Análisis profundo de la modularidad: soluciones extraíbles para los cuellos de botella en el rendimiento de la Cadena de bloques
La Cadena de bloques modular, al separar las diferentes funciones de la Cadena de bloques en módulos independientes, puede proporcionar soporte de rendimiento y una experiencia de usuario fluida en funciones específicas, solucionando 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 cadena de bloques, el ecosistema de Bitcoin también ha comenzado a explorar la posibilidad de la modularidad, añadiendo nuevos módulos para lograr funciones más avanzadas, como mejoras en la protección de la privacidad, un procesamiento de transacciones más eficiente o funciones mejoradas de contratos inteligentes.
La tecnología modular representa una idea de producto "más animada" y reemplazable, en el futuro aparecerán soluciones de cadena de bloques más flexibles y personalizables, donde varios servicios y funciones se pueden insertar y quitar 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.
Cadena de bloques monolítica y cadena de bloques modular
Al explorar la cadena de bloques modular, primero debemos entender el concepto de cadena de bloques monolítica (Monolithic Blockchain). Las cadenas monolíticas, como Bitcoin y Ethereum, son conocidas por su integralidad, ya que asumen de forma 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 el papel de un generalista, involucrándose en todas las etapas.
Tomando como ejemplo Ethereum, una cadena de bloques monolítica madura generalmente se puede dividir en cuatro arquitecturas.
Capa de ejecución (Capa de ejecución)
Capa de liquidación ( Capa de liquidación )
Capa de disponibilidad de datos/ Capa DA (Capa de disponibilidad de datos)
Capa de consenso (Capa de consenso)
A través de esta analogía, podemos entender más claramente cómo las distintas arquitecturas de la Cadena de bloques trabajan en conjunto. La Cadena de bloques monolítica concentra todas las funciones en una única cadena, mientras que la Cadena de bloques modular (Modular Blockchain) es un nuevo tipo de arquitectura de Cadena de bloques que descompone el sistema de Cadena de bloques en múltiples componentes o capas especializadas, cada uno responsable de manejar tareas específicas, como consenso, disponibilidad de datos, ejecución y liquidación.
Las cadenas de bloques modularizadas son como un grupo de especialistas, enfocados en la profundización y la innovación técnica en sus respectivos campos. Esta especialización permite que las cadenas de bloques modularizadas ofrezcan un rendimiento y una experiencia de usuario excepcionales en funciones específicas; por ejemplo, pueden proporcionar una velocidad de procesamiento de transacciones más rápida a un costo menor.
En términos de arquitectura de nodos, la cadena monolítica depende de nodos completos, que deben descargar y procesar una copia completa de los datos de la Cadena de bloques. Esto no solo plantea altas demandas en recursos de almacenamiento y computación, sino que también limita la velocidad de expansión de la red. En comparación, la cadena de bloques modular utiliza un diseño de nodos ligeros, que solo necesita procesar la información del encabezado del bloque, lo que mejora significativamente la velocidad de las transacciones y la eficiencia de la red.
Una de las ventajas notables de la Cadena de bloques modular es su flexibilidad y colaboración. Pueden externalizar funciones no centrales a otros expertos, formando un efecto de sinergia y logrando una mejora significativa en el rendimiento general. Esta filosofía de diseño es similar a los bloques de Lego, lo que permite a los desarrolladores combinar libremente diferentes módulos según las necesidades del proyecto, creando soluciones diversas.
A pesar de que las cadenas individuales tienen ventajas en términos de control global, seguridad y estabilidad, también enfrentan desafíos de escalabilidad, dificultad para actualizar y adaptarse a nuevas demandas. Las cadenas de bloques modular se destacan por su alta flexibilidad y personalización, simplificando el proceso de creación y optimización de nuevas cadenas de bloques.
Sin embargo, la Cadena de bloques 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 Cadena de bloques modular aún no ha pasado por pruebas de seguridad exhaustivas ni por las pruebas de volatilidad del mercado, y su estabilidad y seguridad a largo plazo aún necesitan ser verificadas.
Cadena de bloques modular y el "triángulo imposible"
¿Por qué la tecnología modular de Cadena de bloques ha recibido tanta atención y se predice que es la "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 de una red de cadena de bloques para alcanzar un estado óptimo en las tres propiedades clave de seguridad, descentralización y escalabilidad al mismo tiempo.
Escalabilidad se centra en la capacidad de la red para procesar grandes volúmenes de transacciones y su capacidad para operar de manera eficiente y de bajo costo a medida que crecen los usuarios y el volumen de transacciones. Generalmente se mide a través de TPS (transacciones por segundo) y latencia (el tiempo que se necesita para confirmar una transacción).
Seguridad se refiere al 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 toda la red, mientras que el mecanismo POS de Ethereum requiere que más de ⅓ de los nodos coludan.
Descentralización se refiere a que el funcionamiento de la red no depende de un único nodo central, sino que está distribuido entre numerosos nodos; cuanto 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" radica en que es difícil para un sistema de cadena de bloques optimizar estas tres características simultáneamente. Por ejemplo: entre muchas cadenas públicas, Bitcoin y Ethereum destacan en descentralización y seguridad debido a su amplia distribución de nodos y su cantidad suficiente de nodos.
Sin embargo, sacrificaron cierta escalabilidad, lo que llevó a 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 aproximadamente 13, y durante picos de volumen de transacciones, las tarifas de transacción de Ethereum pueden alcanzar cientos de dólares.
Es en este contexto que la tecnología modular de cadena de bloques ha surgido, resolviendo 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 filosofía modular.
Las ventajas de una Cadena de bloques 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 cadena de bloques 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, teniendo un significado profundo para la amplia aplicación y el desarrollo a largo plazo de la tecnología de cadena de bloques.
Clasificación de la cadena de bloques modular
La cadena de bloques modular se puede clasificar en diferentes tipos según sus características arquitectónicas. 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, a menudo también determinan simultáneamente el orden de las transacciones, que es el núcleo de la seguridad e inmutabilidad de la cadena de bloques.
Basado en estos principios de diseño, podemos comprender los diferentes proyectos de la cadena de bloques 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
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 cadena de bloques 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, al tiempo que mantienen la seguridad y las características de descentralización de la cadena de bloques subyacente. Según un panel de Dune creado por @0xning, se puede ver que el consumo de gas en la verificación y liquidación de Capa 2 en el ecosistema de Ethereum representa un promedio inferior al 10%, lo que ahorra significativamente los costos de transacción para los usuarios.
La tecnología Rollup es la solución más popular actualmente en 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 red principal.
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 validar 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 la necesidad 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 el agrupamiento de mercancías en logística; enviar cada mercancía por separado generaría altos costos de envío. La tecnología Rollup, al empaquetar múltiples transacciones juntas, requiere solo un "transporte", lo que reduce drásticamente el costo de cada transacción.
Verificación en la cadena de bloques
La verificación en la cadena es clave para la seguridad de la red Layer 2. Las redes Layer 2 deben proporcionar pruebas criptográficas para resolver 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 los ZK Rollups.
Prueba de error de Optimistic Rollups
Las Rollups Optimistas adoptan una suposición optimista, es decir, que todas las transacciones son válidas por defecto, a menos que haya evidencia clara de que hay un error. Este modelo depende de la prueba de error (prueba de fraude) durante el período de desafío, donde cualquier participante de la red puede presentar pruebas para impugnar el estado del contrato inteligente, asegurando la equidad y transparencia de la red.
Según los datos de L2BEAT, actualmente hay 16 Layer 2 que utilizan el mecanismo de Optimistic Rollups, como: Arbitrum, OP, 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 asegura que cada transacción y cálculo en la red de Capa 2 sean precisos.
En pocas palabras, la prueba de validez es la piedra angular de los ZK-Rollups, que requieren que cada lote de transacciones venga acompañado de la prueba correspondiente, asegurando 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 ZK Rollups, como: Linea, Starknet, zkSync, entre otros.
Capa de disponibilidad de datos y capa de consenso
Celestia
Celestia, como pionero en el campo de la cadena de bloques modular, es esencialmente una capa de disponibilidad de datos que proporciona una base sólida para el desarrollo de dApps y Rollups. Al desplegar en la capa de disponibilidad de datos y la capa de consenso de Celestia, los desarrolladores de aplicaciones pueden centrarse en la ejecución.
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blockchain modular rompe Unholy Trinity, mejora el rendimiento y reestructura el panorama de la industria
Análisis profundo de la modularidad: soluciones extraíbles para los cuellos de botella en el rendimiento de la Cadena de bloques
La Cadena de bloques modular, al separar las diferentes funciones de la Cadena de bloques en módulos independientes, puede proporcionar soporte de rendimiento y una experiencia de usuario fluida en funciones específicas, solucionando 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 cadena de bloques, el ecosistema de Bitcoin también ha comenzado a explorar la posibilidad de la modularidad, añadiendo nuevos módulos para lograr funciones más avanzadas, como mejoras en la protección de la privacidad, un procesamiento de transacciones más eficiente o funciones mejoradas de contratos inteligentes.
La tecnología modular representa una idea de producto "más animada" y reemplazable, en el futuro aparecerán soluciones de cadena de bloques más flexibles y personalizables, donde varios servicios y funciones se pueden insertar y quitar 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.
Cadena de bloques monolítica y cadena de bloques modular
Al explorar la cadena de bloques modular, primero debemos entender el concepto de cadena de bloques monolítica (Monolithic Blockchain). Las cadenas monolíticas, como Bitcoin y Ethereum, son conocidas por su integralidad, ya que asumen de forma 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 el papel de un generalista, involucrándose en todas las etapas.
Tomando como ejemplo Ethereum, una cadena de bloques monolítica madura generalmente se puede dividir en cuatro arquitecturas.
A través de esta analogía, podemos entender más claramente cómo las distintas arquitecturas de la Cadena de bloques trabajan en conjunto. La Cadena de bloques monolítica concentra todas las funciones en una única cadena, mientras que la Cadena de bloques modular (Modular Blockchain) es un nuevo tipo de arquitectura de Cadena de bloques que descompone el sistema de Cadena de bloques en múltiples componentes o capas especializadas, cada uno responsable de manejar tareas específicas, como consenso, disponibilidad de datos, ejecución y liquidación.
Las cadenas de bloques modularizadas son como un grupo de especialistas, enfocados en la profundización y la innovación técnica en sus respectivos campos. Esta especialización permite que las cadenas de bloques modularizadas ofrezcan un rendimiento y una experiencia de usuario excepcionales en funciones específicas; por ejemplo, pueden proporcionar una velocidad de procesamiento de transacciones más rápida a un costo menor.
En términos de arquitectura de nodos, la cadena monolítica depende de nodos completos, que deben descargar y procesar una copia completa de los datos de la Cadena de bloques. Esto no solo plantea altas demandas en recursos de almacenamiento y computación, sino que también limita la velocidad de expansión de la red. En comparación, la cadena de bloques modular utiliza un diseño de nodos ligeros, que solo necesita procesar la información del encabezado del bloque, lo que mejora significativamente la velocidad de las transacciones y la eficiencia de la red.
Una de las ventajas notables de la Cadena de bloques modular es su flexibilidad y colaboración. Pueden externalizar funciones no centrales a otros expertos, formando un efecto de sinergia y logrando una mejora significativa en el rendimiento general. Esta filosofía de diseño es similar a los bloques de Lego, lo que permite a los desarrolladores combinar libremente diferentes módulos según las necesidades del proyecto, creando soluciones diversas.
A pesar de que las cadenas individuales tienen ventajas en términos de control global, seguridad y estabilidad, también enfrentan desafíos de escalabilidad, dificultad para actualizar y adaptarse a nuevas demandas. Las cadenas de bloques modular se destacan por su alta flexibilidad y personalización, simplificando el proceso de creación y optimización de nuevas cadenas de bloques.
Sin embargo, la Cadena de bloques 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 Cadena de bloques modular aún no ha pasado por pruebas de seguridad exhaustivas ni por las pruebas de volatilidad del mercado, y su estabilidad y seguridad a largo plazo aún necesitan ser verificadas.
Cadena de bloques modular y el "triángulo imposible"
¿Por qué la tecnología modular de Cadena de bloques ha recibido tanta atención y se predice que es la "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 de una red de cadena de bloques para alcanzar un estado óptimo en las tres propiedades clave de seguridad, descentralización y escalabilidad al mismo tiempo.
El punto central del "triángulo imposible" radica en que es difícil para un sistema de cadena de bloques optimizar estas tres características simultáneamente. Por ejemplo: entre muchas cadenas públicas, Bitcoin y Ethereum destacan en descentralización y seguridad debido a su amplia distribución de nodos y su cantidad suficiente de nodos.
Sin embargo, sacrificaron cierta escalabilidad, lo que llevó a 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 aproximadamente 13, y durante picos de volumen de transacciones, las tarifas de transacción de Ethereum pueden alcanzar cientos de dólares.
Es en este contexto que la tecnología modular de cadena de bloques ha surgido, resolviendo 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 filosofía modular.
Las ventajas de una Cadena de bloques 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 cadena de bloques 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, teniendo un significado profundo para la amplia aplicación y el desarrollo a largo plazo de la tecnología de cadena de bloques.
Clasificación de la cadena de bloques modular
La cadena de bloques modular se puede clasificar en diferentes tipos según sus características arquitectónicas. 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, a menudo también determinan simultáneamente el orden de las transacciones, que es el núcleo de la seguridad e inmutabilidad de la cadena de bloques.
Basado en estos principios de diseño, podemos comprender los diferentes proyectos de la cadena de bloques 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
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 cadena de bloques 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, al tiempo que mantienen la seguridad y las características de descentralización de la cadena de bloques subyacente. Según un panel de Dune creado por @0xning, se puede ver que el consumo de gas en la verificación y liquidación de Capa 2 en el ecosistema de Ethereum representa un promedio inferior al 10%, lo que ahorra significativamente los costos de transacción para los usuarios.
La tecnología Rollup es la solución más popular actualmente en 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 red principal.
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 validar 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 la necesidad 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 el agrupamiento de mercancías en logística; enviar cada mercancía por separado generaría altos costos de envío. La tecnología Rollup, al empaquetar múltiples transacciones juntas, requiere solo un "transporte", lo que reduce drásticamente el costo de cada transacción.
Verificación en la cadena de bloques
La verificación en la cadena es clave para la seguridad de la red Layer 2. Las redes Layer 2 deben proporcionar pruebas criptográficas para resolver 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 los ZK Rollups.
Prueba de error de Optimistic Rollups
Las Rollups Optimistas adoptan una suposición optimista, es decir, que todas las transacciones son válidas por defecto, a menos que haya evidencia clara de que hay un error. Este modelo depende de la prueba de error (prueba de fraude) durante el período de desafío, donde cualquier participante de la red puede presentar pruebas para impugnar el estado del contrato inteligente, asegurando la equidad y transparencia de la red.
Según los datos de L2BEAT, actualmente hay 16 Layer 2 que utilizan el mecanismo de Optimistic Rollups, como: Arbitrum, OP, 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 asegura que cada transacción y cálculo en la red de Capa 2 sean precisos.
En pocas palabras, la prueba de validez es la piedra angular de los ZK-Rollups, que requieren que cada lote de transacciones venga acompañado de la prueba correspondiente, asegurando 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 ZK Rollups, como: Linea, Starknet, zkSync, entre otros.
Capa de disponibilidad de datos y capa de consenso
Celestia
Celestia, como pionero en el campo de la cadena de bloques modular, es esencialmente una capa de disponibilidad de datos que proporciona una base sólida para el desarrollo de dApps y Rollups. Al desplegar en la capa de disponibilidad de datos y la capa de consenso de Celestia, los desarrolladores de aplicaciones pueden centrarse en la ejecución.