Con el octavo cumpleaños de Ethereum a punto de cumplirse el 30 de julio, la Web3 ha recorrido sin duda un largo camino. Sin embargo, a medida que el espacio ha ido creciendo, las limitaciones de escala de la tecnología se han vuelto más difíciles de ignorar. Cualquier usuario habitual de criptodivisas se encontrará, inevitablemente, en algún momento con elevadas comisiones y lentas confirmaciones de transacciones.
Los sistemas de capa 2, denominados "L2", han surgido para hacer frente a este cuello de botella de la escalabilidad, ofreciendo a los usuarios transacciones más baratas y rápidas al tiempo que mantienen fuertes garantías de seguridad.
Las redes L2 más populares incluyen Arbitrum (en la que se centra mi empleador, Offchain Labs) , Optimism y zk-Sync, que funcionan en Ethereum. En el ecosistema Bitcoin, la red Lightning es la L2 más utilizada.
Redes como Arbitrum y Optimism se rigen a través de los tokens correspondientes que tienen una capitalización de mercado global combinada de casi 2.000 millones de dólares.
Los sistemas L2 ayudan a los usuarios a superar las limitaciones de escalabilidad de su "Capa 1" subyacente. Uno puede imaginarse los "puentes" hacia las L2 como rampas de entrada y salida en una autopista, y las propias "L2" como pasos elevados o calles laterales que discurren paralelas a la carretera principal de la blockchain. Al realizar transacciones en estas calles laterales, los comerciantes y otros usuarios de criptomonedas se benefician de transacciones baratas y puntuales.
A medida que la tecnología blockchain se convierte en un pilar de los mercados globales, las L2 son la única forma de que esas herramientas y soluciones puedan escalar para servir a audiencias masivas.
Por qué las cadenas de bloques se construyen en capas
Cuando hablamos de la "Capa 1" de la cadena de bloques, con las propiedades fundamentales de descentralización y desintermediación, nos referimos a las redes de cadenas de bloques como Bitcoin y Ethereum. Estos sistemas utilizan libros de contabilidad distribuidos (blockchains) para permitir la propiedad y las transferencias de activos digitales sin depender de terceros. Dado que no se requieren terceros de confianza, cualquiera puede ejecutar el software L1 con un nodo personal, utilizando un ordenador portátil personal o un dispositivo Raspberry Pi.
El mecanismo de consenso del L1 garantiza que todos los nodos de la red acabarán poniéndose de acuerdo sobre el estado de todo el sistema (por ejemplo, cuánta ETH posee un determinado usuario en un momento concreto). En estos momentos, el L1 de la red Bitcoin puede gestionar unas 7 transacciones por segundo; Ethereum puede gestionar como mucho unas pocas docenas. Este límite (que es bastante bajo, todo sea dicho) crea una competencia por el espacio de los bloques.
Los usuarios compiten por el espacio en la blockchain pujando unos contra otros a través de las tarifas de transacción. Un usuario que pague tarifas más altas conseguirá que su transacción se confirme antes que alguien que haya pagado una tarifa más baja.
Entrar en las soluciones de escalado de la Blockchain de Capa 2
Para utilizar una L2, un usuario deposita sus fondos de la L1 (como, por ejemplo, éter) en el sistema de la L2 a través de lo que se conoce como un "puente". Con sus fondos en el L2, el usuario puede realizar transacciones. Los L2 utilizan la blockchain subyacente, pero sólo mínimamente, lo que se traduce en que los usuarios de L2 pagan comisiones más bajas.
La mayoría de las L2 pueden utilizarse con el mismo software de monedero que utilizaría un usuario, como Metamask para Ethereum. En el caso de las principales L2 de Ethereum, las comisiones se pagan en la divisa ether de la cadena subyacente. En términos generales, un usuario podrá hacer en L2 cosas similares a las que haría en L1, es decir, enviar y recibir pagos e interactuar con aplicaciones de contratos inteligentes.
En cualquier momento, el propietario adecuado de fondos en L2 puede utilizar el puente para "retirar" sus fondos de vuelta a L1. Un usuario de L2 no debería tener que confiar en ninguna parte designada para asegurarse de que tiene esta garantía de retirada; en otras palabras, la seguridad de los fondos procede de la propia blockchain de la capa base.
Hacer cumplir la propiedad de seguridad de la L1 es el principal reto técnico de la arquitectura de los sistemas L2. Existen dos categorías principales de L2 de Ethereum: Las L2 de Ethereum que utilizan "pruebas de fraude", también conocidas como L2 "optimistas", y las L2 que utilizan pruebas de validez.
Pruebas de fraude
Las L2 basadas en pruebas de fraude obtienen sus ventajas de escalado aplicando lo que puede considerarse una política de "inocente hasta que se demuestre lo contrario" para sus transacciones.
Cuando se utiliza un L2 basado en pruebas de fraude, el L1 asume de forma "optimista" que todas las transacciones son válidas. Si (y sólo si) se ha producido algo no válido (como, por ejemplo, que un usuario intente gastar fondos que no le corresponden legítimamente), una prueba de fraude puede impedir que esa acción no válida finalice.
Cuando se utiliza L1 directamente, cada nodo L1 debe hacer el trabajo de procesar cada transacción. Alternativamente, con una solución L2 optimista, las transacciones sólo requieren que el software haga mucho trabajo de transacción si hay un problema, como si fuera un asistente que presenta un informe de queja al L1.
Dado que en el caso más común, "feliz", estas pruebas de fraude no son necesarias, los nodos de la red correspondientes tienen que hacer mucho menos trabajo del que harían normalmente. Por ello, los usuarios pagan tasas de transacción más bajas.
Una familia de protocolos diseñados para utilizar pruebas de fraude son los "rollos optimistas" como los L2 de Ethereum Arbitrum ARB y Optimism OP. Después de que las transacciones L2 se publiquen en la red de capas, existe una "ventana de disputa", un intervalo de tiempo durante el cual cualquiera puede utilizar el L1 para probar (y a su vez, evitar) el fraude, si surge la necesidad. De este modo, la L1 actúa como juez último, haciendo cumplir las normas de la L2 cuando es necesario.
La Red Relámpago de Bitcoin también obtiene su seguridad a través de las pruebas de fraude. Para utilizar la red Lightning, dos usuarios pueden enviar una transacción L1 para abrir lo que se llama un "canal de pago". Una vez que tienen un canal Lightning abierto, pueden enviarse pagos entre sí totalmente fuera de la cadena.
Finalmente, los usuarios sólo liquidan sus saldos finales en el L1 subyacente, un poco como cerrar la cuenta de un bar al final de una noche de fiesta (a diferencia de pasar la tarjeta por cada bebida individual y esperar el recibo cada vez). Si un usuario intenta "cerrar" con un saldo impropio, entonces, una vez más, el otro usuario puede rectificarlo con una prueba de fraude en L1, impidiendo este intento de robo.
Arbitrum y Optimism soportan contratos inteligentes de propósito general, similares a Ethereum. Lighting Network se utiliza predominantemente para pagos sencillos, aunque los canales Lightning también podrían, en principio, aprovecharse para algunas funcionalidades más limitadas similares a los contratos inteligentes.
Pruebas de validez
Otro tipo de sistema L2 utiliza un enfoque llamado "pruebas de validez". La familia de protocolos más utilizada que aprovecha las pruebas de validez se conoce como "ZK-Rollups".
A diferencia de los sistemas a prueba de fraude - que "permiten" temporalmente las transacciones no válidas con la garantía de que pueden ser impugnadas - los ZK-Rollups utilizan pruebas criptográficas para garantizar directamente que las transacciones son válidas para empezar. El mecanismo de estas pruebas criptográficas implica algunas matemáticas aplicadas avanzadas; en efecto, la prueba de validez permite a la blockchain subyacente garantizar que las transacciones L2 son válidas sin tener que procesarlas directamente.
El lote inicial de ZK-Rollups que se lanzaron eran todos "específicos de la aplicación", lo que significa que admitían una funcionalidad más limitada que los contratos inteligentes de propósito general. El dydx de Starkware admite la funcionalidad de intercambio de derivados; Loopring LRC admite pagos de tokens y algunos intercambios sencillos; Aztec Connect admite transacciones que preservan la privacidad para aplicaciones DeFI limitadas. Las ventajas de los L2 que ofrecen esta funcionalidad más restringida y "específica de la aplicación" son la simplicidad técnica y un rendimiento potencialmente mejor (lo que significa tarifas más bajas).
Los ZK-Rollups que ofrecen contratos inteligentes de propósito general son más complejos y, por tanto, su desarrollo ha llevado más tiempo. Pero recientemente, los desarrolladores han hecho progresos en este frente con el lanzamiento de L2 como zkEVM de Polygon y zkSync Era.
Descentralización y L2
En todas las redes blockchain, aunque los protocolos L2 están diseñados para ser descentralizados en principio, cualquier descripción precisa de cómo existen realmente en la práctica debe incluir una buena cantidad de calificativos y letra pequeña.
Los defensores de la red Lightning de Bitcoin pueden afirmar con credibilidad que está descentralizada a nivel de protocolo. Sin embargo, la mayoría de los usuarios de Lightning optan por utilizar carteras Lightning custodiadas y servicios de terceros. Esto se debe a que la experiencia del usuario es más sencilla y fácil. Sin embargo, estos terceros de confianza tienen efectivamente la custodia y el control de los fondos de los usuarios.
En el mundo de Ethereum -donde se produce la inmensa mayoría de la actividad de las L2-, éstas tienden a lanzarse con componentes centralizados, con la promesa de eliminarlos gradualmente -o "descentralizarlos progresivamente"- con el tiempo. Estos componentes centralizados permiten a las empresas desplegar rápidamente correcciones de errores de software; en algunos casos, son necesarios mientras las partes críticas del sistema L2 aún están en desarrollo. Prácticamente todas las L2 de Ethereum ampliamente utilizadas siguen teniendo algunas de estas partes centralizadas (o al menos, no totalmente descentralizadas) a día de hoy.
Para los usuarios, resolver esto es un asunto delicado. Por ello, el proyecto L2Beat ha surgido como una fuente de amplia confianza en el seguimiento del estado de descentralización de las numerosas L2 de Ethereum. Como con todas las cosas en el espacio criptográfico, se aconseja a los usuarios que hagan su propia investigación para comprender los riesgos de cualquier cosa que utilicen y, en general, pecar de precavidos.
Divulgación: Soy empleado de Offchain Labs, una empresa dedicada al avance de las tecnologías L2 de Ethereum, y personalmente soy poseedor a largo plazo de tokens ARB.