin y Ethereum son buenos ejemplos de redes de Capa 1 con problemas de escalabilidad. Ambas protegen la red a través de un modelo de consenso distribuido. Esto significa que todas las transacciones son verificadas por múltiples nodos antes de ser validadas. Los denominados nodos mineros compiten para resolver complejos rompecabezas informáticos, y los mineros exitosos son recompensados con la criptomoneda nativa de la red.
En otras palabras, todas las transacciones requieren la verificación independiente de varios nodos antes de ser confirmadas. Se trata de una forma eficiente de registrar y grabar datos correctos y verificados en la blockchain, mitigando a su vez el riesgo de ataques por parte de actores maliciosos. Sin embargo, cuando tienes una red tan popular como Ethereum o Bitcoin, la demanda de procesamiento se convierte en un problema cada vez mayor. En momentos de congestión de la red, los usuarios se enfrentarán a tiempos de confirmación más lentos y comisiones de transacción más elevadas.
¿Cómo funcionan las soluciones de escalabilidad de Capa 1?
Las blockchains de Capa 1 tienen varias opciones disponibles que pueden incrementar su procesamiento y capacidad general de la red. En el caso de blockchains que utilizan Proof of Work, una transición a Proof of Stake podría ser una opción para aumentar las transacciones por segundo (TPS) y reducir las comisiones de procesamiento. Aún así, hay opiniones contrapuestas en la comunidad cripto respecto a las ventajas e implicaciones a largo plazo de Proof of Stake.
Las soluciones de escalabilidad para redes de Capa 1 son generalmente presentadas por el equipo de desarrollo del proyecto. Dependiendo de la solución, la comunidad tendrá que hacer un hard fork o soft fork de la red. Algunos cambios pequeños son retrocompatibles, como por ejemplo la actualización SegWit de Bitcoin.
Cambios más grandes, como incrementar el tamaño de bloque de Bitcoin a 8MB, requieren un hard fork. Esto crea dos versiones de la blockchain, una con la actualización y la otra sin ella. Otra opción para aumentar la capacidad de procesamiento de una red es el sharding. Esto divide las operaciones de una blockchain en múltiples secciones más pequeñas que pueden procesar datos simultáneamente en lugar de secuencialmente.
¿Cómo funcionan las soluciones de escalabilidad de Capa 2?
Como hemos comentado, las soluciones de Capa 2 dependen de redes secundarias que funcionan en paralelo o de forma independiente de la cadena principal.
Rollups
Los rollups de tipo zero-knowledge (los más comunes) agrupan transacciones de Capa 2 fuera de la cadena y las envían como una única transacción a la cadena principal. Estos sistemas utilizan pruebas de validez para comprobar la integridad de las transacciones. Los activos se mantienen en la cadena original con un contrato inteligente que hace de pasarela, y este es el encargado de confirmar que el rollup funciona según lo previsto. Esto proporciona la seguridad de la red original, pero con las ventajas de un rollup que consume menos recursos.
Sidechains
Las sidechains son redes blockchain independientes con su propio conjunto de validadores. Esto significa que el contrato inteligente que hace de pasarela a la cadena principal no comprueba la validez de la red sidechain. Por lo tanto, tienes que confiar en que la sidechain está operando correctamente, dado que esta puede controlar activos de la cadena original.
Canales de estado (state channels)
Un canal de estado es un entorno de comunicación bidireccional entre las partes involucradas en las transacciones. Las partes sellan una parte de la blockchain subyacente y la conectan a un canal de transacciones fuera de la cadena. Generalmente, esto se lleva a cabo mediante un contrato inteligente previamente acordado o una firma múltiple. Las partes proceden a ejecutar una transacción o grupo de transacciones fuera de la cadena, sin enviar inmediatamente los datos de la transacción al ledger distribuido subyacente (es decir, a la cadena principal). En cuanto todas las transacciones del conjunto son completadas, el "estado" final del canal es transmitido a la blockchain para ser validado. Este mecanismo permite mejorar la velocidad de las transacciones e incrementar la capacidad general de la red. Soluciones como Lightning Network de Bitcoin y Raiden de Ethereum operan mediante canales de estado.
Blockchains anidadas (nested blockchains)
Esta solución depende de un conjunto de cadenas secundarias situadas encima de la blockchain "parent" principal. Las blockchains anidadas operan según las reglas y los parámetros establecidos por la cadena parent. La cadena principal no participa en la ejecución de las transacciones y su papel se limita a la resolución de disputas cuando es necesario. El trabajo cotidiano se delega a las cadenas "child" que retornan las transacciones procesadas a la cadena principal tras haberlas completado fuera de la misma. El proyecto Plasma de OmiseGO es una instancia de solución de blockchain anidada de Capa 2.
Limitaciones de las soluciones de escalabilidad de Capa 1 y Capa 2
Las soluciones de Capa 1 y Capa 2 presentan ventajas y desventajas únicas. Trabajar con la Capa 1 puede ofrecer soluciones más efectivas para mejoras de protocolo a gran escala. Sin embargo, esto también significa que los validadores tendrán que ser convencidos para que acepten los cambios a través de un hard fork.
Un posible ejemplo en el que los validadores podrían negarse a algo así es al pasar de Proof of Work a Proof of Stake. Este cambio a un sistema más eficiente implica para los mineros la pérdida de sus ingresos, y por lo tanto los desincentiva a mejorar la escalabilidad.
La Capa 2 ofrece una forma más rápida de mejorar la escalabilidad. Sin embargo, en función del método utilizado, se puede perder gran parte de la seguridad de la blockchain original. Los usuarios confían en redes como Ethereum y Bitcoin por su resiliencia e historial de seguridad. Al eliminar aspectos de la Capa 1, a menudo uno pasa a depender del equipo y red de la Capa 2 en lo relativo a eficiencia y seguridad.
¿Qué le sigue a la Capa 1 y Capa 2?
Una pregunta clave es si realmente necesitaremos soluciones de Capa 2 a medida que la Capa 1 se vuelva más escalable. Las blockchains existentes experimentan mejoras, y se crean nuevas redes que ya presentan una buena escalabilidad. Sin embargo, los principales sistemas tardarán mucho tiempo en mejorar su escalabilidad, y se trata de algo que no está garantizado. La opción más probable es que la Capa 1 se centre en la seguridad, permitiendo a las redes de Capa 2 adaptar sus servicios a casos de uso específicos.
En un futuro próximo, es muy probable que cadenas importantes como Ethereum sigan dominando debido a su gran base de usuarios y comunidad de desarrolladores. Sin embargo, su conjunto amplio y descentralizado de validadores y su fiable reputación crean una base sólida para soluciones de Capa 2 específicas.
Conclusiones
Desde el inicio de las criptomonedas, la búsqueda de una escalabilidad mejorada ha generado un enfoque doble basado en la mejora de la Capa 1 y en soluciones de Capa 2. Si dispones de una cartera diversificada de criptos, es probable que ya tengas exposición a redes de Capa 1 y Capa 2. Ahora ya comprendes las diferencias entre las dos, así como los distintos enfoques respecto a la escalabilidad que cada una ofrece.