El papel de la Capa 1 en las redes blockchain
Si alguna vez te has preguntado cuál es la conexión entre Polygon y Ethereum o Polkadot y sus parachains, familiarizarte con la Capa 1 y la Capa 2 de la arquitectura blockchain puede ayudarte a obtener las respuestas. Estos términos te ayudarán a comprender mejor las blockchains, los proyectos y las herramientas de desarrollo.
Conceptos básicos
Las blockchains de Capa 1 son la base de muchas redes populares, como Bitcoin, BNB Chain y Ethereum. Estas redes están diseñadas para finalizar y validar transacciones autónomamente sin depender de otra red. Sin embargo, aumentar la escalabilidad de las redes de Capa 1 puede ser difícil, como hemos visto con Bitcoin. Para superar este problema, los desarrolladores a menudo crean protocolos de Capa 2 que funcionan con la red subyacente de Capa 1, proporcionando a los usuarios mayor velocidad y rendimiento. Un ejemplo paradigmático es la Lightning Network de Bitcoin. Funciona como un protocolo de Capa 2, permitiendo a los usuarios realizar transacciones fuera de la cadena que se registran en la cadena principal más tarde.
¿Qué es la Capa 1?
La Capa 1 se refiere a la capa física del modelo OSI, responsable de transmitir bits crudos a través de una red. Un protocolo de Capa 1 puede procesar y liquidar transacciones en su propia blockchain. Además, dicho protocolo cuenta con su token, que se utiliza para pagar las comisiones por transacción.
Las redes de Capa 1 son los bloques constructores básicos de la tecnología blockchain. Entre ellas están BNB Smart Chain, Ethereum, Bitcoin y Solana, entre otras. Se denominan Capa 1 porque son las redes principales que forman la base de sus respectivos ecosistemas blockchain. Las soluciones fuera de cadena y de Capa 2 se construyen sobre estos protocolos de Capa 1.
Escalado en Capa 1
La escalabilidad de las redes de Capa 1, como Bitcoin, suele estar limitada por el mecanismo de consenso subyacente, concretamente la Prueba de Trabajo (Proof of Work, PoW). A medida que crece la demanda, PoW plantea un reto para procesar suficientes transacciones con rapidez, lo que genera problemas de escalabilidad. Se han propuesto diversas soluciones para aumentar el rendimiento de transacciones de la red y combatir esto, como ampliar el tamaño de los bloques e implementar sharding.
Desafortunadamente, la dificultad de que las redes PoW mantengan la descentralización y la seguridad provoca velocidades de transacción más lentas y tarifas más altas cuando el número de transacciones es elevado. Esto resulta en tiempos de espera prolongados para la confirmación y en costos incrementados.
Durante muchos años ha habido un intenso debate sobre qué solución de escalado es la mejor para la tecnología blockchain. Los desarrolladores han explorado opciones de escalado en Capa 1 como sharding y soluciones fuera de cadena. Para el escalado de Capa 1, se consideran algunas opciones:
- Aumentar el tamaño de cada bloque permitirá procesar más transacciones simultáneamente.
- Con la próxima actualización a Ethereum 2.0, sería posible alterar el mecanismo de consenso.
- Implementar sharding, un tipo de particionado de datos.
Implementar mejoras en la Capa 1 exige un gran esfuerzo. Desafortunadamente, no todos los usuarios de la red suelen estar de acuerdo, lo que puede provocar una división en la comunidad o incluso un hard fork, como mostró el caso de Bitcoin y Bitcoin Cash en 2017.
SegWit
SegWit (segregated witness) de Bitcoin es una solución de Capa 1 para el escalado que no afecta a la seguridad de la red. Se implementó mediante un soft fork, lo que permitió que los nodos antiguos de Bitcoin siguieran procesando transacciones sin necesidad de actualizarse. Al cambiar cómo se organiza la información de los bloques, SegWit eliminó las firmas digitales de la entrada de la transacción y liberó más espacio, aumentando así el rendimiento de transacciones de Bitcoin.
Sharding en Capa 1
El sharding de Capa 1 es una técnica de escalabilidad blockchain que divide los bloques de la red en particiones más pequeñas, o “shards”, para mejorar la velocidad de procesamiento de bloques y las tasas de rendimiento de transacciones.
El sharding es un enfoque de escalado de Capa 1 ampliamente utilizado para maximizar el rendimiento de transacciones. Este método de división de bases de datos se emplea a menudo para los libros contables distribuidos de blockchain. La red y sus nodos se fraccionan en múltiples shards para equilibrar la carga y elevar la tasa de transacciones. Cada shard se encarga de un segmento específico de la red, manteniendo sus transacciones, nodos y bloques.
El sharding elimina la necesidad de que cada nodo posea una réplica completa de la blockchain. En su lugar, cada nodo actualiza la cadena principal con información sobre sus datos locales, como el saldo de direcciones y otras métricas esenciales.
Capa 1 VS Capa 2
Cuando se trata de mejorar, muchas cosas no pueden resolverse en la Capa 1 de la red blockchain principal. Esto se debe a limitaciones técnicas, que hacen difícil o incluso imposible implementar ciertos cambios. Por ejemplo, a Ethereum le llevó varios años pasar de Proof of Work a Proof of Stake.
Si un caso de uso necesita una aplicación de gran escala, ejecutarla únicamente en Capa 1, como un juego blockchain, no es práctico. Para que el juego siga aprovechando la seguridad y la descentralización de la Capa 1, la mejor opción es emplear una solución de Capa 2 sobre la red. Esto reducirá los tiempos de transacción y ayudará al juego a alcanzar su potencial óptimo.
Lightning Network
Las soluciones de Capa 2 usan la Capa 1 como base para completar transacciones. Un caso famoso de esto es la Lightning Network. Cuando la red Bitcoin experimenta mucha actividad, el procesamiento de transacciones puede tardar horas. Con la Lightning Network, los usuarios pueden enviar pagos en Bitcoin de forma sencilla fuera de la cadena principal. Finalmente, el resultado se retransmite a la cadena original, ahorrando tiempo y recursos. A través de esto, las transacciones de todos se compilan como un único informe.
Ejemplos de blockchains de Capa 1
Una vez entendida la Capa 1, podemos examinar de cerca algunas de las numerosas blockchains de Capa 1 disponibles. Estas ofrecen usos para diversas circunstancias, demostrando que existen alternativas a Bitcoin y Ethereum. Diferentes redes han hallado soluciones al trilema cripto, que gira en torno a descentralización, seguridad y escalabilidad.
Elrond
Fundada en 2018, Elrond es una red blockchain de Capa 1 que aprovecha el sharding para aumentar su escalabilidad y rendimiento. Empleando su protocolo de consenso Secure Proof of Stake (SPoS) y la tecnología Adaptive State Sharding, la red Elrond está capacitada para procesar más de 100.000 transacciones por segundo (TPS).
Adaptive State Sharding permite mantener una topología de red equilibrada mediante divisiones, fusiones y reasignación de validadores a medida que fluctúa el número de usuarios en la red. Toda la infraestructura blockchain, incluidos los registros de transacciones, los saldos de cuentas y más, se divide en shards para proporcionar escalabilidad y evitar que actores maliciosos dominen un único shard.
La red Elrond es la única blockchain certificada como Carbon Negative, lo que significa que compensa más emisiones de CO2 de las que produce su mecanismo de consenso Proof of Stake. El token nativo de Elrond, EGLD, puede usarse para comisiones de transacción, desplegar DApps y recompensar a los usuarios que participan en los procesos de validación de la red.
Harmony
Harmony es una red blockchain de Capa 1 que utiliza Effective Proof of Stake (EPoS). Para soportar sharding, cuenta con cuatro shards, que funcionan en paralelo para crear y validar nuevos bloques de forma independiente. Estos shards pueden operar a diferentes velocidades, lo que significa que sus alturas de bloque respectivas pueden variar.
Harmony está empleando una estrategia de “Cross-Chain Finance” para atraer desarrolladores y usuarios. Los puentes trustless que la conectan con Ethereum y Bitcoin son fundamentales para esto, ya que permiten a los usuarios intercambiar tokens de forma segura, evitando los riesgos típicos asociados a dichos puentes. En el núcleo de cómo Harmony busca lograr escalabilidad en Web3 hay un enfoque en DAOs y pruebas de conocimiento cero (zero-knowledge proofs).
La trayectoria de DeFi parece preparada para un enorme potencial, con capacidades multi-chain y cross-chain liderando el camino. Los servicios de bridging de Harmony son muy demandados debido a las posibilidades progresivas, especialmente en torno a infraestructura NFT, herramientas para DAOs y puentes entre protocolos.
El token nativo de Harmony, ONE, puede usarse para pagar comisiones de transacción y para hacer staking en el mecanismo de consenso y la gobernanza de la red. Los validadores exitosos pueden ganar recompensas por bloque y comisiones de transacción al participar en estos procesos.
Celo
Fundada en 2017, Celo es una red de Capa 1 basada en Go Ethereum (Geth). Sin embargo, sus desarrolladores han realizado varios cambios significativos, incluyendo la implementación de Proof of Stake y un sistema de direcciones distinto. La plataforma Celo incluye DeFi, NFTs y soluciones de pago, con más de cien millones de transacciones verificadas. En Celo, cualquiera puede usar un número de teléfono o una dirección de correo como clave pública. La blockchain de Celo está diseñada para poder operar fácilmente en ordenadores comunes, sin necesidad de hardware especializado.
El token principal de Celo es CELO, una moneda digital especial para transacciones, seguridad e incentivos. La red Celo también ofrece cUSD, cEUR y cREAL, que funcionan como stablecoins. Estas son generadas por los usuarios y se mantienen estables mediante un sistema similar al DAI de MakerDAO. Además, los pagos realizados en los stablecoins de Celo pueden liquidarse utilizando cualquier otro activo de Celo.
El sistema de direcciones de CELO y su stablecoin están diseñados para hacer el cripto más accesible y aumentar la adopción. Los precios cripto volátiles y el hecho de que los usuarios inexpertos a menudo necesiten aprender cómo funciona el ecosistema son factores disuasorios para muchos inversores potenciales.
THORChain
THORChain es una red de Capa 1 impulsada por Cosmos SDK y el protocolo de consenso Tendermint. Tiene como objetivo ofrecer a los inversores una plataforma segura, permissionless y descentralizada para intercambiar activos entre múltiples cadenas sin mecanismos de pegging o wrapping, que pueden añadir riesgos.
THORChain es un gestor de bóvedas descentralizado que elimina intermediarios centralizados y crea liquidez segura. RUNE, el token nativo de THORChain, se usa para pagar comisiones de transacción y para participar en la gobernanza, la seguridad y los procesos de validación.
El par base para el modelo AMM de THORChain es RUNE, que puede usarse para intercambiar por otros activos soportados. Este proyecto es similar a Uniswap, con RUNE actuando como activo de liquidación y seguridad para los pools de liquidez.
Kava
La Kava Network es una blockchain de Capa 1 que fusiona la velocidad y la comunicación cross-chain de Cosmos con el sólido soporte para desarrolladores de Ethereum. Su arquitectura incluye una “co-chain”, que crea dos blockchains distintas: una para la Ethereum Virtual Machine y otra para el Cosmos Software Development Kit. El soporte de Inter-Blockchain Communication en la co-chain de Kava permite a los desarrolladores crear dapps que se comuniquen y transfieran valor entre los entornos Cosmos y Ethereum sin dificultades.
La Kava Network utiliza el mecanismo de consenso Tendermint PoS para lograr una escalabilidad sólida para aplicaciones en la co-chain EVM. Además, KavaDAO financia incentivos para desarrolladores de manera abierta y on-chain, premiando a los 100 mejores proyectos en cada co-chain según su uso.
La red KAVA tiene un token nativo, KAVA, y una stablecoin vinculada al dólar, USDX. Los validadores deben hacer stake de KAVA y reciben remuneración de las emisiones de KAVA. Además, los holders de KAVA pueden delegar sus tokens a validadores de confianza y ganar recompensas además de las recompensas por inflación de KAVA. Todos los miembros de la red pueden votar sobre cambios propuestos al protocolo que afecten los parámetros de la red. KAVA también puede utilizarse para pagar comisiones de transacción.
IoTeX
Fundada en 2017, IoTeX es una red de Capa 1 especializada en combinar la tecnología blockchain con el Internet de las Cosas. Esta tecnología empodera a los usuarios para tomar control total sobre los datos generados por sus propios dispositivos. Como resultado, pueden construir “DApps, activos y servicios respaldados por máquinas” que garantizan la propiedad segura de su información personal.
IoTeX combina hardware y software para ofrecer una solución distintiva a personas que quieren proteger sus datos y privacidad sin comprometer la experiencia de usuario. Este sistema se llama MachineFi, y permite a los usuarios ganar activos digitales a partir de sus datos del mundo real.
IoTeX ha lanzado dos piezas de hardware destacadas: la Ucam y el Pebble Tracker. La Ucam es una cámara de seguridad doméstica avanzada que permite vigilar tu hogar desde cualquier lugar con total privacidad. El Pebble Tracker es un GPS inteligente con soporte 4G y función de rastreo. Registra información GPS en tiempo real y datos ambientales como temperatura, humedad y calidad del aire.
IoTeX incorpora una arquitectura multinivel que incluye una variedad de protocolos de Capa 2. Esta arquitectura proporciona numerosas herramientas y características que permiten a los desarrolladores construir redes especializadas con IoTeX como columna vertebral. Estas subcadenas distintas también pueden interconectarse y compartir datos a través de IoTeX. Además, las transacciones de usuarios, el staking, las actividades de gobernanza y la validación de la red se facilitan mediante el token IOTX.
Conclusión
El entorno blockchain actual consta de múltiples blockchains de Capa 1 y protocolos de Capa 2, lo que puede resultar confuso al principio. Sin embargo, una vez que se adquiere una comprensión básica de los conceptos, la estructura y el diseño general resultan más claros. Adquirir esta experiencia es útil al investigar nuevos proyectos basados en blockchain, especialmente aquellos centrados en la comunicabilidad entre redes y los atomic swaps entre cadenas.