Comprensión de Soluciones de Escalamiento de Ethereum Capa-2

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Con la explosión de la aplicación ecológica de Ethereum, el volumen de transacciones de la red Ethereum ha aumentado drásticamente, y el precio de ETH también ha aumentado rápidamente debido al desarrollo ecológico.

La prosperidad de DeFi ha provocado congestión en Ethereum, y las frecuentes transferencias de activos que realizan los usuarios para obtener la máxima liquidez y las ganancias mineras continúan elevando las tarifas del gas. Cuando los usuarios ordinarios participan, las transacciones se vuelven lentas, la red está congestionada, las tarifas de gas y el precio de ETH se ponen altos, y una llamada de contrato Defi ordinaria puede llegar incluso a decenas de cientos de dólares.

En esta circunstancia, el escalamiento de Ethereum no es solamente un ideal, sino una tendencia general. Solo cuando se alivie la congestión de este mecanismo y las altas tarifas de gas, se puede lograr un desarrollo saludable de la ecología de Ethereum.

Básicamente, hay dos formas de escalar una blockchain:

Capa 1: escalamiento en cadena, que se ejecuta en la propia cadena principal para mejorar la capacidad de transacción.

Capa 2: escalamiento fuera de cadena, que cambia la forma de cómo usar la blockchain. Es decir, en lugar de realizar todas las interacciones en la cadena principal, algunas pueden efectuarse off-chain para aliviar la congestión.

Sharding

Sharding es la solución de escalabilidad de ETH 2.0 que tendrá lugar cuando Ethereum convierta su mecanismo de consenso de Prueba de Trabajo (PoW) a Prueba de Participación (PoS). Es una actualización importante y compleja, y una solución de Capa 1.

Sharding es una técnica que divide grandes trozos de trabajo computacional en partes más pequeñas llamadas “fragmentos”. Sin embargo, Sharding no sucederá de la noche a la mañana, ya que es solo una parte de la actualización más grande de Ethereum.

Como resultado, la Capa 2 entra en la pista y se utiliza más a menudo. La vendibilidad de Capa 2 es el término general para el plan de venta off-chain, que se refiere a realizar parte del proceso de cálculo que debería llevarse a cabo en la cadena bajo la cadena, y luego transmitir los resultados al blockchain, consiguiendo así una mejora de la potencia de cálculo de blockchain. La escalabilidad de la Capa 1 consiste en mejorar el propio protocolo blockchain, mientras que la de Capa 2 no cambia el protocolo de blockchain, pero llega a alcanzar la escala mediante la interacción de contratos inteligentes on-chain y datos off-chain.

El Marco Básico de Escalabilidad de la Capa 2

La idea central de la escalabilidad de Ethereum Capa 2 consiste en construir una red de segunda capa sobre la base de cadena principal para ayudar a Capa 1 a repartir la presión de red y de así lograr una mejora general de la eficiencia. La arquitectura actual de dicha tecnología incluye principalmente: State Channel, Sidechain, Plasma, ZK Rollup, Optimistic Rollup, Validium.

Los puntos clave del mecanismo son el diseño del contrato en la Capa 1, el diseño del protocolo en la Capa 2, y el diseño de la interacción de datos entre cadenas, especialmente el del proceso de depósito y retiro de activos.

Generalmente, la cadena de Capa 1 cuenta con mayor seguridad y liquidez, y la de Capa 2 es nueva y desea extraer seguridad y liquidez de la Capa 1.

La imagen muestra el desarrollo ecológico de la Ethereum Capa-2 en marzo de 2021. Se puede notar que el desarrollo ecológico de la Ethereum Capa-2 está madurando y sigue desarrollándose vigorosamente. La vía de la Capa 2 se ha convertido en un foco de atención. Sin embargo, el desarrollo de cada tecnología radica en un proceso de progreso continuo, no de la noche a la mañana. Desde la escalabilidad de la cadena lateral hasta el mecanismo de Rollup, cada tecnología se fusiona con las demás y sigue evolucionando y desarrollándose.

Sidechain (Cadena Lateral)

La cadena lateral es una blockchain independiente con un propio mecanismo de consenso. Su seguridad no depende de la cadena principal y, al contrario, se adoptan mecanismos de consenso más eficientes como DPOS y POA.

Además, cabe mencionar que el enfoque de la tecnología sidechain consiste en el diseño del mecanismo de cadena cruzada, que tiene el principio básico de bloquear activos en la cadena principal y emitir activos relacionados en la cadena lateral. Si desean volver a la cadena principal, solo necesitan destruir los activos en la cadena lateral y desbloquear los activos en la cadena principal.

State Channel (Canal Estatal)

El canal estatal es que ambas partes de la transacción bloquean activos en la cadena y crean un canal de pago para realizar transacciones fuera de la cadena. Cuando los usuarios quieren retirar activos de la cadena principal, solo necesitan completar la verificación enviando la prueba de múltiples transacciones fuera de la cadena al contrato inteligente de la cadena principal. De este modo, el canal estatal puede diluir las tarifas del procesamiento de múltiples transacciones y es ideal para escenarios de múltiples transacciones pequeñas.

Plasma

El 11 de agosto de 2017, Vitalik Buterin y Joseph Poon publicaron un artículo titulado “Plasma: Autonomous Smart Contract”, que presenta una nueva tecnología que puede mejorar la eficiencia del procesamiento de Ethereum.

Al igual que el canal estatal, Plasma es una tecnología para procesar transacciones fuera de la cadena y se respalda en la tecnología subyacente de Ethereum para garantizar su seguridad. Pero el punto de entrada de Plasma es diferente: permite la creación de una blockchain “secundaria” en la cadena principal de Ethereum, y estas “cadenas secundarias”, a su vez, también pueden crear sus propias “cadenas secundarias”. Por eso, es una tecnología que puede implementar la cadena lateral “no regulada”, es decir, a pesar de que todos los validadores en una “cadena de plasma” conspiran para cometer algo malo, los activos están a salvo y pueden devolverse a la cadena principal.

Rollup

El mecanismo Rollup radica en la alta compresión de las transacciones y su subida a la cadena principal, así como la verificación de su autenticidad mediante la prueba de conocimiento cero o prueba de fraude, lo cual resuelve el problema de indisponibilidad de datos que tiene Plasma. Implementa un modelo en capas en el que los datos permanecen en la cadena y las operaciones se efectúan fuera de la cadena, garantizando al máximo la seguridad de los activos.

Para verificar la autenticidad de las transacciones, existen dos soluciones principales: ZK Rollup, que se basa en prueba de conocimiento cero, y Optimistic Rollup, que se basa en prueba de fraude.

ZK Rollup

ZK Rollup, que adopta la prueba de conocimiento cero, consiste en enviar la prueba de conocimiento cero correspondiente a la transacción al mismo tiempo que se envía el paquete de transacción, y el contrato inteligente verifica la autenticidad del paquete de transacción mediante la prueba de conocimiento cero.

El proceso general es el siguiente:

Optimistic Rollup

Optimistic Rollup utiliza el método “a prueba de fraude” de Plasma, es decir, cualquiera puede verificar y cuestionar los datos, y una vez encontrado un problema, se revertirán para garantizar la seguridad. Pero este método tiene un problema fatal, que es la existencia del período de verificación. Por ejemplo, el período de verificación es de aproximadamente 2 semanas, lo que significa que cuando los usuarios desean transferir dinero de la Capa 2 a la Capa 1, deben esperar unas dos semanas.

Por otro lado, Optimistic Rollup utiliza una cadena lateral que corre paralela a la cadena principal de Ethereum. Después de completar un lote de transacciones, Rollup propondrá un nuevo estado a la red principal, por ejemplo, que han cotejado y validado la transacción. Además, se puede procesar alrededor de 300 llamadas de contratos inteligentes o aproximadamente 2000 transferencias básicas por segundo.

Dado que es compatible con Ethereum Virtual Machine (EVM), cualquier cosa realizada en Ethereum también puede efectuarse en Optimistic Rollup, lo cual ofrece una solución para extender contratos inteligentes generales y una manera fácil de migrar aplicaciones descentralizadas (DApps) con seguridad razonable.

Validium

Validium es una solución de Capa 2 que ha surgido en los últimos años y utiliza pruebas de conocimiento cero como ZK Rollup. La diferencia radica en que los datos de activos de Validium se almacenan fuera de la cadena, mientras que los de ZK Rollup se almacenan en la cadena, lo cual también significa una baja seguridad, y por eso, es adecuado solo para DApps como juegos con bajos requisitos de confianza en la seguridad.

Polygon (Previously Matic Network)

Polygon es una plataforma de escalabilidad de Capa 2 que realiza transacciones rápidas, simples y seguras fuera de la cadena (no solo transacciones de pago, sino también contratos inteligentes). La misión de Polygon es utilizar la solución de escalabilidad de capa 2 para promover aplicaciones a gran escala mediante la descentralización, la escalabilidad y la seguridad, así como usar las cadenas laterales para lograr la computación fuera de la cadena, mientras se utiliza el marco Plasma y los verificadores de red de PoS descentralizados para garantizar la seguridad de los activos.

Nombre del Token: MATIC

SKALE Network

SKALE Network es una red de blockchain elástica bizantina configurable, tolerante a fallas, de alto rendimiento y de baja latencia. Su escenario de aplicación inicial será la cadena lateral de Ethereum y adopta Prueba de Uso. Prueba de uso es un nuevo mecanismo de activación integrado que requiere que los usuarios hipotequen tokens para ayudar a proteger y expandir el protocolo.

Nombre del Token: SKL

Celer Network

Celer Network es una plataforma de escalabilidad de Capa 2 y de alto rendimiento que pretende alcanzar la gran visión de llevar la escala de Internet a la blockchain y ayudar a la comercialización de blockchain mediante las innovaciones tecnológicas mencionadas. Celer Network ha creado un canal de conexión bidireccional de estado generalizado, que puede construir aplicaciones de blockchain rápidas, fáciles de usar, de bajo coste y seguras a escala de Internet a través de la tecnología de escalabilidad fuera de la cadena y la economía de cifrado de incentivos.

Nombre del Token: CELR

Loopring

Loopring es un protocolo de transacción multilateral abierto entre tokens basados en ERC20 y contratos inteligentes. Con este protocolo, es posible establecer una aplicación de intercambio descentralizada que no requiere custodia de activos ni congelación de fondos, adoptando tecnología descentralizada, proporcionando un modelo de intercambio de tokens de riesgo cero y permitiendo que múltiples intercambios realicen un emparejamiento off-chain y una compensación y liquidación on-chain sobre la misma orden a través de la competencia. Además, el contrato inteligente y la prueba de conocimiento cero del protocolo Loopring adoptan la estructura ZK Rollup para construir un DEX de alto rendimiento.

Nombre del Token: LRC

ZKSpace

ZKSpace es un nuevo conjunto de protocolos de intercambio basado en la tecnología ZK Rollup, con la cual los tokens en Ethereum se transfieren a la Capa 2. Basado en la prueba de conocimiento cero generada continuamente, garantiza la consistencia del estado de la Capa 1 y la Capa 2, permitiendo que todos los intercambios ocurren en la Capa 2, de así se logra el canje en tiempo real con cero costo de gas y la escalabilidad ilimitada. ZKSpace permite a los usuarios deshacerse de las limitaciones del TPS de Ethereum y el tiempo de confirmación de bloque, brindando a DEX una experiencia similar a CEX (intercambio centralizado) y, al mismo tiempo, el control sobre su propia seguridad financiera en tiempo real.

Nombre del Token: ZKS

En la actualidad, la tecnología de escalabilidad de Capa 2 de la red Ethereum se encuentra en un período de rápido desarrollo y las soluciones están floreciendo. Cada solución tiene sus propias ventajas y por eso, ha recibido apoyo de los proyectos y comunidades que coinciden con sus propias características.

La escalabilidad de la capa 2 es inseparable de las carteras de criptomonedas, los navegadores blockchain y los sitios web de cotizaciones de mercado para respaldar y dar seguimiento a los proyectos correspondientes y de así brindar una mejor experiencia de usuario. La escalabilidad de la capa 2 reducirá los costos operativos en la cadena y promoverá la innovación de los proyectos de blockchain, dando lugar a aplicaciones de blockchain más profundas en campos como juegos, DeFi y mundos virtuales.

Se espera que en el próximo tiempo veamos el aumento de más proyectos de Capa 2, y por supuesto, que el plan de escalabilidad de Capa 2 también logre un desarrollo más integral.