Las blockchains modulares están alejándose del diseño monolítico para mejorar el rendimiento de los componentes individuales y resolver problemas de transacciones, tasas de gas altas y optimización.
El trilema de la blockchain plantea que solo se pueden optimizar dos de las tres propiedades: escalabilidad, descentralización y seguridad.
Una blockchain monolítica no separa la ejecución del consenso, la disponibilidad de datos y la capa de liquidación, lo que limita el ancho de banda total disponible.
La modularidad permite que las blockchains se especialicen en tareas específicas, aumentando la eficiencia y flexibilidad.
Las blockchains modulares son el futuro para lograr escalabilidad y preservar la naturaleza descentralizada de la tecnología blockchain. Se enfatiza la verificación como medida de seguridad para evitar la centralización.
Por si no lo saben, muchas blockchains se están alejando de un diseño monolítico, en el que el consenso, la disponibilidad de datos y la ejecución están estrechamente vinculados, pero ¿qué significa esto exactamente?
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Actualmente, las blockchains se están encontrando con problemas de transacciones, problemas de tasas de gas altas y problemas de optimización por lo que la forma de garantizar que la blockchain escale es mejorar rápidamente los componentes individuales.
Esto no es algo nuevo y nativo de blockchain, en el pasado AMD enfrentó este mismo problema y desarrolló un estándar común no sólo para ellos, sino también para sus competidores (Intel, NVIDIA), que es la "modularización". En lugar de un único chip grande, las CPU de AMD constan de ocho módulos pequeños, o "chiplets", conectados a un chip mediano en el centro. Este nuevo diseño permite alcanzar un mejor rendimiento. Si la "parcialización" y la "modularización" aportan un rendimiento óptimo a los CPUs, ¿puede ocurrir lo mismo con blockchain?
Sí.
Para entender esto primero es importante que sepamos qué es el trilema de la blockchain.
El Trilema de la Blockchain
El infame trilema de la cadena de bloques dicta que solo se pueden optimizar dos de las tres propiedades de una cadena de bloques. Uno debe ser sacrificado debido a las limitaciones técnicas. Estas tres propiedades de una blockchain son:
Escalabilidad: ¿Cuál es el rendimiento de datos del sistema? ¿Cuántas TPS?
Descentralización: ¿Cuántos nodos existen? ¿ Dónde están los centros de poder?
Seguridad: ¿Qué tan difícil es atacar la red?
Cuando estas tres características se tratan de implementar en la misma blockchain se dice que esta es de tipo monolítico. El propósito básico de una cadena de bloques es mantener un registro honesto e inmutable de transacciones o datos, esta se compone de algunas piezas cruciales para mantener este libro de contabilidad verificado y en crecimiento. Estos componentes o partes de una blockchain modular son:
Consenso: Provee seguridad y define la verdad canónica acerca de la información almacenada en la blockchain. (¿En qué bloque estamos? ¿Cuál es el contenido del bloque “N”?).
Disponibilidad de datos: La información que la capa 1 garantiza que está disponible para ser referenciada. (Todos los datos que componen “N”)
Ejecución: La capacidad computacional requerida para hacer el cambio de estado de la blockchain. (Toma el estado anterior, agrega transacciones y transiciona al nuevo estado).
Liquidación: Aquí es donde se verifican las pruebas de validez o se resuelven las disputas; también es donde se produce la finalidad y se incorpora al modelo monolítico.
Con esto en mente podemos resumir que:
Una blockchain monolítica no separa la ejecución del consenso, la liquidación y la capa de disponibilidad de datos, lo que limita el ancho de banda total disponible.
Las capas de ejecución modulares están diseñadas para blockchains modulares de gran ancho de banda y pueden aprovechar mejor la alta disponibilidad de datos compartidos.
La idea de una "blockchain modular" se ha convertido en una narrativa que define una categoría en términos de escalabilidad e infraestructura de blockchain. Esta tesis sostiene que una sola blockchain no necesita gestionar todas las funciones por sí misma. En cambio, al separar estos componentes básicos, las blockchains "individuales" pueden especializarse en áreas específicas, lo que conduce a optimizaciones significativas.
El inicio de la modularidad
El primer proyecto en introducir el concepto de una blockchain con arquitectura modular fue Celestia, el cual determinó las principales ventajas de este modelo:
Los desarrolladores pueden definir sin esfuerzo sus propios entornos virtuales de ejecución; similares a las máquinas virtuales
Cada aplicación obtiene su propio espacio de ejecución soberano, al tiempo que hereda la seguridad del consenso de Celestia.
Las aplicaciones pueden actualizarse sin bifurcaciones de la cadena principal.
Veamos un poco más sobre las ventajas de una estructura modular
Escalabilidad
La modularidad permite separar los recursos, lo que facilita que las blockchains se especialicen en tareas específicas y, por lo tanto, sean más eficientes. Además, gracias al uso de pruebas de fraude de disponibilidad de datos o pruebas de conocimiento cero, es posible aumentar el rendimiento al mismo tiempo que se brinda a los usuarios garantías de corrección y confiabilidad.
Flexibilidad
Dado que los desarrolladores pueden actualizar diferentes módulos de la blockchain según sus necesidades y los avances tecnológicos futuros, tienen la oportunidad de experimentar rápidamente y dar lugar a aplicaciones descentralizadas mejores y más especializadas.
Todo apunta a la modularidad
En los últimos años, hemos visto un gran interés en las soluciones de escalabilidad "horizontales" como Avalanche y las subredes, Polkadot y las Parachains, Ethereum y las capas 2. Diferentes sistemas han estado buscando la mejor manera de resolver el trilema de la escalabilidad. Si bien los primeros intentos se realizaron a través de propuestas de fragmentación en las que se dividía la blockchain en partes más pequeñas y cada parte era procesada por una computadora diferente, esta idea fue rápidamente rechazada debido a que hacía que la blockchain fuera menos segura, ya que los atacantes podían encontrar formas de manipular el sistema y hacer trampa.
Actualmente, la solución por la que todos están optando es tener validadores con altos requisitos de hardware, lo que significa que necesitan computadoras más potentes. Sin embargo, los usuarios regulares, a quienes llamamos nodos verificadores, pueden tener requisitos de hardware más bajos, ya que solo necesitan verificar la cadena y no procesar tantas transacciones. Esto, junto con la implementación de pruebas de fraude o validez, permitiría que los nodos verificadores puedan verificar la validez de los bloques sin tener que volver a ejecutar cada transacción. También existen métodos para verificar la disponibilidad de los datos sin descargar cada transacción. Tezos, Near, Celestia, Solana y, por supuesto, Ethereum son algunas de las blockchains que están optando por arquitecturas modulares y computadoras más potentes para la validación.
En conclusión, las blockchains modulares representan un avance importante para garantizar la escalabilidad de estas tecnologías, al tiempo que se preserva su naturaleza descentralizada. La modularidad permite una separación clara entre la ejecución, la disponibilidad de datos y el consenso, lo cual conduce a una mayor especialización en la capa base y un incremento significativo en la capacidad de ancho de banda.
El futuro se orienta hacia la modularidad, donde diferentes proyectos de blockchain pueden tener implementaciones diversas, pero convergen en la necesidad de requisitos de hardware altos para los validadores y requisitos de hardware bajos para los nodos verificadores. Se pone un fuerte énfasis en la verificación como medida de seguridad para evitar la centralización.
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