El equipo de Ethereum ha estado tratando de resolver el problema de la escalabilidad de la Blockchain desde 2014. Durante ese tiempo, soluciones como Raiden, Plasma, zk-SNARKs, sharding y rollups aparecieron en el kit de herramientas de los desarrolladores. Sin embargo, la aplicación de algunas de ellas se retrasó constantemente, mientras que otras demostraron ser de eficacia limitada.

Esta fue la cuestión hasta que se puso en práctica la bifurcación dura de Istanbul de Ethereum en diciembre de 2019, lo que dio la esperanza de que la red pudiera finalmente ser adecuada para el uso de las empresas. Cointelegraph trató de averiguar si la situación de la escalabilidad con la segunda mayor criptomoneda del mercado ha cambiado y por qué no todas las soluciones han mostrado ser eficientes.

¿Por qué debería escalar Ethereum?

La Blockchain de Ethereum (ETH) se ha convertido en un software para miles de proyectos en los últimos dos años. Su modelo de contrato inteligente y fácil de usar permite la creación de casi cualquier aplicación y la liberación de la propia criptografía del proyecto. Como resultado, el número de aplicaciones descentralizadas activas, o DApps, ha llegado a 1.895 en la red hasta abril de 2020, con 77.000 transacciones diarias realizadas por sus usuarios. Sin mencionar los cientos de miles de transacciones diarias realizadas por los usuarios para comprar o vender ETH.

Al mismo tiempo, el rendimiento de la red Ethereum no superó las 15-20 transacciones por segundo en 2019, y se consideró insuficiente para que la Blockchain fuera apta para su uso a gran escala. El quid de la cuestión es que la rápida operación de las DApps sólo puede ser posible si se cumple la condición de escalabilidad. El cofundador del Ethereum, Vitalik Buterin, declaró anteriormente que muchas grandes organizaciones están interesadas en unirse al ecosistema del Ethereum, pero se han abstenido de cambiar a la red debido a su insuficiente ancho de banda.

En los últimos años, algunos nuevos proyectos han superado a Ethereum en cuanto a ancho de banda. Por ejemplo, la Blockchain de EOS puede procesar hasta 4.000 TPS, NEO puede procesar 10.000 TPS, y la última oferta de Solana afirma que puede procesar hasta 50.000 TPS. Como resultado, la reputación de la plataforma ETH comenzó a decaer, con un número de críticas cada vez mayor. Parece que algunos desarrolladores de Ethereum perdieron la fe en que la red algún día será capaz de resolver realmente sus problemas de escalabilidad. Buterin dijo con respecto a la noción:

"Me he estado volviendo más y más pesimista acerca de los datos fuera de la cadena L2 con el tiempo. Vlad Zamfir tiene razón; son simplemente difíciles de construir, requieren demasiado razonamiento de la capa de aplicación sobre los incentivos, y son difíciles de generalizar".

Eso fue antes del lanzamiento de la bifurcación dura de Istanbul en diciembre pasado, que finalmente ha traído la esperanza de una solución al problema de la escalabilidad de Ethereum. ¿Pero podría Istanbul disipar la creencia general de que Ethereum es demasiado lento?

Bifurcación dura Istanbul: Más rápido, pero aún no es el ordenador del mundo

Esta es, tal vez, la única solución de escalabilidad de Ethereum que se ha aplicado con éxito como parte de la transición de la red de un protocolo de proof-of-work a proof-of- stake. Según Vitalik Buterin, la capacidad de la Blockchain posterior a Estambul tiene ahora el potencial de llegar a 3.000 TPS, mientras que el desarrollador de soluciones de escalabilidad, StarkWare, afirmó que Ethereum es ahora capaz de manejar 9.000 TPS cuando ejecuta contratos inteligentes en centrales descentralizadas y 18.000 TPS cuando procesa pagos en línea.

De hecho, todavía es difícil evaluar el ancho de banda real de Ethereum. A juzgar por los gráficos de Blockchair, la red de la segunda criptomoneda más grande actualmente no procesa más de 9,5 TPS.

Sharding: ¿Aumentar en 100 veces la escalabilidad de Ethereum?

A principios de 2019, la comunidad del Ethereum comenzó a centrarse principalmente en el sharding (fragmentación en español), considerándolo su opción preferida para resolver el problema de la escalabilidad de la Blockchain. La creciente popularidad del Sharding se basa en el hecho de que la división de una red única en segmentos y el procesamiento de transacciones sólo dentro de esos segmentos aumenta la velocidad de procesamiento de las transacciones.

Además, el procesamiento de transacciones por segmentos paralelos puede dar lugar a un aumento lineal del ancho de banda de la red: cuantos más segmentos haya, más transacciones podrán distribuirse entre ellos. Así, según los desarrolladores, la red se escalará supuestamente añadiendo nuevos segmentos a la misma.

Así pues, la pregunta es: ¿Cómo se llevarán a cabo las transacciones entre los segmentos? En efecto, sin resolver el problema de las interacciones entre segmentos, el procesamiento paralelo de las transacciones por segmento se hace imposible, lo que convierte la panacea del sharding en una idea sin sentido.

A juzgar por la reciente declaración de Buterin, el calendario de aplicación del sharding sigue siendo abstracto. Lo que se sabe, sin embargo, es que el sharding se implementará en la Blockchain de Ethereum en la Fase 1, mientras que la Fase 0 se implementará dentro de dos años.

Raiden: ¿Alcanzar la escalabilidad sacrificando la seguridad?

Esta solución de escalado de red autónoma de Ethereum es similar a la Lightning Network de Bitcoin. En pocas palabras, la principal tarea de Raiden es almacenar parte de los datos fuera de la Blockchain principal, lo que aumenta significativamente el rendimiento. El procesamiento de datos fuera de la cadena permite que la red Ethereum se utilice sólo para transacciones más grandes o importantes, mientras que los pagos diarios se pueden manejar dentro de la red Raiden.

Sin embargo, el procesamiento de las transacciones fuera de la Blockchain tiene sus propios riesgos, el principal de los cuales es la seguridad. El hecho es que en este modelo, los tokens se almacenan en contratos inteligentes que pueden ser hackeados, mientras que las soluciones fuera de la cadena están más centralizadas, según algunos críticos.

Si bien las características de Raiden son adecuadas para hacer frente a los micropagos, esta solución de escalabilidad puede no ser siempre fiable para las grandes transacciones y, por lo tanto, pone en tela de juicio el posible uso a gran escala del Ethereum. Esta puede ser la razón por la que muchas iteraciones importantes establecidas en la hoja de ruta de Raiden todavía están en marcha, mientras que su versión lista para usar sólo es utilizada por proyectos individuales.

A finales de 2017, el llamado "micro-Raiden" apareció en la red de Ethereum, que se posicionó como una versión reducida del Raiden original. Sin embargo, todavía se desconoce el éxito de micro-Raiden en el campo de los micropagos, así como el nivel de adopción de otra versión alfa de Raiden llamada Red Eyes.

Plasma: Tecnología abandonada

El proyecto Plasma fue anunciado por primera vez por Vitalik Buterin en agosto de 2017 como un protocolo diseñado para salvar la Blockchain del Ethereum de procesar datos innecesarios mediante la creación de una segunda capa en la parte superior de la Blockchain principal.

De acuerdo con los desarrolladores, al usar Plasma, la Blockchain de Ethereum todavía podrá procesar contratos inteligentes, pero sólo los publicará en la Blockchain después de la finalización del contrato. Esto reducirá significativamente la cantidad de potencia de computación utilizada por la cadena para confirmar las transacciones, ahorrando mucha memoria. El protocolo Plasma también intentaba acelerar el tiempo de procesamiento de las transacciones, lo que permitiría a la red albergar DApps sin ralentizar el sistema.

Sin embargo, los anuncios positivos de 2019 fueron sustituidos por la noticia de que la comunidad de Ethereum comenzó a explorar una nueva clase de soluciones de capa dos denominada "rollups", a la que siguió la terminación del trabajo de Plasma Group. El 27 de enero, Dragonfly Research reveló la muerte de Plasma, explicando que el equipo de Ethereum está convergiendo en el Optimistic Rollup.

Zero-knowledge technology: Cero pruebas de éxito de la tecnología

Se supone que la implementación de Zk-SNARKs resuelve el problema de la escalabilidad de Ethereum mediante el uso de contratos inteligentes. Este modelo ya ha sido implementado en el proyecto de la Blockchain de Zcash (ZEC). Sin embargo, este último informó sobre la vulnerabilidad crítica de los Zk-SNARKs poco después de su implementación. Se decía que el fallo permitía a un atacante falsificar una cantidad infinita de monedas.

Mientras tanto, todas las publicaciones relativas al protocolo de prueba de conocimiento cero y el zk-SNARK basado en él (que cifra las transacciones haciéndolas anónimas), siguen siendo sólo una parte de la investigación teórica del equipo de Ethereum.

Otras soluciones

Antes de la transición final de Ethereum al modelo de consenso proof-of-stake, los recursos de otras plataformas que operan con éxito en el mercado y que ofrecen bajas tasas de transacción pueden utilizarse para ampliar la red, según Buterin.

La red de Bitcoin Cash (BCH), por ejemplo, puede convertirse en un socio potencial de la Blockchain de ETH, como sugirió Buterin. Según él, este proyecto es muy adecuado para escalar la red debido a sus bajas tasas de transacción y su alta capacidad de rendimiento. A partir de 2019, la red de BCH pudo procesar más de 53 kilobytes de datos por segundo, en comparación con los 8 kilobytes de Ethereum.

Además de Bitcoin Cash, Vitalik Buterin sugirió el uso de la red de Ethereum Classic (ETC), señalando su gran potencial e interoperabilidad con otras plataformas. Otras propuestas para escalar la red incluyen el uso de las plataformas Litecoin (LTC) y STEEM, pero el equipo no ha enviado ninguna oferta de cooperación a sus competidores hasta ahora.

Un pronóstico optimista para los rollups

La última innovación entre las soluciones de escalabilidad que han surgido de los zk-SNARKs descritos anteriormente son los llamados rollups, que, según Buterin, se están desarrollando ahora. Un rollup implica el almacenamiento de datos de transacciones en una Blockchain de forma comprimida, con el proceso de cálculo que tiene lugar fuera de la cadena. En lugar de validar los cálculos, como la verificación de la inscripción y la ejecución de un contrato directamente en la cadena, sugiere utilizar zk-SNARK como parte del zk-Rollup y un esquema a prueba de fraude como parte del Optimistic Rollup de Ethereum.

La primera solución, llamada zk-Rollups, utiliza pruebas de conocimiento cero para validar la corrección de todas las transacciones en la cadena lateral. Aún así, las soluciones vieron algunos inconvenientes causados por el proceso criptográfico computacionalmente intensivo y la imposibilidad de usar contratos inteligentes.

La segunda variante, Optimistic Rollup, intenta eliminar la necesidad de pruebas de conocimiento cero cambiando el principio de consenso. En esencia, en lugar de verificar cada transacción, la red supone que todas son correctas, haciendo que los usuarios intervengan sólo si ven una transacción incorrecta presentando una "prueba de fraude".

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Buterin llamó a ambas soluciones sorprendentes, señalando que no se trata sólo de escalar pagos, sino de escalar algo equivalente a la Ethereum virtual machine. Optimism y Arbitrum son los dos equipos autónomos que avanzan lo suficiente para hacer realidad los Optimistic Rollups, según Buterin.

Mientras tanto, otros proyectos ya han integrado el concepto en soluciones de trabajo. Por ejemplo, Loopring ha lanzado recientemente el exchange ZK-Rollup, que teóricamente puede alcanzar un rendimiento de 2.500 TPS. Además, el equipo de Ethereum es optimista con respecto a la futura eficiencia de sus proyectos de rollup, ya que se espera que aumenten el rendimiento de la Blockchain a 2.500-3.000 TPS, y a 2.000-10.000 TPS si se combinan con el Sharding.

¿A qué conducirá todo esto?

Hasta ahora, las discusiones del equipo de Ethereum sobre sharding, rollups y zk-SNARKs suenan como una cadena de palabras de un hechizo mágico. Esto puede deberse en parte a que estos términos no son claros para un usuario cotidiano, o a que nadie ha visto nunca las soluciones en funcionamiento.

Mucho dependerá de los lanzamientos de este año que pueden mostrar cuán realistas son las propuestas para escalar a Ethereum. En particular, se espera que Ethereum 2.0 - programado provisionalmente para julio de este año - sea mucho más rápido y escalable.

Para alcanzar el ancho de banda completo, Ethereum también puede requerir la implementación simultánea de todas las soluciones anteriores. Declaraciones de desarrolladores como Kevin Ho de Optimism, una compañía que trabaja en Optimistic Rollup, parecen confirmar esta hipótesis.

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