Introducción a las cadenas laterales

Prefacio

Como la red blockchain descentralizada más grande que admite contratos inteligentes, Ethereum puede proporcionar varias aplicaciones y servicios descentralizados. Sin embargo, a medida que aumenta la cantidad de usuarios, Ethereum enfrenta desafíos como la velocidad de transacción lenta, tarifas altas y escalabilidad limitada. Para abordar estos problemas, muchos desarrolladores y equipos de proyectos han adoptado cadenas laterales, que implican establecer una o más cadenas de bloques paralelas fuera de Ethereum Mainnet e interactuar con Mainnet a través de ciertos mecanismos.

Las cadenas laterales pueden diseñar sus propios algoritmos de consenso, reglas de transacción, mecanismos de seguridad, etc., en función de diferentes necesidades y escenarios, mejorando así la eficiencia, reduciendo costos y aumentando la flexibilidad. Al integrarse con Ethereum Virtual Machine (EVM), las cadenas laterales pueden mantener la compatibilidad y la interoperabilidad con Ethereum Mainnet.

Actualmente, el rendimiento promedio de transacciones de Ethereum Mainnet es de solo 15 transacciones por segundo, mientras que las empresas de pagos tradicionales como Visa pueden manejar miles o incluso decenas de miles de transacciones por segundo. Al utilizar cadenas laterales, se espera que Ethereum mejore significativamente su rendimiento. En esta lección, presentaremos los conceptos básicos, los principios y los tipos de cadenas laterales, y analizaremos el papel y los desafíos de las cadenas laterales en el ecosistema Ethereum.

Cómo funcionan las cadenas laterales

• Algoritmos de consenso Una cadena lateral es una cadena de bloques que se ejecuta fuera de Ethereum Mainnet y permite el intercambio de activos y datos con Mainnet. Dependiendo de sus necesidades y objetivos específicos, una cadena lateral puede establecer sus propias reglas y mecanismos de consenso dedicados para mejorar la escalabilidad y la eficiencia, reducir la carga en Mainnet y reducir los costos de transacción, todo sin afectar Mainnet. Actualmente, Ethereum utiliza el mecanismo de consenso de prueba de participación (PoS). Sin embargo, las cadenas laterales tienen la flexibilidad de elegir algoritmos de consenso alternativos que mejor se adapten a sus necesidades. Los algoritmos de consenso comúnmente utilizados para cadenas laterales incluyen Prueba de autoridad (PoA), Prueba de participación delegada (DPoS), Prueba de participación (PoS), Prueba de trabajo (PoW) o modelos híbridos.

A menudo se adoptan diferentes mecanismos de consenso para mejorar la velocidad de generación de bloques y el rendimiento de las cadenas laterales. Los parámetros de bloque de las cadenas laterales, como el tamaño del bloque, el tiempo del bloque, las recompensas del bloque y los ajustes de dificultad, a menudo se configuran de manera diferente a Ethereum Mainnet. Estos parámetros tienen un impacto significativo en el rendimiento y los modelos económicos de blockchain y también pueden afectar la compatibilidad y el equilibrio entre diferentes redes de blockchain.

• Parámetros de bloque Ethereum Mainnet generalmente tiene configuraciones de parámetros de bloque conservadoras, como tiempos de bloque más lentos y tamaños de bloque más pequeños, para garantizar la descentralización y la seguridad de la cadena de bloques. Por el contrario, las cadenas laterales a menudo adoptan tiempos de bloque más rápidos y tamaños de bloque más grandes para lograr un mayor rendimiento, velocidades de transacción más rápidas y costos de transacción más bajos. Sin embargo, este enfoque puede dañar la descentralización y la seguridad de la cadena lateral. Los tiempos de bloqueo rápidos y los tamaños de bloque grandes pueden aumentar la dificultad de ejecutar nodos completos, lo que lleva a que una pequeña cantidad de "supernodos" sean responsables de asegurar la cadena. En tales casos, existe una mayor posibilidad de colusión entre los nodos de validación o ataques maliciosos contra la cadena.

• Compatibilidad EVM Algunas cadenas laterales están diseñadas para ser compatibles con EVM y pueden ejecutar contratos inteligentes implementados en la red Ethereum. Pueden aprovechar directamente el ecosistema de Ethereum y las herramientas de desarrollo, y admitir contratos inteligentes escritos en Solidity, así como otros lenguajes de contratos inteligentes de EVM. Para los desarrolladores que buscan expandirse más allá del ecosistema Ethereum, las cadenas laterales sirven como una solución de escalabilidad efectiva, que puede reducir los costos de transacción y permitir una ejecución más rápida de aplicaciones descentralizadas.

Sin embargo, el uso de cadenas laterales también conlleva ciertos riesgos. Cada cadena lateral es responsable de su seguridad y no hereda las propiedades de seguridad de Ethereum. Por lo tanto, las cadenas laterales son más susceptibles a comportamientos maliciosos u otros ataques.

• transferencia de activos Para convertirse en una cadena lateral de Ethereum Mainnet, la cadena de bloques debería poder facilitar la transferencia de activos desde y hacia Ethereum Mainnet. Esto se logra utilizando un puente de cadena de bloques. Los puentes utilizan contratos inteligentes implementados en Ethereum Mainnet y una cadena lateral para controlar el puente de fondos entre ellos, lo que les permite comunicarse e intercambiar datos entre ellos. Al usar un puente, los activos no se transfieren físicamente de una cadena de bloques a otra. En cambio, se emplea un mecanismo de acuñación y quema de fichas. Los activos enviados al contrato inteligente del puente son bloqueados y recibidos por repetidores responsables de verificar las transacciones de los usuarios. Después de someterse a controles de seguridad, se genera un recibo conocido como "Verificación de pago simple" (SPV) y la transacción entre cadenas se reenvía a la cadena de destino. En el otro extremo del puente, se acuñan tokens equivalentes.

Este método de transacción también se conoce como "fijación bidireccional", que puede transferir fácilmente activos apostando y desbloqueando activos equivalentes en diferentes cadenas a través de contratos inteligentes.

Fuente de la imagen: Universidad Web3

Ventajas de las cadenas laterales

• Aliviando la congestión en Ethereum Las cadenas laterales pueden aliviar la carga de Mainnet, mejorando el rendimiento general y la eficiencia del sistema blockchain.

• Apoyo a diferentes mecanismos de consenso Las cadenas laterales pueden usar diferentes mecanismos de consenso para proporcionar aplicaciones de servicio personalizadas.

• Ofreciendo privacidad mejorada Las cadenas laterales pueden emplear tecnología de cifrado más avanzada para proteger la privacidad y la seguridad de las transacciones.

• Permitir una mayor interoperabilidad y componibilidad Las cadenas laterales se pueden escalar horizontal y verticalmente, creando un ecosistema de múltiples cadenas que facilita una mejor interoperabilidad entre diferentes cadenas de bloques.

• Abra más oportunidades para la expansión de aplicaciones Las cadenas laterales compatibles con EVM permiten que las dApps se expandan a otras redes de cadenas de bloques, fomentando una comunidad de usuarios más grande.

Desventajas de las cadenas laterales

• Menor seguridad La seguridad de las cadenas laterales depende del mecanismo de consenso y del número y calidad de los validadores. Si el mecanismo de consenso es débil o los validadores no son confiables, la cadena lateral puede ser vulnerable a ataques o fallas, lo que lleva a la pérdida o manipulación de datos.

• Problemas de compatibilidad Las cadenas laterales y Mainnet pueden usar diferentes estructuras de bloques, lenguajes de contratos inteligentes, reglas de transición de estado, etc. Esto puede resultar en errores o fallas en las transferencias de activos o ejecuciones de contratos.

• Limitaciones de disponibilidad Las cadenas laterales pueden verse afectadas por retrasos en la red, problemas de no conexión de los nodos o congestión en los puentes entre cadenas, lo que impide que los usuarios envíen o reciban datos de transacciones de manera oportuna.

• Riesgos de centralización Las cadenas laterales normalmente funcionan independientemente de Mainnet y tienen sus propios mecanismos de consenso y validadores. Si la mayoría de los validadores se concentran en unas pocas instituciones o personas, la confiabilidad y la seguridad de la cadena lateral pueden verse comprometidas.

• Alta complejidad de desarrollo Las redes de cadena lateral tienen muchos parámetros que difieren de Mainnet, lo que requiere consideración de compatibilidad, equilibrio de carga, cuellos de botella de rendimiento y posibles problemas que pueden surgir durante el uso, lo que requiere una mayor experiencia técnica.

Proyectos líderes de cadena lateral

• Polígono Polygon blockchain es una de las soluciones populares de escalado de Ethereum, que utiliza el mecanismo de consenso PoS para mejorar la eficiencia y la escalabilidad de las redes blockchain. Lo logra mediante la creación de múltiples cadenas paralelas, también conocidas como cadenas secundarias, que están conectadas a Ethereum Mainnet y pueden personalizar sus mecanismos de seguridad, gobernanza y consenso. Las principales ventajas de Polygon incluyen la reducción de los costos de transacción, la mejora de la velocidad de las transacciones y la compatibilidad con una amplia gama de casos de uso, manteniendo la compatibilidad y la interoperabilidad con Ethereum. Además, Polygon es una plataforma abierta donde cualquier desarrollador puede crear e implementar sus propias cadenas secundarias o cadenas paralelas.

Como una cadena lateral de Ethereum, Polygon proporciona transacciones en cadena rápidas, rentables y seguras, y su modelo de consenso de escalamiento de múltiples cadenas permite la interoperabilidad y la integración de dApps en diferentes cadenas.

Polygon ha hecho un progreso significativo recientemente, incluida la introducción de Polygon zkEVM, una solución de escalabilidad para Ethereum Virtual Machine (EVM) que utiliza pruebas de conocimiento cero (ZK). Cuenta con equivalencia EVM, seguridad y menor costo a través del procesamiento por lotes de transacciones. Además, utiliza la tecnología Polygon Zero, que actualmente es la prueba de ZK más rápida del mundo y proporciona una mejor finalidad que otras soluciones de capa 2, como las acumulaciones optimistas.

Polygon zkEVM es de código abierto y ha lanzado la red de prueba pública. La firma de capital de riesgo Seven Seven Six también lanzó una iniciativa de $ 200 millones para apoyar el desarrollo de nuevos proyectos con Polygon. Actualmente, Polygon se ha convertido en la segunda cadena de bloques de GameFi más grande, con más de 130 000 jugadores activos diarios.

• Escálalo Skale blockchain es un proyecto centrado en el desarrollo de cadenas laterales de Ethereum. Utiliza el mecanismo de consenso PoS y emplea un enfoque único llamado Elastic Sidechains para lograr un alto rendimiento mientras mantiene la compatibilidad con la cadena de bloques Ethereum. Skale proporciona una infraestructura eficiente, segura y rentable para dApps y contratos inteligentes. Desde su lanzamiento en la red principal en junio de 2020, Skale ha ganado popularidad entre los desarrolladores y usuarios que buscan soluciones escalables y eficientes para aplicaciones descentralizadas. La característica clave de la red Skale es el uso de Elastic Sidechains, que son esencialmente redes de cadena de bloques independientes conectadas a Ethereum Mainnet. Los desarrolladores pueden crear y personalizar estas cadenas laterales según sus necesidades para admitir varias dApps y contratos inteligentes.

La red Skale ofrece funcionalidades y beneficios adicionales para desarrolladores y usuarios. Por ejemplo, admite varios marcos y lenguajes de programación, lo que facilita que los desarrolladores construyan e implementen sus dApps y contratos inteligentes. Además, proporciona tarifas de transacción bajas y tiempos de transacción rápidos, ofreciendo una solución rentable y eficiente para los usuarios.

En términos de tokenómica, la red Skale usa SKL como su criptomoneda nativa, con un suministro total de 4 mil millones de tokens. Una parte significativa del suministro de tokens se asigna al desarrollo del ecosistema y recompensa a la comunidad.

• Cadena de Gnosis Gnosis Chain, anteriormente conocida como xDai Chain, es un proyecto de cadena lateral de Ethereum que tiene como objetivo proporcionar una solución de cadena de bloques altamente escalable, segura e interoperable para dApps. Gnosis Chain admite velocidades de transacción de hasta 1000 TPS (Transacciones por segundo) y emplea el mecanismo de consenso PoS y la verificación inteligente de contratos para la seguridad de la red. Además, Gnosis Chain es compatible con la red Ethereum, lo que permite la interoperabilidad con el ecosistema Ethereum. Recientemente, Gnosis Chain ha realizado importantes avances tecnológicos. En primer lugar, ha introducido una nueva versión con características mejoradas, como velocidades de transacción más rápidas y seguridad mejorada. Además, Gnosis Chain ha colaborado con Polygon, integrando la billetera Gnosis Safe en la red de Polygon para lograr velocidades de transacción más rápidas y tarifas más bajas. Por último, Gnosis Chain se ha asociado con la compañía de seguros DeFi Nexus Mutual para brindar servicios de seguros para la billetera Gnosis Safe.

La tecnología xOmniBridge permite transferencias de activos entre cadenas entre Gnosis Chain y otras redes como Ethereum y Binance Smart Chain. Esto permite a los usuarios transferir activos entre diferentes redes sin depender de intercambios centralizados. Actualmente, muchas aplicaciones de Ethereum como Chainlink y Aave han migrado a Gnosis Chain, que disfruta de un ecosistema bien establecido que incorpora protocolos DeFi, juegos y mercados NFT.

Conclusión

En esta lección, hemos explorado la aplicación de la tecnología de cadenas laterales para escalar la cadena de bloques de Ethereum. Las cadenas laterales son cadenas de bloques independientes que se ejecutan en paralelo con Mainnet e interactúan con él a través de mecanismos específicos para el intercambio de datos y transferencias de activos, lo que permite la escalabilidad y el soporte de aplicaciones para Mainnet. Las cadenas laterales tienen el potencial de mejorar la velocidad de las transacciones, reducir los costos y admitir diversos escenarios de aplicaciones, brindando más posibilidades de innovación a las aplicaciones descentralizadas. Sin embargo, aún enfrentan algunas limitaciones y desafíos en términos de seguridad y descentralización.

Además de Polygon, Skale y Gnosis Chain, hay otros proyectos, como Loom Network, Metis Andromeda y CrossBell, que están desarrollando sidechains activamente. A través de esta lección, es posible que haya adquirido una comprensión considerable de las cadenas laterales. En la próxima lección, exploraremos la muy esperada tecnología de Rollups y profundizaremos en diversas soluciones de escalabilidad de Ethereum.

Reflejos

• Ethereum enfrenta problemas de escalabilidad y necesita abordar la velocidad de las transacciones y los problemas de costos. La tecnología de cadena lateral es una solución.- Las cadenas laterales son cadenas de bloques independientes que se ejecutan en paralelo con Mainnet y permiten el intercambio de datos y la transferencia de activos a través de mecanismos específicos, logrando escalabilidad y soporte de aplicaciones para Mainnet.- Las ventajas de las cadenas laterales incluyen aliviar la congestión en la cadena de bloques de Ethereum, admitir diferentes mecanismos de consenso y parámetros de bloque, brindar mayor privacidad, admitir una mayor interoperabilidad y compatibilidad, y abrir nuevas posibilidades para las aplicaciones.- Las desventajas de las cadenas laterales incluyen menor seguridad, problemas de compatibilidad, limitaciones en la disponibilidad, riesgos de centralización y mayor complejidad de desarrollo.- Polygon, Skale y Gnosis Chain son proyectos de cadena lateral bien conocidos.

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