Concurso Steemit Crypto Academy / S13W5 - Layer 2 Blockchain

¡Hola mis estimados amigos de Steemit Crypto Academy!

Este tema de la semana es materia nueva para mí, así que después de leer y tomar nota pude darme cuenta del interés cada vez mayor en las criptomonedas tanto como en los desafíos que debe enfrentar para ser más eficientes y escalables. En este sentido, cuando leemos estos términos resaltan las blockchains de capa 2 como una alternativa para mejorar el rendimiento de la red.

Acompáñame a saber un poco más de esta tecnología.

_{Diseño en canva.com por @casv / Fuente}


Antes que nada debemos saber que es una cadena de capa 1 y una cadena de capa 2.

♦️ Cadena de capa 1.

La cadena de capa 1 no es más que una blockchain dentro de un sistema descentralizado. Tenemos ejemplos de blockchain importantes que la usan como: Bitcoin, Ethereum, Binance Smart Chain, Litecoin y Avalanche.

Para hacer más escalable el sistema de la capa 1, se modifica y mejora el protocolo base de la blockchain con el fin de aumentar su capacidad, velocidad de las transacciones y seguridad de los datos y sus usuarios. Para ello ha implementado como soluciones, tres protocolos de consenso:

• Prueba de Participación (PoS). Verifica las transacciones utilizando monedas existentes en proporción a la cantidad de monedas bloqueadas o vinculadas a una billetera stacking.


• Prueba de Trabajo (PoW). Verifica las transacciones resolviendo acertijos criptográficos utilizando la potencia informática o lo que comúnmente se llama minería.


• Fragmentación (Sharding). Es una técnica que consiste en dividir un conjunto de transacciones en conjuntos de datos denominados “fragmentos” para ser procesados por la red en paralelo, logrando una mayor escalabilidad.

Estas soluciones de capa 1 implican modificar el protocolo base original de manera significativa. Por tanto existen, las soluciones de capa 2 con un protocolo adicional construido sobre blockchains como ETH y BTC, aumentado el rendimiento sin alterar significativamente las características originales de descentralización o seguridad de la blockchain.

♦️ Cadena de capa 2

Las cadenas de Capa 2 son protocolos construidos encima de la blockchain principal como Ethereum o Bitcoin, formando una red secundaria cuyo objetivo es aumentar la capacidad de procesamiento y velocidad de las transacciones, aligerando la carga y los altos costos de procesamiento de la cadena de capa 1.

_{Diseño en canva.com por @casv}
Conocidas también como soluciones de escalamiento de Capa 2, ofrecen una solución al trilema blockchain:

• Escalabilidad
• Costos de transacción
• Tiempo de finalización de las transacciones.

♦️ Beneficios de la cadena de Capa 2.

• Escalabilidad. Es una de las principales características de la blockchain de Capa 2 que permite aumentar verticalmente la capacidad de procesamiento y el rendimiento de la blockchain principal, sin realizar modificaciones relevantes en el protocolo subyacente. De esta manera, esta capa secundaria se hace cargo de procesar un mayor volumen de transacciones o contratos inteligentes lo que resulta en un aumento significativo de la escalabilidad de la red.


• Velocidad y eficiencia. Al aliviar la carga de procesos de la cadena principal, se reducen los retrasos y lentitud asociados a las verificaciones propias de ésta, por tanto, la cadena secundaria puede procesar con mayor rapidez y eficiencia las transacciones fuera de la cadena principal a través de soluciones como los canales de pago (payment channels) y canales de estado (state cannels), redundando en una mejor experiencia para los usuarios.


• Reducción de costos. Es un beneficio asociado como consecuencia de la mejor escalabilidad, velocidad y eficiencia descritos anteriormente. Al descongestionar la cadena principal de las transacciones y contratos inteligentes, se evitan las tarifas excesivas asociadas a ella, haciendo más asequibles y accesibles las transacciones a los usuarios.


• Seguridad. Las soluciones que ofrece la blockchain de Capa 2, están diseñadas criptográficamente siguiendo protocolos de consenso para garantizar la integridad y confidencialidad de las transacciones, por lo tanto, la seguridad sigue siendo una prioridad. En tal sentido, la blockchain de Capa 2 se beneficia de la seguridad inherente y la inmutabilidad de la cadena principal.


• Flexibilidad. Al crear estas soluciones en capas adicionales sobre la base de la cadena principal, los desarrolladores gozan de una mayor libertad para personalizar y experimentar sus protocolos, permitiendo una mayor flexibilidad para adaptarse a los requerimientos de las aplicaciones descentralizadas.


• Interoperabilidad. La cadena de Capa 2 se construye sobre la Capa principal (Capa 1) existente, heredando los protocolos de seguridad de ésta sin necesidad de modificar su estructura. La evolución de la cadena de Capa 2 emerge como parte crucial de la infraestructura de criptomonedas que abre el camino para nuevas posibilidades y adopción masiva de tecnologías disruptivas, permitiendo que las redes y protocolos de blockchain se comuniquen entre sí.

_{Diseño en canva.com por @casv / Fuente}
♦️ Diferencias entre las cadenas de Capa 1 y de Capa 2:

• Funcionalidad. La cadena de capa 1 es la base de la cadena principal para realizar transacciones o ejecutar contratos inteligentes. BTC y ETH son un ejemplo de ello. La cadena de Capa 2 es una blockchain secundaria creada en paralelo o sobre la blockchain de Capa 1 ya existente.


• Autonomía y Seguridad. La cadena de Capa 1 es autónoma mientras que la cadena de Capa 2 es mayormente dependiente de la primera en cuanto a seguridad se refiere.


• Escalabilidad. La cadena de Capa 1 está limitada en su capacidad transaccional mientras que la Capa 2 está diseñada para la escalabilidad por lo que cuenta con una mayor capacidad.


• Costos. La cadena de Capa 2 por tener una mayor capacidad y velocidad transaccional que la Capa 1 reduce considerablemente el costo de las transacciones, por lo tanto son más económicas que las tarifas transaccionales de la cadena de Capa 1.


• Consenso. La cadena de Capa 2 puede utilizar protocolos de consenso diferentes a los utilizados por la cadena de Capa 1.

Como lo traté anteriormente la cadena de Capa 1 ofrece soluciones para mejorar la escalabilidad implementando protocolos de consenso como PoS cuyo desarrollo tardó años para su implementación en Ethereum. Ha sido una buena solución pero insuficiente, es por ello que las soluciones de la Capa 2 se implementan como alternativa, ya que no resulta sencillo conseguir la escalabilidad en las soluciones de la Capa 1.

Existen muchos ejemplos reales de soluciones de Capa 2 y me referiré a las más conocidas:

• Polygon. Esta solución proporciona una base estructurada para el desarrollo de aplicaciones descentralizadas como las DApps sobre Ethereum.


• Lighting Network. Análogamente a Polygon obtiene las mismas ventajas pero sobre Bitcoin. Se basa en canales estatales adicionales que realizan transacciones y la reportan a la cadena principal utilizándolos como canales de pago. Ejemplo de esta solución la tenemos en Lemon donde se pueden realizar transferencias crypto rápidas, seguras y económicas.


• Cadenas de bloques anidadas (nested blockchains). Son blockchains anidadas en donde las órdenes de ejecución se encuentran en la Capa 1 pero se ejecutan y procesan en la Capa 2 devolviendo el resultado a la Capa 1. Un ejemplo de este tipo de bloques la encontramos en OG Plasma.


• Canales de estado (state channels). Permiten la descongestión notable del sistema al procesar las transacciones fuera de la cadena de datos a través de los contratos inteligentes, así como la comunicación bidireccional entre la blockchain y los elementos externos a ella. Un ejemplo de esta solución lo encontramos en Lighting Network.


• Rollups. Esta solución logra agrupar las transacciones en un solo bloque fuera de la Capa 1 y luego las envía a ésta. De esta manera, procesa mayor número de transacciones en paralelo. Ejemplos de esta solución son Optimism y Arbitrum.


• Sidechains. Son blockchains paralelas a las cadenas de bloques de Capa 1 que funcionan con protocolo propio de consenso y de manera independiente, muy utilizadas para grandes lotes. Como ejemplo de este tipo tenemos xDai Chain, POA Network y Polygon.

En general las soluciones de Capa 2 tienen por objetivo principal mejorar la escalabilidad de las blockchains sin limitarse a ello, también pueden aumentar la privacidad, los contratos inteligentes y crear herramientas para mejorar las funcionalidades de las cadenas de bloque sobre las que se fundan.

Estas soluciones no son excluyentes; en tal sentido, muchas blockchains están investigando combinar las soluciones de Capa 1 y Capa 2 para una mayor escalabilidad sin sacrificar la seguridad o la descentralización.

_{Diseño en canva.com por @casv / Fuente}


Como lo he dicho antes no resulta sencillo lograr escalabilidad en las cadenas de bloque de Capa 1 que están limitadas en su capacidad transaccional, con tiempos de espera y tarifas mayores, sobre todo en períodos de alto tráfico y demanda de uso.

Es por ello que las cadenas de bloques de Capa 2 pueden ayudar a la cadena de bloques de Capa 1 en su rendimiento transaccional, escalabilidad y reducción de costos.

Las cadenas de Capa 2 procesan un mayor volumen transaccional lo que aumenta la escalabilidad. Al aliviar esta carga de la cadena de Capa 1, se reducen drásticamente los tiempos de verificación de ésta, siendo la Capa 2 capaz de ejecutar las transacciones con mayor velocidad y eficiencia fuera de la cadena principal a través de canales de pago y canales de estado.

En consecuencia, al obtener tales beneficios como mayor escalabilidad, velocidad y eficiencia transaccional, resultará en una descongestión de la cadena principal y reducción de los costos transaccionales inherentes a ella, así como una mejor experiencia para el usuario que sentirá que sus transacciones son más rápidas y asequibles.

También las soluciones de la Capa 2 ofrecen mayor flexibilidad a los desarrolladores que tendrán más libertad para crear capas adicionales y mayores facilidades para adaptarse a los requerimientos de la blockchain principal, heredando los protocolos de seguridad de ésta sin requerir modificar su estructura. Esto permite a su vez, abrir caminos en la evolución de la blockchain para la interoperabilidad con otras redes de la cadena de bloques.



Tratándose de la estructura propia de Steem investigué en el Steem Whitepaper y en el Steem Bluepaper, encontrando información clave que nos ayuda a entenderla y como facilita las transacciones e interacciones en la plataforma.

_{Ubicación de libro blanco y el libro azul de Steem, desplegando el menú de mi blog / Fuente}
Originalmente la capa subyacente de la blockchain Steem estaba basada en una tecnología denominada Graphene que le permitía realizar más de 1.000 transacciones por segundo en una red distribuida y podía escalar a más de 10.000 de manera fluida con solo implementar algunas mejoras en sus servidores y protocolos. Esta capacidad ha superado a Bitcoin y Ethereum, que es mucho decir, convirtiéndose en una de la blockchains más rápidas y eficientes.

_{Libro blanco de Steem / Fuente}
Sin embargo, de acuerdo a lo investigado en el Steem Bluepaper encontré que ChainBase había sustituido a Graphene en 2.016. ChainBase es una porción de la base de datos de la blockchain que disminuye los tiempos de carga y descarga, permite el acceso paralelo a la base de datos, ofrece una mayor fortaleza ante las caídas, mayor seguridad a la base de datos, acceso instantáneo a su estado y atiende mayores peticiones RPC (llamada a procedimiento remoto) desde la memoria.

_{Libro azul de Steem / Fuente}
Para evitar el atascamiento que provoca el protocolo de prueba de trabajo (PoW) que no permitía más de 3 transacciones por segundo, Steem implementa un algoritmo de consenso más adecuado a su descentralización conocido como Prueba de Participación Delegada (DPoS) a través de testigos elegidos por votación delegada de sus usuarios para validar las transacciones y asegurar la integridad de la red.

Gracias a los DPoS la blockchain agiliza la validación generando un bloque cada 3 segundos con una mínima carga computacional procesando más transacciones, información y contenido. Cuando suceden Hardfork los testigos pueden decidir más rápido y eficientemente permitiendo una evolución de Steem más rápida que la mayoría. Por darnos una idea Steem tiene en su haber 18 hardfork o bifurcaciones con éxito, lo que representa una ventaja muy importante en su evolución como blockchain.

También encontré “AppBase” como el precursor de un FABRIC multicadena, donde los componentes de la blockchain se vuelven modulares como plugins exclusivos de una cadena adicional no consensuada y que puede actualizarse más rápidamente ya que no requieren reproducir toda la blockchain. Además los módulos mantienen diferentes partes de la blockchain en lugar de mantener cada uno a la cadena completa. Esto significativamente es más eficiente, escalable y fácil de mantener, marcando el paso hacia una blockchain totalmente paralela y optimizada.



♦️ En términos de escalabilidad.

La integración de una solución de capa 2 como hemos visto anteriormente, mejoraría la escalabilidad de la blockchain Steem. Esto implica un aumento significativo de transacciones debido a una disminución del tiempo empleado en dicho proceso, evidenciando una mayor velocidad y eficiencia transaccional, así como una mejor interacción de los usuarios libres de la ralentización y tiempo de inactividad.

♦️ En términos de costos.

Una solución de capa 2 disminuiría los costos transaccionales de la blockchain Steem, al permitirle transacciones múltiples en una sola cadena de bloques aliviando la carga sobre la cadena principal que combinado con la reducción del tiempo transaccional, resultará en una reducción de las tarifas de las operaciones, aumento de usuarios y crecimiento de la plataforma.

♦️ En términos de facilidad.

Uno de los beneficios que traería una solución de capa 2 en la blockchain Steem es la facilidad con que el usuario puede actuar, como consecuencia de una mejora de la velocidad y menor costo de las transacciones. Esta fluidez y eficiencia permitirá a sus usuarios la interacción, navegación, publicación y transacciones con mayor facilidad.

Por supuesto que la adopción de dos capas implica un cauteloso enlace que no comprometa la seguridad, la privacidad, la escalabilidad y los costos transaccionales de la blockchain, por lo que es fundamental una difusión adecuada a sus usuarios de sus novedades y premisas.

Mis referencias:
[1] www.criptodependencias.com
[2] www.trecebits.com
[3] www.cryptoconexion.com
[4] www.wiki.lemon.me
[5] www.elblogchain.com

Notas:

📌 Imágenes presentadas con la aplicación canva.com
📌 Invito a participar a mis amigos @mauromar @marito74 @steemdoctor1
📌 Más información del concurso en el siguiente enlace.
📌 Mi discord: casv#3716
📌 Mi twitter: steemit_casv

¡Gracias por su visita!