Breve vistazo a las Layer 2

Cuando hablamos de escalabilidad en una blockchain nos referimos a que la capacidad para ejecutar transacciones aumente (TPS Transactions Per Second) y al mismo tiempo se reduzcan los costos que estas conllevan. Actualmente, Ethereum maneja en promedio 15 TPS y un costo de aproximadamente 21.2 Gwei desde que ocurrió el merge o lo que equivale a aproximadamente $1.32 USD por enviar $ETH a otra dirección. ¿Pero porqué ocurre esto?

Block Space y el trilema de blockchain

Existe un concepto llamado Block Space, el cual hace referencia a la cantidad de transacciones que se pueden incluir en un bloque. Usemos la analogía utilizada en txstreet para dar a entender esto de la mejor manera. Imagina que un autobús está a punto de salir y hay un montón de personas queriendo viajar en él, ¿cuál sería una forma de poder decidir quién viaja y quién no? bueno, una de las respuestas podría ser la ley de la oferta y la demanda, en donde quien esté dispuesto a pagar más será quien pueda subirse.

De esta misma manera es como funcionan actualmente las transacciones en Ethereum, cada bloque (autobús) puede albergar un número limitado de transacciones (personas que quieren viajar), así que los usuarios deben pagar más gas fees (el boleto para subirse) para conseguir que sus transacciones sean ejecutadas.

Te preguntarás, ¿Cómo conseguimos reducir estos costos y aumentar la cantidad de transacciones? Bueno, existen 2 formas principales de conseguir esto:

• Actualizar la blockchain
• Soluciones de capa 2

La primera consiste en hacer una modificación directamente al código de la blockchain, un ejemplo podría ser aumentar el tamaño de bloque pero esto no sería ideal ya que los nodos necesitarían mayores requisitos para poder procesar las transacciones y con el tiempo correr un nodo sería más costoso, lo que nos llevaría a un nivel de descentralización cada vez menor (lo cual sabemos que no es bueno).

La segunda opción, y la más adoptada hasta el momento, son las soluciones de capa 2, lo cual es básicamente reducir la carga de trabajo en la capa 1 haciendo que las transacciones ocurran “off chain” o fuera de la cadena. Esto con la finalidad de mejorar la velocidad y escalabilidad de la blockchain principal ya que su único propósito es funcionar como capa de ejecución, pero siempre teniendo a las L1 como las capas fundamentales de seguridad (consenso). Si bien hay muchas soluciones de escalabilidad , hoy nos enfocaremos en una de las propuestas más adoptadas en el ecosistema, los rollups.

¿Qué son los rollups?

En palabras sencillas, los rollups son un smart contract en la blockchain de Ethereum que funcionan como si se tratase de un tipo de blockchain que “agrupan” cientos de transacciones en una sola transacción y después son enviadas a la capa 1. Esto distribuye las tarifas de transacción L1 entre todos en el rollup, lo que lo hace más económico para cada usuario. Por lo tanto, los Rollups combinan la eficiencia de las transacciones con la seguridad de la red permitiendo que se alcance una mejora de escalabilidad significativa.

Volviendo al ejemplo de tx street. Los rollups podrían ser interpretados como un servicio de mensajería en donde el mensajero (Secuenciador) agrupa un montón de cartas (transacciones) y posteriormente las envía a mainnet como si fueran una sola transacción.

Ok, ya sé qué hacen, pero… ¿Cómo funcionan?

Hay un contrato inteligente en la cadena (Blockchain L1) que mantiene una raíz de estado (State Root) del rollup llamada Merkle root. Esta contiene toda la información del estado del rollup (los balances de las cuentas, el código del contrato, etc. es decir, lo que está "dentro" del rollup).

Cualquiera puede publicar un batch o paquete con muchas transacciones junto con el State Root previo y el nuevo (el Merkle Root después de procesar las transacciones). El contrato revisa que todo esté correcto (juego de suma cero) y si esto es así, se actualiza el estado de la raiz.

Tipos de rollups

Existen distintos tipos de rollups, revisemos cada tipo de forma breve:

Optimistic Rollups

En este tipo de Rollups existe entidades conocidas como Secuenciadores quienes se encargan de recibir y publicar las transacciones en la red principal, estos asumen que las transacciones son válidas y por eso es que se consideran "optimistas". Pero también existen otros entes conocidos como verificadores los cuales se encargar de revisar lo que el secuenciador hace y solo recurren a la cadena de bloques principal para verificar las transacciones cuando se detecta una discrepancia a través de un mecanismo conocido como Fraud Proof o Prueba de Fraude. Si un verificador descubre que un batch incluye información incorrecta puede publicar una prueba en la cadena, demostrando que este batch se calculó incorrectamente. El contrato verifica la prueba y revierte ese batch y todos los batch posteriores.

Zero Knowledge Rollups

Este tipo de Rollups utilizan la tecnología de Cero Conocimiento o Zero Knowledge que consiste en demostrar que una información es válida sin la necesidad de mostrar la información per se. Imagina que yo te digo que sé cuál es la contraseña de tu móvil, una forma de demostrarte que esto es cierto sería tomar tu móvil y subir una historia a instagram o publicar un tweet, de esta manera tú tendrías la certeza de que conozco tu clave, sin la necesidad de que yo te la haya dicho. Sencillo, ¿No?

En los ZKR, el Secuenciador incluye una prueba criptográfica conocida como Validity Proof o prueba de validadez la cual funciona como garantía de que la State Root que se vaya a publicar es el resultado correcto de ejecutar el batch que se está proponiendo. Sin importar qué tan grande pueda ser este batch la prueba se puede verificar rápidamente en cadena. Existen 2 tipos de ZK proofs SNARKs y STARKs.

• Zk SNARK (Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge)Es una prueba de conocimiento cero que permite demostrar la validez de una transacción en una cadena de bloques de forma rápida y eficiente. Que sea “Non-Interactive” significa que la verificación de una afirmación se puede realizar sin la necesidad de una comunicación continua entre las partes involucradas. Esto es particularmente útil para verificar la autenticidad de transacciones en una blockchain sin revelar los detalles específicos de la transacción.Los Zk SNARKs dependen de trusted setups, los cuales son un procedimiento que se realiza una vez para generar un dato o datos que luego debe usarse cada vez que se ejecuta algún protocolo.
• Zk STARK (Scalable Transparent Argument of Knowledge)Un Zk STARK permite verificar la integridad de los datos de manera escalable y transparente en una cadena de bloques. Sin embargo, a diferencia de ZKSnark, estos no utilizan trusted setups y además son "transparentes", lo que significa que los verificadores pueden auditar las pruebas de conocimiento cero sin tener que confiar en una entidad centralizada. Esto lo hace especialmente adecuado para aplicaciones que involucran grandes conjuntos de datos sin sacrificar la transparencia.

Sovereign Rollups

Los Sovereign Rollups (SR) aunque publican sus transacciones en L1 para disponer información y realizar el consenso, son ellos quienes se encargan de resolver las disputas que puedan surgir (Settlement). Quizá la diferencia más notable notable con los OR o los ZKR o también llamados Smart Contract Rollups es que en los SCR las transacciones se verifican mediante contratos inteligentes en la capa de resolución utilizando la “cadenas canónica” ubicada en el smart contract de la L1 mientras que en los SR se verifican en los nodos del SR debido a que la “cadena canónica” puede ser definida por los nodos del rollup mismo.

Además, los SR se actualizan a través de forks, como una blockchain de capa 1, lo que les permite realizar un fork independientemente de lo que esté pasando en su capa base. Esto permite que los usuarios opten por actualizar o no, dando más poder a la comunidad que ejecuta los nodos y permitiéndoles tomar decisiones importantes en la actualización de la blockchain.

Settlement Rollups

Un Settlement Rollup es un tipo de SR que ha sido construido para proveer un entorno en el que los rollups puedan verificar pruebas, resolver disputa y “puentear” tokens (Utilizar un bridge par enviar un token de una red a otra). Estos rollups al igual que las settlement layers cuentan con una propiedad llamada “Trust-minimized” la cual les permite

Rollups Hibridos

Por último tenemos los rollups híbridos los cuales pretenden ofrecer la escalabilidad de los OR con la seguridad de los ZKR. Al combinar los mejores rasgos de ambos esquemas, los Rollups híbridos ofrecerán la escalabilidad y la equivalencia EVM sin igual de los Rollups optimistas, junto con la resistencia a la censura y la rápida finalización que permiten las pruebas de conocimiento cero. Esencialmente, reunirá lo mejor de ambas tecnologías.

Panorama actual de los rollups

En la actualidad existen varios proyectos activos y algunos otros en desarrollo. Veamos ahora un poco del comportamiento de los 2 proyectos más populares del ecosistema de Layer 2s, Arbitrum y Optimism, ambos proyectos forman parte de las soluciones optimistas y tienen más de 1 año de estar funcionales.

Arbitrum

Arbitrum  siendo una de las soluciones de Rollups Optimistas más conocida del año, ha generado comisiones totales de 28.9 M de dólares (Year To Date). Siendo un signo de la adopción que fue teniendo durante el último año, por la creación de DApps innovadoras dentro del ecosistema como lo fue GMX.

En relación a los usuarios activos de manera mensual vemos que la red a tenido un crecimiento notorio el último año, siendo el 23 de marzo el pico máximo de 600k usuarios en unos días debido a la distribución del aidrops del token de $ARB.

Otro indicador importante es la cantidad de proyectos que se están creando dentro de la red, siendo la cantidad de 315 proyectos, y acumulando un valor total bloqueado de 2.26 B de dólares. Lo que ha permitido que la red se encuentre dentro del top 5 de las redes con mayor TVL.

El top 10 de los protocolos es conformado por 3 proyectos que empezaron inicialmente sus operaciones dentro de la red de Arbirtrum, los 7 restantes son lo lideres a nivel redes, como lo es: Uniswap, Aave, Curve, etc. Una señal más de que los desarrolladores tienen en consideración utilizar la red.

Optimism

Por otro lado Optimism al ser un proyecto con un poco más de tiempo operativo que Arbitrum, se piensa que generó mayores comisiones que su competencia cercana, siendo una mentira, ya que solo llegado a conseguir 21.4 M de dólares, inferior a lo acumulativo de Arbitrum.

Con un % inferior de usuarios optimism llega a un 55k usuarios activo por día aproximadamente, teniendo un pico máximo de usuarios diarios de 112 k.

La red se encuentra en el sexto lugar en términos de Valor Total Bloqueado con $640.1 M, con una cantidad de 127 proyectos.

En el top 10 de proyectos desarrollando solo encontramos 2 protocolos nativo que usaron la red de Optimism como forma de validar su DApp: Velodrome y Soone Finance.

Perspectivas a futuro

Si bien los rollups cada vez son más adoptados aún se encuentran en una etapa temprana y existen muchas cosas a resolver como:

• Reducir el costo computacional de las Validity Proofs
• Habilitar Fraud Proofs
• Descentralización de Sequencers