blockchain modular: soluciones plug-in que ayudan a superar el rendimiento

La cadena de bloques monolítica es conocida por su integralidad, asumiendo de manera independiente todos los aspectos de la red, desde el almacenamiento de datos hasta la verificación de transacciones. Por otro lado, la cadena de bloques modular puede ofrecer soporte de rendimiento y una experiencia de usuario fluida al separar las diferentes funciones de la cadena de bloques en módulos independientes, resolviendo en cierta medida el problema del "triángulo imposible".

Ethereum, como la primera plataforma de cadena de bloques que soporta contratos inteligentes, ha proporcionado un terreno fértil para el diseño modular. Con el desarrollo de la tecnología de la cadena de bloques, el ecosistema de Bitcoin también ha comenzado a explorar la posibilidad modular, añadiendo nuevos módulos para lograr funciones más avanzadas, como una mejor protección de la privacidad, un procesamiento de transacciones más eficiente o funciones de contratos inteligentes mejoradas.

La tecnología modular representa una idea de producto "más soulless" y enchufable, en el futuro aparecerán soluciones de cadena de bloques más flexibles y personalizables, diversos servicios y funciones se pueden insertar y sacar fácilmente como bloques de Lego. Esta flexibilidad permite a los desarrolladores construir y desplegar rápidamente soluciones de cadena de bloques según las necesidades de escenarios de aplicación específicos.

blockchain modular解析

Cuando exploramos la blockchain modular, primero debemos entender el concepto de blockchain monolítica. Las cadenas monolíticas como Bitcoin, Ethereum, etc., son conocidas por su integralidad, asumiendo de manera independiente todos los aspectos de la red, desde el almacenamiento de datos hasta la verificación de transacciones y la ejecución de contratos inteligentes. En este proceso, la cadena monolítica desempeña un papel polifacético, involucrándose en todos los aspectos.

Tomando como ejemplo Ethereum, una cadena de bloques monolítica madura generalmente se puede dividir en cuatro arquitecturas.

• Capa de ejecución
• Capa de liquidación
• Capa de disponibilidad de datos / Capa DA
• Capa de consenso

A través de esta analogía, podemos entender más claramente cómo las diversas arquitecturas de la cadena de bloques trabajan en conjunto. La cadena de bloques monolítica es aquella que concentra todas las funciones en una sola cadena, mientras que la blockchain modular es una nueva arquitectura de cadena de bloques que descompone el sistema de cadena de bloques en múltiples componentes o capas especializadas, cada una de las cuales es responsable de manejar tareas específicas, como consenso, disponibilidad de datos, ejecución y liquidación.

La blockchain modular es como un grupo de expertos, enfocados en la profundización y la innovación tecnológica en sus respectivos campos. Esta especialización permite que la blockchain modular ofrezca un rendimiento y una experiencia de usuario excepcionales en funciones específicas; por ejemplo, pueden proporcionar velocidades de procesamiento de transacciones más rápidas a un costo menor.

En términos de arquitectura de nodos, la cadena monolítica depende de nodos completos, los cuales deben descargar y procesar una copia completa de los datos de la cadena de bloques. Esto no solo impone altos requisitos en cuanto a recursos de almacenamiento y computación, sino que también limita la velocidad de expansión de la red. En comparación, la blockchain modular adopta un diseño de nodos ligeros que solo necesita procesar la información del encabezado de bloque, lo que mejora significativamente la velocidad de transacción y la eficiencia de la red.

Una de las ventajas destacadas de la blockchain modular es su flexibilidad y colaboración. Pueden externalizar funciones no centrales a otros expertos, formando un efecto de sinergia que logra una mejora significativa en el rendimiento general. Esta filosofía de diseño es similar a los bloques de Lego, permitiendo a los desarrolladores combinar libremente diferentes módulos según las necesidades del proyecto, creando soluciones diversas.

A pesar de que las cadenas monolíticas tienen ventajas en términos de control global, seguridad y estabilidad, también enfrentan desafíos en escalabilidad, dificultad de actualización y adaptación a nuevas demandas. La blockchain modular, por otro lado, se destaca por su alta flexibilidad y personalización, simplificando el proceso de creación y optimización de nuevas cadenas de bloques.

Sin embargo, la blockchain modular también enfrenta sus propios desafíos. Su arquitectura compleja aumenta la carga de trabajo de los desarrolladores en el diseño, desarrollo y mantenimiento. Como una tecnología emergente, la blockchain modular aún no ha pasado por pruebas de seguridad exhaustivas y las pruebas de volatilidad del mercado, por lo que su estabilidad y seguridad a largo plazo aún deben ser verificadas.

Ventajas de la blockchain modular

¿Por qué la tecnología de blockchain modular ha recibido tanta atención y se predice como "tendencia futura"? Esto está estrechamente relacionado con la famosa teoría del "triángulo imposible" en el campo de la cadena de bloques.

El "triángulo imposible" de la cadena de bloques se refiere a la dificultad que tiene una red de cadena de bloques para alcanzar un estado óptimo en los tres atributos centrales de seguridad, descentralización y escalabilidad al mismo tiempo.

• La escalabilidad se refiere a la capacidad de la red para procesar una gran cantidad de transacciones y su capacidad para operar de manera eficiente y a bajo costo a medida que crece el número de usuarios y transacciones. Normalmente se mide a través de TPS (transacciones por segundo) y latencia (el tiempo necesario para la confirmación de transacciones).
• La seguridad implica el costo y la dificultad de proteger la cadena de bloques de ataques. Por ejemplo, el mecanismo POW de Bitcoin requiere que un atacante controle más del 51% de la potencia de cálculo de la red, mientras que el mecanismo POS de Ethereum necesita que más de ⅓ de los nodos conspiren.
• La descentralización describe el funcionamiento de la red que no depende de un único nodo central, sino que está distribuido en numerosos nodos. Cuantos más nodos haya y más amplia sea su distribución geográfica, mayor será el grado de descentralización de la red.

El punto central del "triángulo imposible" es que es difícil para un sistema de cadena de bloques optimizar las tres características. Por ejemplo: entre muchas cadenas públicas, Bitcoin y Ethereum destacan en descentralización y seguridad debido a su amplia distribución de nodos y la cantidad suficiente de nodos.

Sin embargo, sacrifican cierta escalabilidad, lo que resulta en velocidades de transacción más lentas y costos de transacción más altos: el tiempo de bloque de Bitcoin es de aproximadamente 10 minutos, el TPS de Ethereum es de alrededor de 13, y durante picos de volumen de transacciones, las tarifas de transacción de Ethereum pueden alcanzar cientos de dólares.

Es en este contexto que surge la tecnología de la blockchain modular, que resuelve los desafíos de escalabilidad y costos de transacción de las cadenas públicas tradicionales al asignar diferentes funciones a módulos especializados. Por ejemplo, la red Lightning de Bitcoin y la tecnología Rollup de Ethereum son ejemplos de la idea modular.

Las ventajas de la blockchain modular radican en su arquitectura en capas, que permite optimizar cada capa para necesidades específicas. La capa de datos puede centrarse en el almacenamiento y la verificación de datos, mientras que la capa de ejecución puede manejar la lógica de contratos inteligentes. Esta separación no solo mejora el rendimiento y la eficiencia, sino que también fomenta la interoperabilidad entre diferentes cadenas de bloques, proporcionando una base para construir un ecosistema abierto e interconectado.

En resumen, la tecnología de blockchain modular ofrece una nueva forma de abordar las limitaciones de las cadenas públicas tradicionales. Manteniendo la descentralización y la seguridad, logra una mayor escalabilidad y menores costos de transacción, lo que tiene un profundo significado para la amplia aplicación y el desarrollo a largo plazo de la tecnología de cadena de bloques.

Análisis del proyecto de blockchain modular

La blockchain modular, según sus características de arquitectura, se puede clasificar en diferentes tipos. Entre estos tipos, la capa de disponibilidad de datos y la capa de consenso, debido a su estrecha interdependencia, a menudo se diseñan como un todo unificado. Esto se debe a que, cuando los nodos reciben datos de transacciones, normalmente también se determina al mismo tiempo el orden de las transacciones, que es el núcleo de la seguridad y la inmutabilidad de la cadena de bloques.

Basado en este principio de diseño, podemos entender los diferentes proyectos de blockchain modular desde tres aspectos: la capa de ejecución, la capa de disponibilidad de datos y la capa de consenso, y la capa de liquidación.

Capa de ejecución: Capa 2

La tecnología de Capa 2, como una extensión de la capa de ejecución en la arquitectura de la cadena de bloques, es una manifestación del concepto de blockchain modular. Se dedica a mejorar la escalabilidad de la cadena principal mediante la construcción de redes, sistemas o tecnologías fuera de la cadena que se basan en la cadena de bloques subyacente.

Las soluciones de Capa 2 permiten un procesamiento de transacciones más rápido y rentable, mientras mantienen la seguridad y las características de descentralización de la cadena de bloques subyacente. Según el tablero de Dune creado por @0xning, se puede ver que el consumo de gas de la verificación y liquidación de Capa 2 en el ecosistema de Ethereum representa un promedio de menos del 10%, lo que ahorra enormemente los costos de transacción para los usuarios.

La tecnología Rollup es actualmente la solución más popular de Layer 2, y su concepto central es "ejecución fuera de la cadena, verificación en la cadena", realizando cálculos y otros trabajos fuera de la cadena y luego subiendo los datos de calldata de vuelta a la mainnet.

Ejecución fuera de la cadena

En el modelo Rollup, las transacciones se ejecutan fuera de la cadena, mientras que la cadena de bloques subyacente solo se encarga de verificar las pruebas de transacción en los contratos inteligentes y almacenar los datos de transacción originales. Este diseño alivia significativamente la carga computacional de la cadena principal, reduce los requisitos de almacenamiento, lo que permite un procesamiento de transacciones más eficiente.

Para reducir aún más los costos, Rollup utiliza la tecnología de empaquetado de transacciones. Se puede comparar con la consolidación de mercancías en logística; enviar cada mercancía por separado generaría altos costos de envío. La tecnología Rollup, al empaquetar múltiples transacciones juntas, solo requiere un "transporte", lo que reduce significativamente el costo de cada transacción.

verificación en cadena

La verificación en la cadena es clave para la seguridad de las redes de Capa 2. Las redes de Capa 2 deben proporcionar pruebas criptográficas para abordar las posibles discrepancias en la Cadena de bloques subyacente. Actualmente, los dos mecanismos de prueba más utilizados son la prueba de error y la prueba de validez, que respaldan respectivamente a los Optimistic Rollups y a los ZK Rollups.

Prueba de error de Optimistic Rollups

Rollups optimistas adoptan una suposición optimista, es decir, todas las transacciones son válidas por defecto, a menos que haya pruebas claras de que hay un error. Este modelo depende de la prueba de error durante el período de desafío (prueba de fraude), donde cualquier participante de la red puede presentar una prueba para impugnar el estado del contrato inteligente, lo que asegura la equidad y la transparencia de la red.

Según los datos de L2BEAT, actualmente hay 16 Layer 2 que utilizan el mecanismo de Optimistic Rollups, como: alguna plataforma de transacciones, alguna plataforma, Base, Blast, etc.

Prueba de validez de ZK Rollups

A diferencia de los Optimistic Rollups, los ZK Rollups adoptan un enfoque más cauteloso, que requiere que todas las transacciones sean validadas antes de ser aceptadas. Este mecanismo de prueba es similar a un proceso de verificación, que garantiza que cada transacción y cálculo en la red de Capa 2 sean precisos.

En resumen, la prueba de validez es la piedra angular de los ZK-Rollups, que requiere que cada lote de transacciones venga acompañado de la prueba correspondiente, asegurando así que los contratos inteligentes en la cadena de bloques subyacente puedan verificar y aprobar los cambios de estado. Para los nodos de validación, los ZK Rollups ofrecen un mecanismo de liquidación sin errores, ya que cada transacción debe pasar por una estricta validación de validez.

Según los datos de L2BEAT, actualmente hay 11 Layer 2 que utilizan el mecanismo de ZK Rollups, como: Linea, Starknet, algún DEX, etc.

capa de disponibilidad de datos

Celestia

Celestia, como pionero en el campo de la blockchain modular, es esencialmente una capa de disponibilidad de datos que proporciona una base sólida para el desarrollo de dApps y Rollup. Al desplegar en la capa de disponibilidad de datos y la capa de consenso de Celestia, los desarrolladores de aplicaciones pueden centrarse en la optimización de la lógica de ejecución, mientras que la complejidad de la disponibilidad de datos y el mecanismo de consenso es manejada por Celestia.

El diseño de la arquitectura de Celestia proporciona soluciones diversificadas para la expansión modular, y su arquitectura se compone principalmente de los siguientes tres tipos:

• Rollup soberano: Celestia proporciona una capa de disponibilidad de datos y una capa de consenso, mientras que la capa de liquidación y la capa de ejecución son implementadas de manera independiente por sus respectivas cadenas soberanas.
• Rollup de liquidación (por ejemplo, proyecto Cevmos): sobre la base de la DA y la capa de consenso proporcionadas por Celestia, Cevmos ofrece servicios de capa de liquidación, mientras que la cadena de aplicaciones asume el rol de capa de ejecución.
• Celestium: La capa de disponibilidad de datos es responsabilidad de Celestia, mientras que la capa de consenso y la capa de liquidación se basan en la poderosa red de Ethereum, y la cadena de aplicaciones sigue enfocándose en la capa de ejecución.

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