Resumen
La baja escalabilidad de la blockchain hace que la velocidad de las transacciones sea más lenta, las comisiones más altas y genera una mala experiencia de usuario. Esto se podría 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 solución popular de Capa 2. Agrupan las transacciones fuera de la cadena para agilizar la actividad de informática.
Los ZK-rollups son un tipo de implementación de rollup que se vale de una técnica criptográfica denominada Zero-Knowledge Proofs.
Las Zero-Knowledge Proofs permiten la verificación sin revelar los datos subyacentes, lo que garantiza la privacidad y seguridad de la transacción.
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 simultáneo 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 técnicas 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.
¿Qué son los ZK-rollups?
Para entender los ZK-rollups, es importante comprender primero qué son los rollups y las Zero-Knowledge Proofs.
¿Qué 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 acumuló son legítimas. Antes de que estas transacciones se asignen a la blockchain, pasan por un período de espera. Durante este período 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 homólogos optimistas, los ZK-rollups validan cada transacción a través de pruebas de validez basadas en el conocimiento cero. Aunque son más complejos de implementar, los ZK-rollups están diseñados para evitar el período de resolución de disputas visto en los rollups optimistas y procesar las transacciones teóricamente más rápido.
Ahora, echemos un vistazo a las Zero-Knowledge Proofs.
¿Qué son las Zero-Knowledge Proofs?
Zero-Knowledge Proofs (ZKP) es una herramienta criptográfica que permite a una parte, el probador, demostrar a otra, el verificador, que una determinada afirmación es verdadera sin revelar ningún detalle complejo sobre la afirmación.
Una ZKP debe tener tres cualidades:
Integridad: si la afirmación es verdadera y ambas partes son legítimas, la prueba siempre confirmará su veracidad.
Solidez: un probador falso no debería poder convencer a un verificador legítimo de la validez de una declaración falsa, excepto en circunstancias muy inusuales.
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, ¿cómo funciona una ZKP? La metodología se puede dividir en tres pasos:
Testigo: durante la primera etapa, el probador proporciona una porción de información secreta, o "testigo", al verificador. La idea aquí es demostrar al verificador que el probador puede acceder a datos específicos sin mencionarlos explícitamente. El testigo establece un conjunto de preguntas sobre la información que solo pueden ser respondidas por un probador legítimo.
Desafío: durante esta etapa, el verificador desafía 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.
¿Cómo 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 depósitos y lleva a cabo actualizaciones importantes. El contrato verificador valida las ZKP generadas.
Máquinas virtuales fuera de la cadena: estas máquinas manejan la ejecución de transacciones fuera de la blockchain base de Ethereum en la Capa 2. Las máquinas virtuales fuera de la cadena funcionan independientemente de la cadena Ethereum.
Los ZK-rollups están intrincadamente entrelazados con la blockchain Ethereum, aunque en un estrato único. No sobrecargan Ethereum con cada detalle mínimo de las transacciones. En su lugar, proporcionan resúmenes 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, ¿cuáles son las ventajas de usar los ZK-rollups? Veámoslo 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 informático más eficiente. Como las transacciones no se procesan individualmente en la cadena, aumenta el rendimiento general.
Menor congestión: al reducir la sobrecarga de la blockchain, los ZK-rollups ayudan a que las operaciones de Capa 1 sean eficientes. Además, los nodos completos solo necesitan almacenar Zero-Knowledge Proofs en lugar de datos completos.
Comisiones reducidas: debido a la congestión 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 período de desafío de las transacciones: con los ZK-rollups, solo las pruebas de validez dentro de los rollups necesitan verificación, lo que acelera el período de desafío de las transacciones.
Desventajas de los ZK-rollups
Complejidad: la mayor desventaja de los ZK-rollups es su complejidad inherente. Son mucho más 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.
Fragmentación de la liquidez: cualquier Capa 2 lleva a la dispersión de la liquidez en el ecosistema. Una liquidez superficial en los protocolos de la capa base podría generar problemas.
Rollups optimistas vs. ZK-rollups
Veamos cómo se correlacionan los rollups optimistas y los ZK-rollups.
Conclusiones
La escalabilidad a menudo se promociona como el "santo grial" de las tecnologías blockchain. No tiene sentido usar un sistema si no funciona de manera óptima. Los rollups, tanto optimistas como ZK, han proporcionado una solución elegante a este problema de larga data. Los ZK-Rollups, con su enfoque único, prometen velocidades más rápidas, menos tráfico y una seguridad sólida. 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
Rollups Optimistas versus Rollups Zero-Knowledge (zkRoll-ups)
¿Qué es zkEVM y cómo puede mejorar el ecosistema de Ethereum?
Capa 1 de blockchain vs. soluciones de escalabilidad de Capa 2
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