¬ŅQu√© son los ZK-rollups? La t√©cnica de escalabilidad de Capa¬†2
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¬ŅQu√© son los ZK-rollups? La t√©cnica de escalabilidad de Capa¬†2

¬ŅQu√© son los ZK-rollups? La t√©cnica de escalabilidad de Capa¬†2

Intermedio
Publicación: Oct 31, 2023Actualización: Jan 17, 2024
7m

Resumen

  • La baja escalabilidad de la blockchain hace que la velocidad de las transacciones sea m√°s lenta, las comisiones m√°s altas y genera una mala experiencia de usuario. Esto se podr√≠a solucionar con soluciones de Capa¬†1, como el sharding, y de Capa¬†2, como los rollups.

  • Las soluciones de Capa¬†1 buscan mejorar la propia blockchain, mientras que las soluciones de Capa¬†2 crean un marco sobre la cadena existente.

  • Los rollups son una soluci√≥n popular de Capa¬†2. Agrupan las transacciones fuera de la cadena para agilizar la actividad de inform√°tica.¬†

  • Los ZK-rollups son un tipo de implementaci√≥n de rollup que se vale de una t√©cnica criptogr√°fica denominada Zero-Knowledge Proofs.

  • Las Zero-Knowledge Proofs permiten la verificaci√≥n sin revelar los datos subyacentes, lo que garantiza la privacidad y seguridad de la transacci√≥n.

La carrera por la escalabilidad de la blockchain

A medida que la adopción de las criptomonedas se expande, se vuelve imprescindible resolver los problemas de escalabilidad de las redes blockchain. Una blockchain congestionada ralentiza las transacciones y aumenta las comisiones de transacción. Para solucionar este problema, contamos con dos marcos principales: las soluciones de Capa 1 y las de Capa 2.

  • Soluciones de Capa¬†1: estas soluciones renuevan directamente la estructura fundamental de la blockchain para permitir que el sistema en general experimente un mayor rendimiento. El sharding es un excelente ejemplo. Al segmentar la blockchain en distintos sectores, aumenta la capacidad del sistema y permite el procesamiento simult√°neo de transacciones.

  • Soluciones de Capa¬†2: estas soluciones operan sobre la blockchain base. En la Capa¬†2, las transacciones se procesan fuera de la cadena y se asignan en masa en la cadena base. Las t√©cnicas clave incluyen canales de estado, sidechains y rollups. Los ZK-rollups son un tipo de rollups que utilizan Zero-Knowledge Proofs o pruebas de conocimiento cero.

¬ŅQu√© son los ZK-rollups?

Para entender los ZK-rollups, es importante comprender primero qué son los rollups y las Zero-Knowledge Proofs. 

¬ŅQu√© son los rollups?

Los rollups permiten a las blockchains agrupar datos de transacciones y procesarlos fuera de la cadena. Cuando se procesan, el resultado final se asigna a la cadena base correspondiente. El procesamiento de tantas transacciones simultáneamente elimina las posibilidades de que la blockchain se sobrecargue y permite un proceso de computación más rápido y económico. Los rollups se dividen en dos categorías: rollups optimistas y ZK-rollups.

  • Rollups optimistas: los rollups optimistas operan bajo el supuesto de que todas las transacciones que acumul√≥ son leg√≠timas. Antes de que estas transacciones se asignen a la blockchain, pasan por un per√≠odo de espera. Durante este per√≠odo de espera, la red plantea disputas para impugnar transacciones cuestionables. Optimism, Arbitrum y opBNB son ejemplos de rollups optimistas.

  • ZK-rollups: a diferencia de sus hom√≥logos optimistas, los ZK-rollups validan cada transacci√≥n a trav√©s de pruebas de validez basadas en el conocimiento cero. Aunque son m√°s complejos de implementar, los ZK-rollups est√°n dise√Īados para evitar el per√≠odo de resoluci√≥n de disputas visto en los rollups optimistas y procesar las transacciones te√≥ricamente m√°s r√°pido.

Ahora, echemos un vistazo a las Zero-Knowledge Proofs.

¬ŅQu√© son las Zero-Knowledge Proofs?

Zero-Knowledge Proofs (ZKP) es una herramienta criptogr√°fica que permite a una parte, el probador, demostrar a otra, el verificador, que una determinada afirmaci√≥n es verdadera sin revelar ning√ļn detalle complejo sobre la afirmaci√≥n.

Una ZKP debe tener tres cualidades:

  1. Integridad: si la afirmación es verdadera y ambas partes son legítimas, la prueba siempre confirmará su veracidad.

  2. Solidez: un probador falso no debería poder convencer a un verificador legítimo de la validez de una declaración falsa, excepto en circunstancias muy inusuales.

  3. Conocimiento cero: la característica más definitoria. Al final del proceso, el verificador solo conoce la validez de la declaración sin obtener ninguna información sobre su contenido.

Entonces, ¬Ņc√≥mo funciona una ZKP? La metodolog√≠a se puede dividir en tres pasos:

  • Testigo: durante la primera etapa, el probador proporciona una porci√≥n de informaci√≥n secreta, o "testigo", al verificador. La idea aqu√≠ es demostrar al verificador que el probador puede acceder a datos espec√≠ficos sin mencionarlos expl√≠citamente. El testigo establece un conjunto de preguntas sobre la informaci√≥n que solo pueden ser respondidas por un probador leg√≠timo.

  • Desaf√≠o: durante esta etapa, el verificador desaf√≠a al probador seleccionando preguntas aleatorias del conjunto.

  • Respuesta: el probador responde correctamente a las preguntas del verificador para demostrar su credibilidad.¬†

Ahora sabemos qué son los rollups y las ZKP. Unifiquémoslos para entender cómo funcionan los ZK-rollups.

¬ŅC√≥mo funcionan los ZK-rollups?

Los ZK-rollups tienen dos componentes principales:

  • Contratos en la cadena: los contratos inteligentes definen las reglas dentro de las cuales opera el protocolo ZK-rollup. Consiste en un contrato principal y uno verificador. El contrato principal almacena bloques del rollup, realiza un seguimiento de los dep√≥sitos y lleva a cabo actualizaciones importantes. El contrato verificador valida las ZKP generadas.

  • M√°quinas virtuales fuera de la cadena: estas m√°quinas manejan la ejecuci√≥n de transacciones fuera de la blockchain base de Ethereum en la Capa¬†2. Las m√°quinas virtuales fuera de la cadena funcionan independientemente de la cadena Ethereum.

Los ZK-rollups est√°n intrincadamente entrelazados con la blockchain Ethereum, aunque en un estrato √ļnico. No sobrecargan Ethereum con cada detalle m√≠nimo de las transacciones. En su lugar, proporcionan res√ļmenes empaquetados de manera inteligente, lo que asegura que la capa base siga siendo eficiente y no se llene de desorden.

Ventajas y desventajas de usar los ZK-rollups

Entonces, ¬Ņcu√°les son las ventajas de usar los ZK-rollups? Ve√°moslo con mayor detalle.

Ventajas de los ZK-rollups

  • Mayor capacidad de procesamiento: los ZK-rollups descargan las ejecuciones de transacciones de la capa base a un entorno inform√°tico m√°s eficiente. Como las transacciones no se procesan individualmente en la cadena, aumenta el rendimiento general.

  • Menor congesti√≥n: al reducir la sobrecarga de la blockchain, los ZK-rollups ayudan a que las operaciones de Capa¬†1 sean eficientes. Adem√°s, los nodos completos solo necesitan almacenar Zero-Knowledge Proofs en lugar de datos completos.

  • Comisiones reducidas: debido a la congesti√≥n reducida, los ZK-rollups ayudan a reducir las comisiones generales.

  • Medidas de seguridad: los ZK-rollups incorporan medidas de seguridad que permiten a los usuarios retirar fondos incluso si hay problemas con la red de rollup, una clara ventaja sobre las sidechains que pueden comprometer los fondos en caso de fallos de la red.

  • Menor per√≠odo de desaf√≠o de las transacciones: con los ZK-rollups, solo las pruebas de validez dentro de los rollups necesitan verificaci√≥n, lo que acelera el per√≠odo de desaf√≠o de las transacciones.

Desventajas de los ZK-rollups

  • Complejidad: la mayor desventaja de los ZK-rollups es su complejidad inherente. Son mucho m√°s complicados de ejecutar que los rollups optimistas.

  • Limitados por la capa base: a pesar de su eficiencia, los ZK-rollups siguen estando sujetos a las restricciones de la capa base subyacente.

  • Fragmentaci√≥n de la liquidez: cualquier Capa¬†2 lleva a la dispersi√≥n de la liquidez en el ecosistema. Una liquidez superficial en los protocolos de la capa base podr√≠a generar problemas.

Rollups optimistas vs. ZK-rollups

Veamos cómo se correlacionan los rollups optimistas y los ZK-rollups.


Rollups optimistas

ZK-Rollups

Supuesto de las transacciones

Las transacciones se toman como v√°lidas

Todas las transacciones se verifican con Zero-Knowledge Proofs

Sistema de desafío

Existe un período de desafío para que la red impugne transacciones fraudulentas

Sin período de impugnación

Mecanismo de prueba

Pruebas de fraude

Pruebas de validez

Complejidad

Comparativamente m√°s f√°cil de implementar

Complejo debido a la utilización de Zero-Knowledge Proofs

Adopción

Ampliamente adoptado debido a su menor complejidad

Relativamente menos adoptado

Ejemplos

Optimism, Arbitrum y opBNB

zkSync y Starknet

Conclusiones

La escalabilidad a menudo se promociona como el "santo grial" de las tecnolog√≠as blockchain. No tiene sentido usar un sistema si no funciona de manera √≥ptima. Los rollups, tanto optimistas como ZK, han proporcionado una soluci√≥n elegante a este problema de larga data. Los ZK-Rollups, con su enfoque √ļnico, prometen velocidades m√°s r√°pidas, menos tr√°fico y una seguridad s√≥lida. Si bien tienen sus complejidades, su potencial es enorme. Para cualquier persona interesada en el futuro de la moneda digital, comprender los ZK-rollups es una prioridad. Mientras nos esforzamos por lograr un mejor rendimiento de la blockchain, ahora es el momento de familiarizarse con los ZK-rollups y su promesa para el futuro.¬†

Lecturas adicionales


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