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¿Qué son los rollups de la cadena de bloques?

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Expert
Aspectos clave
— Debido al enorme aumento de las aplicaciones y del uso de la red, Ethereum sufre un elevado tráfico y problemas de congestión de la red.

— Los rollups de la cadena de bloques contribuyen a mejorar la capacidad de aumento de escala de Ethereum mediante el procesamiento de transacciones off-chain.

— Hay dos tipos principales de rollups de la cadena de bloques: los rollups ZK y los rollups optimistas.

— Aquí explicamos cómo funciona cada uno para mejorar la capacidad de aumento de escala de Ethereum.

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Si te resulta difícil entender los rollups de la cadena de bloques, este artículo te ayudará. Aquí explicamos todo lo que debes saber sobre los rollups de la cadena de bloques.

Ethereum ha experimentado un crecimiento exponencial de la cantidad de usuarios, el valor y la cantidad total de datos gestionados por la red. La implementación de los contratos inteligentes y el importante aumento del uso de las cripto en 2021 han impulsado aún más el crecimiento de Ethereum.

Según State of the Dapps, de las aproximadamente 4000 aplicaciones descentralizadas que existen hoy, unas 3000 dapps funcionan sobre Ethereum. Ethereum también domina el mercado de las DeFi, pues de los 216 proyectos DeFi totales existentes en el ecosistema, la red ofrece 191 proyectos DeFi. La segunda mayor criptodivisa es también la red más usada para los proyectos NFT y las transacciones NFT.

Sin embargo, el aumento del uso de Ethereum ha hecho que se alcancen sus limitaciones de capacidad y, finalmente, ha provocado la congestión de la red. El retraso en el procesamiento de las transacciones es uno de los principales motivos por los que a Ethereum le han salido varios competidores.

Para satisfacer la necesidad de capacidad de aumento de escala de Ethereum y otras cadenas de bloques, han aparecido soluciones de aumento de escala de capa 2. Los rollups son una de las soluciones de aumento de escala que contribuyen a mejorar el procesamiento de las transacciones en la red principal de capa 1. En este artículo veremos qué son los rollups y cómo funcionan.

Rollups de la cadena de bloques

Los bloques normales de Ethereum solo pueden almacenar una cantidad limitada de datos. Al aumentar la cantidad de usuarios y de aplicaciones creadas en Ethereum, aumenta el tráfico de la red.

Como en cada bloque de Ethereum el espacio es limitado, la red tarda más tiempo en procesar las transacciones. Mientras la red principal da prioridad a las pocas transacciones que tienen las ofertas más altas, todas las demás transacciones deben esperar.

Podemos publicar dos tipos de información en la red principal de Ethereum: transacciones y datos. El almacenamiento de la información formada por transacciones y el procesamiento on-chain pueden ser tareas pesadas para la red principal. Por otra parte, los datos resultantes de una transacción son menos pesados y son los mismos sea cual sea la cantidad de transacciones. Del mismo modo, un cheque pesa lo mismo sea cual sea su importe.

Así que, en lugar de almacenar toda una transacción y procesarla, podemos almacenar datos que incluyan varias transacciones. Procesar las transacciones off-chain y limitarnos a enviar los datos resultantes a la red principal puede ayudar a la red a procesar más transacciones. Esto tiene dos ventajas: el procesamiento off-chain reduce la carga de la red principal y un solo fragmento de datos puede incluir varias transacciones.

Los rollups de la cadena de bloques compilan (“roll up” en inglés) varias transacciones, las convierten en un solo fragmento de datos y envían ese fragmento de datos a la red principal de Ethereum. Sacan las transacciones de la red principal, las procesan off-chain, las convierten en un fragmento de datos y envían ese fragmento de datos de nuevo a la red principal de Ethereum. Por eso los rollups también se llaman “soluciones de aumento de escala off-chain”.

Al procesar y enviar más transacciones en un solo fragmento de datos, los rollups desempeñan un papel importante en la mejora de la capacidad de aumento de escala de Ethereum. Hay dos tipos de rollups de la cadena de bloques, con diferentes modelos de seguridad. Veamos cada uno de ellos.

Rollups ZK

Los rollups ZK o de conocimiento cero ayudan a aumentar de escala la red principal de Ethereum haciendo que el cómputo y el almacenamiento sean off-chain. ​​ La cadena de rollups ZK es un protocolo off-chain creado sobre la cadena de bloques de Ethereum.

Los rollups ZK pueden empaquetar miles de transacciones en un solo lote y ejecutarlas en su protocolo de capa 2. . Producen una “prueba de validez” para confirmar la corrección de las transacciones procesadas. Por último, envían a la red principal los datos resumidos mínimos. Veamos los dos tipos de rollups ZK.

ZK-SNARK

ZK-SNARK significa Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge (argumento de conocimiento no interactivo sucinto de conocimiento cero).

En los ZK-SNARKs, verificadores y demostradores recorren todas las transacciones de un rollup específico y verifican las transacciones off-chain. Los verificadores cuestionan repetidamente a los demostradores para confirmar la validez de las transacciones. Cuando deciden que las transacciones son legítimas, envían la “prueba de validez” de estas transacciones a Ethereum de capa 1.

Al descargar parte de su trabajo sobre el comprobador ZK-SNARK, Ethereum puede procesar más transacciones. Los ZK-SNARKs son conocidos por el pequeño tamaño de sus pruebas y por su verificación constante en el tiempo.

Expliquemos cada término de la sigla ZK-SNARK.

ZK: Zero-Knowledge (conocimiento cero). Implica que la única información necesaria es la validez de las transacciones.

S: Succinct (sucinto). Implica que la prueba es de pequeño tamaño, lo que permite procesar las transacciones de forma rápida y sencilla. Esta característica de los ZK-SNARKs ayuda a Ethereum a procesar más transacciones.

N: Non-Interactive (no interactivo). Significa que no es necesaria ninguna interacción con las personas que verifican el trabajo o las transacciones.

ARK: Argument of Knowledge (argumento de conocimiento). Esto significa que la prueba de validez proporcionada por el comprobador (que estas transacciones son legítimas) es cierta. Esta parte implica la calidad de la solidez computacional de los ZK-SNARKs.

Los ZK-SNARKs garantizan la seguridad y la privacidad de las transacciones. Sin embargo, pueden sufrir determinados tipos de hackeos llamados hackeos de computación cuántica.

ZK-STARK

ZK-STARK significa Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge (argumento de conocimiento transparente escalable de conocimiento cero). Los ZK-STARKs los desarrolla actualmente StarkWare Industries y su preocupación principal es la capacidad de aumento de escala.

Los ZK-STARKs funcionan de modo similar a los ZK-SNARKs. También empaquetan transacciones, verifican las transacciones off-chain, crean pruebas de validez y envían estas pruebas de validez a la red principal de Ethereum. Sin embargo, son versiones más recientes y mejoradas de los ZK-SNARKs, sobre todo por su transparencia y su capacidad de aumento de escala mejoradas.

Expliquemos cada término de la sigla ZK-STARK.

S: Scalable (escalable). Destaca que los ZK-STARKs son más escalables que los ZK-SNARKs. Los ZK-STARKs utilizan tecnología avanzada que les ayuda a generar pruebas más rápidamente que los ZK-SNARKs. Por eso los ZK-STARKs son más escalables.

T: Transparent (transparente). Esto implica la diferencia más importante entre los ZK-SNARKs y los ZK-STARKs. Estos rollups no dependen de partes de confianza, lo que los hace más transparentes que los ZK-SNARKs.

ARK: Argument of Knowledge (argumento de conocimiento). Esto implica lo mismo que en el caso de los ZK-SNARKs, pero los ZK-STARKs usan un enfoque de computación diferente y eliminan la necesidad de contar con configuraciones de confianza.

Aunque los ZK-STARKs generan pruebas más rápidamente debido a su tecnología avanzada, crean pruebas de mayor tamaño que tardan más en verificarse que las de los ZK-SNARKs. Los ZK-STARKs son más escalables, más seguros y transparentes si los comparamos con los ZK-SNARKs.

Además, se estima que los ZK-SNARKs consumen solo el 24% de las tarifas de gas. Por ello, hacen la ejecución de transacciones menos cara para el usuario final. A pesar de usar tecnología avanzada, los ZK-STARKs siguen en las fases iniciales, y puede llevar tiempo probar su eficiencia.

Rollups optimistas

Los rollups optimistas también procesan las transacciones off-chain, y envían los datos de las transacciones, denominados “datos de llamada”, a la cadena principal. Los rollups optimistas usan técnicas de compresión para reducir la cantidad de datos publicados en Ethereum. Así, procesan más transacciones para contribuir a mejorar la capacidad de aumento de escala.

Estas soluciones de aumento de escala de capa 2 se llaman optimistas porque asumen que todas las transacciones son válidas de forma predeterminada. Y aprueban todas las transacciones en la red principal de Ethereum. Esto ahorra una gran parte del tiempo y el esfuerzo que habrían sido necesarios para ejecutar transacciones y enviar datos a la cadena principal.

Después de que un lote de un rollup optimista se envía a Ethereum, cualquiera puede cuestionar estas transacciones durante determinado periodo de tiempo, denominado “periodo de cuestionamiento”.

Mientras que los rollups ZK usan pruebas de validez, los rollups optimistas incluyen pruebas de fraude. Usan un mecanismo de pruebas de fraude para identificar las transacciones ilegítimas.

Cuando parece que una transacción no es válida y se prueba que es ilegítima, el protocolo de compilación ejecuta de nuevo la transacción y actualiza el rollup. Y si una transacción no es válida, su validador de bloques recibirá una penalización.

Los contratos inteligentes de Ethereum controlan el funcionamiento de los rollups optimistas. Por ello, su seguridad depende de la red principal de Ethereum. Sin embargo, aún tienen más riesgo de fraude cuando se carece de nodos o validadores honestos.

Los rollups optimistas son fáciles de implementar y menos caros en comparación con los rollups ZK. Uno de los motivos es que los ZK-SNARKs requieren hardware de gama alta para producir “pruebas de validez” de las transacciones procesadas. En cuanto a la transparencia, los ZK-STARKs y los rollups optimistas son más transparentes que los ZK-SNARKs.

Un futuro escalable

Los rollups de la cadena de bloques son soluciones innovadoras (y esenciales) para mejorar la capacidad de aumento de escala de la red Ethereum. Existen varias iteraciones, que afrontan el problema de formas ligeramente diferentes, en función de cómo equilibran los siguientes elementos: seguridad y eficiencia.

La tecnología de los rollups de la cadena de bloques todavía es incipiente, por lo que aún no hemos visto todo el potencial ni todo el impacto de esta solución. Sin embargo, la propia existencia de rollups (y de otras soluciones que pretenden eliminar las tensiones actuales de la cadena de bloques) indica algo importante: el ecosistema de la cadena de bloques está lejos de su estado final. Y, con tantas partes involucradas en hacer que la tecnología sea eficiente y escalable, la variedad de usos de la cadena de bloques parece destinada a seguir creciendo en el futuro.

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