TL;DR
La baja escalabilidad de blockchain conduce a velocidades más lentas, tarifas de transacción más altas y una mala experiencia de usuario. Esto puede solucionarse potencialmente mediante soluciones de Capa 1 (por ejemplo, fragmentación) y Capa 2 (por ejemplo, acumulaciones).
Las soluciones de Capa 1 tienen como objetivo actualizar la propia cadena de bloques, mientras que las soluciones de Capa 2 crean un marco sobre la cadena existente.
Los paquetes acumulativos son una solución popular de Capa 2. Agrupan transacciones fuera de la cadena para un cálculo más rápido.
Los Zk-rollups son un tipo de implementación acumulativa que utiliza una técnica criptográfica llamada pruebas de conocimiento cero.
Las pruebas de conocimiento cero permiten la verificación sin revelar datos subyacentes, lo que garantiza la privacidad y seguridad de las transacciones.
La carrera por la escalabilidad de Blockchain
A medida que las criptomonedas se adoptan más ampliamente, se vuelve imperativo resolver los problemas de escalabilidad de las redes blockchain. Una cadena de bloques congestionada genera velocidades más lentas y tarifas de transacción más altas. Para solucionar este problema, tenemos dos marcos principales: soluciones de Capa 1 y Capa 2.
Soluciones de capa 1: estas soluciones renuevan directamente la estructura fundamental de la cadena de bloques para permitir que el sistema general experimente un mayor rendimiento. La fragmentación es un buen ejemplo. Al segmentar la cadena de bloques en distintos sectores, aumenta la capacidad del sistema y permite el procesamiento simultáneo de transacciones.
Soluciones de capa 2: estas soluciones operan sobre la cadena de bloques base. En la Capa 2, las transacciones se procesan fuera de la cadena y se envían en masa a la cadena base. Las técnicas clave incluyen canales estatales, cadenas laterales y paquetes acumulativos. Los Zk-rollups son una forma de paquetes acumulativos que utilizan pruebas de conocimiento cero.
¿Qué son los Zk-Rollups?
Para comprender los paquetes acumulativos de Zk, es importante comprender los paquetes acumulativos y las pruebas de conocimiento cero.
¿Qué son los rollups?
Los rollups permiten a las cadenas de bloques agrupar datos de transacciones y procesarlos fuera de la cadena. Cuando se procesa, el resultado final queda debidamente comprometido con la cadena base. Procesar tantas transacciones simultáneamente elimina las posibilidades de que la cadena de bloques se infle y permite un cálculo más rápido y económico. Los paquetes acumulativos se dividen en dos categorías: optimistas y Zk-rollups.
Acumulaciones optimistas: las acumulaciones optimistas operan bajo una presunción: todas las transacciones que ha acumulado son legítimas. Antes de que estas transacciones se comprometan en la cadena de bloques, pasan por un período de espera. Durante este período de espera, la red plantea disputas para impugnar transacciones cuestionables. Optimism, Arbitrum y opBNB son ejemplos de acumulaciones optimistas.
Zk-rollups: a diferencia de sus homólogos optimistas, los zk-rollups validan cada transacción mediante pruebas de validez basadas en conocimiento cero. Si bien son más complejos de implementar, los zk-rollups están diseñados para evitar el período de resolución de disputas que se observa en los rollups optimistas y procesar transacciones teóricamente más rápido.
Ahora, analicemos las pruebas de conocimiento cero.
¿Qué son las pruebas de conocimiento cero?
La prueba de conocimiento cero (ZKP) es una herramienta criptográfica que permite a una parte (el probador) demostrarle a otra (el verificador) que una determinada afirmación es cierta sin revelar ningún detalle complejo sobre la misma.
Un ZKP debe tener tres cualidades:
Integridad: Si la afirmación es verdadera y ambas partes son genuinas, la prueba siempre confirmará su veracidad.
Solidez: Un demostrador mentiroso no debería poder convencer a un verificador honesto de la validez de una declaración falsa, excepto en las circunstancias más raras.
Conocimiento cero: la característica más definitoria. El verificador, al final del proceso, sólo aprende la validez de la declaración sin obtener ninguna idea de su contenido.
Entonces, ¿cómo funciona una ZKP? La metodología se puede dividir en tres pasos:
Testigo: Durante la primera etapa, el probador proporciona información secreta, o “testigo”, al verificador. La idea aquí es demostrarle al verificador que puede acceder a datos específicos sin mencionarlos explícitamente. El testigo establece una serie de preguntas sobre la información que sólo puede ser respondida por un probador legítimo.
Desafío: Durante esta etapa, el verificador desafía al probador eligiendo preguntas aleatorias del conjunto.
Respuesta: El probador responde con éxito a las preguntas del verificador para demostrar su credibilidad.
Ahora sabemos qué son los rollups y ZKP. Reunámoslos bajo un mismo paraguas y comprendamos cómo funcionan los zk-rollups.
¿Cómo funcionan los Zk-Rollups?
Los Zk-rollups tienen dos componentes principales:
Contratos en cadena: los contratos inteligentes definen las reglas dentro de las cuales opera el protocolo zk-rollup. Se compone de los contratos principal y verificador. El contrato principal almacena bloques acumulativos, realiza un seguimiento de los depósitos y realiza actualizaciones importantes. El contrato de verificación valida los ZKP generados.
Máquinas virtuales fuera de la cadena: estas máquinas manejan la ejecución de transacciones fuera de la cadena de bloques Ethereum base en L2. Las máquinas virtuales fuera de la cadena funcionan independientemente de la cadena Ethereum.
Los Zk-rollups están intrincadamente entrelazados con la cadena de bloques Ethereum, aunque en un estrato único. No inundan Ethereum con cada detalle de las transacciones. En cambio, proporcionan resúmenes agrupados de manera inteligente, lo que garantiza que la capa base permanezca ordenada y eficiente.
Pros y contras del uso de Zk-Rollups
Entonces, ¿cuáles son los beneficios de utilizar zk-rollups? Vamos a ver.
Ventajas de zk-rollups
Mayor rendimiento: los Zk-rollups descargan las ejecuciones de transacciones desde la capa base a un entorno informático más eficiente. Dado que las transacciones no se procesan individualmente en la cadena, aumenta el rendimiento general.
Reducir la congestión: al reducir la sobrecarga de blockchain, los zk-rollups ayudan en operaciones eficientes de Capa 1. Además, los nodos completos solo necesitan almacenar pruebas de conocimiento cero en lugar de los datos completos.
Tarifas reducidas: debido a la reducción de la congestión, los zk-rollups ayudan a reducir las tarifas generales.
Medidas de seguridad: los Zk-rollups incorporan medidas de seguridad que permiten a los usuarios retirar fondos incluso si hay problemas con la red acumulada, una clara ventaja sobre las cadenas laterales que pueden comprometer los fondos durante fallas de la red.
Período de desafío de transacción más rápido: con zk-rollups, solo las pruebas de validez dentro de los paquetes acumulativos necesitan verificación, lo que acelera el período de desafío de transacción.
Contras de zk-rollups
Complejidad: la mayor desventaja de zk-rollups es su complejidad inherente. Son mucho más complicados de ejecutar que los resúmenes optimistas.
Restringido por la capa base: a pesar de su eficiencia, los zk-rollups todavía están sujetos a las restricciones de la capa base subyacente.
Fragmentación de la liquidez: Cualquier Capa 2 conduce a la dispersión de la liquidez en el ecosistema. La poca liquidez en los protocolos de la capa base podría generar problemas potenciales.
Acumulaciones optimistas frente a Zk-Rollups
Veamos cómo coinciden los resúmenes optimistas y los resúmenes zk.
Pensamientos finales
La escalabilidad a menudo se promociona como el "santo grial" de las tecnologías blockchain. De nada sirve utilizar un sistema si no funciona de forma óptima. Los rollups, tanto optimistas como zk, han proporcionado una solución elegante a este problema de larga data. Zk-Rollups, con su enfoque único, promete velocidades más rápidas, menos tráfico y una seguridad sólida. Sí, tienen sus complejidades, pero su potencial es enorme. Para cualquiera interesado en el futuro de la moneda digital, es imprescindible comprender los zk-rollups. Mientras buscamos un mejor rendimiento de blockchain, ahora es el momento de familiarizarse con los zk-rollups y su promesa para el futuro.
Otras lecturas
Paquetes acumulativos optimistas versus de conocimiento cero: ¿cuál es la diferencia?
¿Qué es un ZkEVM y cómo puede mejorar el ecosistema Ethereum?
Soluciones de escalamiento de capa 1 versus capa 2 de Blockchain
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