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Escalabilidad de Ethereum en curso: ¿Cómo dará forma The Surge al futuro de ETH?
El futuro de Ethereum: Análisis de The Surge
Desde octubre de 2022, el cofundador de Ethereum, Vitalik Buterin, ha publicado una serie de artículos que exploran las posibilidades futuras del protocolo de Ethereum. Estos artículos cubren seis etapas clave en la hoja de ruta del desarrollo de Ethereum: la fusión, el aumento, la limpieza, la verificación, la purificación y el salto. Este artículo se centrará en la segunda parte de la hoja de ruta - The Surge, profundizando en cómo Ethereum puede mejorar su escalabilidad y lograr un desarrollo a largo plazo.
La visión central de Ethereum
El objetivo fundamental de Ethereum es convertirse en la infraestructura de un internet descentralizado. A través de la ejecución automática de contratos inteligentes, Ethereum soporta aplicaciones descentralizadas complejas, lo que lo convierte en la plataforma preferida para que los desarrolladores construyan aplicaciones descentralizadas como DeFi, NFT, etc.
Sin embargo, Ethereum tiene limitaciones en términos de escalabilidad. Actualmente, Ethereum solo puede procesar de 15 a 30 transacciones por segundo, lo que representa una gran diferencia en comparación con las redes de pago tradicionales. Esto provoca que, en momentos de congestión de la red, las tarifas de Gas sean elevadas, limitando el potencial de Ethereum para convertirse en una infraestructura global. The Surge fue diseñado precisamente para abordar este problema.
Los principales objetivos de The Surge incluyen:
Futuro centrado en rollup
El plan Surge mejora significativamente la escalabilidad de Ethereum a través de soluciones L2, donde el rollup es un componente central. Esta estrategia define claramente la división de funciones: Ethereum L1 se centra en ser una capa base poderosa y descentralizada, mientras que L2 asume la tarea de ayudar a expandir el ecosistema.
Rollup empaqueta transacciones fuera de la cadena y luego envía los resultados de regreso a la red principal de Ethereum, lo que aumenta significativamente el rendimiento mientras se mantiene la seguridad y la descentralización. Buterin cree que el rollup puede aumentar la capacidad de procesamiento de Ethereum a más de 100,000 transacciones por segundo, lo que será una expansión disruptiva que permitirá a Ethereum manejar aplicaciones a escala global sin sacrificar el espíritu de descentralización.
Buterin enfatizó que el rollup no es solo una solución temporal, sino también una estrategia de escalamiento a largo plazo. Con la transición de Ethereum de PoW a PoS a través de The Merge, que reduce el consumo de energía, el rollup se considera un próximo hito importante como solución de escalamiento a largo plazo.
Este año, la hoja de ruta centrada en rollups ha logrado importantes avances: el lanzamiento de blobs EIP-4844 ha aumentado significativamente el ancho de banda de datos de Ethereum L1, y varios rollups basados en la máquina virtual de Ethereum han entrado en la fase inicial. Cada L2 existe como un fragmento con reglas y lógicas independientes, y la diversificación de las formas de implementación de fragmentos se ha hecho realidad.
Muestreo de disponibilidad de datos (DAS) de desarrollo adicional
Otro aspecto clave de The Surge es la muestreo de disponibilidad de datos (DAS), que es una técnica diseñada para abordar problemas de disponibilidad de datos. En redes descentralizadas como Ethereum, es crucial que todos los nodos puedan verificar los datos sin necesidad de almacenar o descargar todo el contenido.
DAS permite a los nodos verificar datos sin acceder a un conjunto de datos completo, mejorando así la escalabilidad y la eficiencia.
Buterin discutió en detalle dos formas de DAS: PeerDAS y 2D DAS.
PeerDAS espera mejorar la suposición de confianza de los rollups y aumentar su seguridad. 2D DAS no solo realiza muestreo aleatorio dentro de los blobs, sino también entre los blobs. Aprovechando las propiedades lineales de los compromisos KZG, se expande un conjunto de blobs en un bloque a través de un conjunto de nuevos blobs virtuales que codifican la misma información redundante.
Con la ayuda de DAS, Ethereum puede procesar una mayor cantidad de datos, logrando rollups más rápidos y económicos, sin afectar el grado de descentralización.
En el futuro, se necesitará investigar más para determinar la versión ideal del DAS 2D y demostrar sus propiedades de seguridad.
Buterin considera que las vías viables a largo plazo incluyen:
Es importante señalar que, incluso si se decide expandir la ejecución directamente en la capa L1, estas opciones aún existen. Porque si L1 tiene que manejar una gran cantidad de transacciones, los bloques de L1 se volverán muy grandes, y los clientes necesitarán un método eficiente para verificar su corrección, por lo que tendrán que utilizar en la capa L1 las mismas tecnologías que los rollups (como ZK-EVM y DAS).
Plasma y otras soluciones
Además de Rollup, el esquema de escalado fuera de la cadena propuesto en las primeras etapas, Plasma, también es otra solución L2.
Plasma crea subcadenas que operan de manera independiente a la cadena principal de Ethereum para procesar transacciones, enviando resúmenes a la red principal de forma regular. Para cada bloque, el operador envía a los usuarios una prueba de Merkle que demuestra el cambio en el estado de los activos. Los usuarios pueden retirar activos proporcionando la prueba de Merkle, y dicha prueba no necesita tener el estado más reciente como raíz.
Por lo tanto, incluso si hay problemas de disponibilidad de datos, los usuarios todavía pueden recuperar sus activos extrayendo el estado más reciente disponible. Si se presenta una rama inválida (como la extracción de activos que ya han sido transferidos o la creación de activos de la nada), se puede determinar la propiedad de los activos a través del mecanismo de desafío en la cadena.
Aunque el desarrollo de Plasma está algo rezagado en comparación con rollup, Buterin aún lo considera una parte importante del conjunto de herramientas de escalabilidad de Ethereum.
Además, Buterin también discutió la mejora de las técnicas de compresión de datos y pruebas criptográficas para aumentar aún más la eficiencia de los rollups y otras soluciones L2. La idea es maximizar la compresión de datos mientras se asegura que los nodos de Ethereum puedan verificar toda la información necesaria. Estas mejoras técnicas podrían desempeñar un papel clave en el proceso de lograr un mayor rendimiento en Ethereum.
Las primeras versiones de Plasma solo podían manejar casos de pago, lo que dificultaba su promoción adicional. Sin embargo, si se requiere que cada raíz sea verificada por SNARK, Plasma se volverá mucho más poderoso. Esto no solo simplifica el proceso, eliminando la posibilidad de que la mayoría de los operadores hagan trampa, sino que también proporciona a los usuarios una nueva forma de retirar fondos de inmediato sin tener que esperar una semana por el período de desafío, siempre que los operadores no hagan trampa.
El rendimiento de Plasma es bastante excepcional, y esta es la principal razón por la que la gente se esfuerza por diseñar estructuras ingeniosas para superar sus defectos de seguridad.
Mejora de la interoperabilidad entre L2
Un desafío principal que enfrenta el ecosistema L2 actualmente es la débil interoperabilidad entre L2. Cómo hacer que la experiencia de usar el ecosistema L2 sea como la de usar un ecosistema Ethereum unificado es un problema que necesita ser mejorado.
Las mejoras en la interoperabilidad entre L2 abarcan varios aspectos. Teóricamente, Ethereum centrado en Rollup es similar a L1 con fragmentación de ejecución. Actualmente, el ecosistema L2 de Ethereum enfrenta los siguientes problemas en la práctica que lo alejan del estado ideal:
Dirección de cadena específica: La dirección debe contener información de la cadena (L1, Optimism, Arbitrum, etc.). Una vez implementado, se puede completar el envío entre L2 simplemente colocando la dirección en el campo de envío, y la billetera puede manejar automáticamente el proceso de envío en segundo plano (incluyendo el uso de protocolos de cadena cruzada).
Solicitud de pago en una cadena específica: Debería ser fácil estandarizar la creación de mensajes "envíame X tokens de tipo Y en la cadena Z". Principalmente se aplica a pagos entre personas, pagos a comerciantes y solicitudes de fondos de dApps.
Intercambio entre cadenas y pago de Gas: Se necesitan protocolos abiertos estandarizados para expresar operaciones entre cadenas. ERC-7683 y RIP-7755 han hecho intentos en este aspecto, aunque su alcance de aplicación es más amplio.
Cliente ligero: Los usuarios deben poder verificar realmente la cadena con la que interactúan, en lugar de confiar únicamente en los proveedores de RPC. Por ejemplo, Helios de a16z crypto puede lograr esto (para Ethereum en sí), pero esta desconfianza debe extenderse a L2. ERC-3668 (CCIP-read) es una estrategia para lograr este objetivo.
Concepto del puente de tokens compartidos: En el caso de que todos los L2 sean rollups de prueba de validez y cada slot se envíe a Ethereum, transferir un activo de un L2 a otro en estado nativo aún requiere retiros y depósitos, lo que generará una gran cantidad de tarifas de Gas en L1.
Una de las soluciones es: Crear un Rollup compartido y minimalista, cuya única función sea mantener qué L2 posee cada token y sus respectivos saldos, y permitir que una serie de operaciones de envío cruzado de L2 iniciadas por cualquier L2 actualice en bloque estos saldos. Esto hará que las transferencias cruzadas de L2 no requieran pagar la tarifa de gas de L1 cada vez, ni usar tecnologías basadas en proveedores de liquidez como ERC-7683.
Combinación Sincronizada: Permite llamadas sincronizadas entre un L2 específico y L1 o entre múltiples L2, lo que ayuda a mejorar la eficiencia financiera de los protocolos DeFi. El primero se puede lograr sin coordinación entre L2; el segundo requiere un orden compartido. La tecnología basada en rollup se aplica automáticamente a todas estas tecnologías.
Estos ejemplos enfrentan el dilema de la temporalidad y los niveles de estandarización. La estandarización prematura puede arraigar soluciones inferiores, mientras que la tardía puede causar una fragmentación innecesaria.
El consenso actual es: en ciertas circunstancias, existen soluciones a corto plazo que son relativamente débiles pero fáciles de implementar, así como soluciones a largo plazo que son "finalmente correctas" pero que requieren años para lograrse. Estas tareas no solo son problemas técnicos, sino que son (incluso principalmente) problemas sociales, que requieren la colaboración de L2, billeteras y L1.
Continuar expandiendo Ethereum L1
Buterin cree que es muy valioso expandir Ethereum L1 en sí mismo y asegurarse de que pueda acomodar cada vez más casos de uso.
Existen tres estrategias de expansión L1, que se pueden llevar a cabo de forma individual o en paralelo:
Estas tecnologías tienen sus propias compensaciones. Por ejemplo, los rollups nativos tienen la misma debilidad en términos de combinabilidad que los rollups convencionales: no pueden enviar una sola transacción para ejecutar operaciones de manera sincronizada a través de múltiples rollups. Aumentar el límite de Gas debilitará otros beneficios que se pueden lograr mediante la simplificación de la validación de L1, como aumentar la proporción de usuarios que ejecutan nodos de validación y el número de validadores en solitario. Dependiendo de la implementación, hacer que ciertas operaciones en EVM sean más baratas puede aumentar la complejidad general de EVM.
Descentralización y seguridad
El equilibrio entre escalabilidad y descentralización es un tema que Buterin enfatiza repetidamente. Muchos proyectos de blockchain eligen sacrificar la descentralización a cambio de un mayor rendimiento. Por ejemplo, cierta blockchain puede procesar miles de transacciones por segundo, pero requiere hardware potente para operar nodos, lo que lleva a la centralización de la red. Buterin sostiene que, incluso mientras Ethereum continúa expandiéndose, se debe mantener el compromiso con la descentralización.
Rollup y DAS se consideran métodos para aumentar la capacidad de Ethereum mientras se mantiene su naturaleza descentralizada. A diferencia de algunas blockchains de alto rendimiento, la estrategia de escalado de Ethereum asegura que cualquier persona pueda ejecutar un nodo, protegiendo la red de una manera verdaderamente descentralizada. Esto es crucial para la visión de Ethereum de establecer un sistema financiero global y sin permisos.
Cuanto mayor sea la escalabilidad, mayor será la responsabilidad en términos de seguridad. A medida que Ethereum avanza hacia un futuro centrado en rollups, garantizar la confianza sin necesidad de confianza en estos sistemas se vuelve crucial. Los rollups dependen de pruebas criptográficas para asegurar la legitimidad de las transacciones fuera de la cadena al ser enviadas de vuelta a Ethereum. Aunque estos sistemas han demostrado ser efectivos, no están exentos de riesgos. Buterin reconoce que la madurez de estas tecnologías requiere pruebas rigurosas e iteraciones, especialmente cuando se adoptan de manera más amplia.
Perspectivas de The Surge
Después de The Surge, Buterin imaginó que Ethereum no solo sería escalable, sino que también mantendría una descentralización, seguridad y sostenibilidad completas. Esta visión incluye no solo la escalabilidad de la capa 1 a través de rollups y DAS, sino también la construcción de algoritmos de consenso más eficientes, la mejora de herramientas de desarrollo y el fomento de un ecosistema de dApps en pleno crecimiento.
La hoja de ruta de Ethereum está llena de optimismo, pero también enfrenta muchos desafíos. La implementación a gran escala de rollup, garantizar la seguridad de las soluciones L2 y prepararse para el futuro cuántico son todos