Cadenas de bloques modulares: redefiniendo la escalabilidad y la seguridad de las cadenas de bloques
Las cadenas de bloques modulares representan una nueva arquitectura de cadena de bloques que mejora la escalabilidad, la seguridad y la flexibilidad al separar las funciones clave en capas distintas. Este diseño aborda los cuellos de botella de rendimiento a los que se enfrentan las cadenas de bloques monolíticas tradicionales al manejar grandes volúmenes de transacciones, al mismo tiempo que permite una mayor personalización del sistema.

¿Qué es una Cadena de bloques modular?

Los sistemas tradicionales de cadena de bloques monolíticos, como Ethereum y Bitcoin, suelen encargarse de todas las tareas en una sola cadena, incluida la ejecución de transacciones, el consenso (verificación de transacciones), el almacenamiento de datos y la liquidación. Si bien este enfoque beneficia la seguridad general y la descentralización, a menudo encuentra problemas de rendimiento cuando se trata de un alto rendimiento de transacciones, verificación rápida y aplicaciones a gran escala. Las cadenas de bloques modulares, a través de una arquitectura de múltiples capas, dividen estas funciones en diferentes módulos, lo que permite que cada módulo se centre en tareas específicas para lograr una asignación de recursos y una optimización del rendimiento más eficientes.

Funciones Clave

Las cadenas de bloques modulares suelen comprender cuatro módulos funcionales principales:

1. Consensus: Determina el orden de las transacciones y la creación de nuevos bloques, garantizando la autenticidad de las transacciones. La capa de consenso garantiza que los nodos de la red estén de acuerdo en una única versión del libro mayor.
2. Ejecución: Procesa transacciones y actualiza el estado de la cadena de bloques, actuando como un motor de cálculo para ejecutar contratos inteligentes.
3. Disponibilidad de datos: Almacena los datos de las transacciones, lo que garantiza que los datos estén siempre disponibles para que los nodos los descarguen y verifiquen, formando la base de la transparencia y la seguridad de la cadena de bloques.
4. Liquidación: Proporciona finalidad a la transacción, asegurando que las transacciones no puedan ser alteradas una vez confirmadas, y actúa como la capa de arbitraje para disputas entre cadenas.

Cómo funcionan las cadenas de bloques modulares

El concepto central de las cadenas de bloques modulares es descomponer las diversas funciones de una cadena de bloques en diferentes módulos, cada uno manejado por cadenas diferentes. Las arquitecturas tradicionales de cadenas de bloques monolítica normalmente gestionan todas las tareas — ejecución, consenso, liquidación y disponibilidad de datos — en una única cadena. Si bien esta estructura es sencilla, su escalabilidad y rendimiento tienden a disminuir a medida que aumenta la actividad en la cadena. Las cadenas de bloques modulares, al compartimentar estas funciones, permiten que diferentes cadenas de bloques se centren en tareas específicas, logrando un equilibrio entre escalabilidad, descentralización y eficiencia. Aquí hay un desglose detallado de cómo operan las cadenas de bloques modulares:

1. La capa de ejecución maneja y verifica todas las transacciones, gestionando cambios de estado en la cadena de bloques. Diferentes cadenas pueden adoptar diversas arquitecturas y estrategias de optimización en la capa de ejecución, como la tecnología Rollup y mecanismos de fragmentación, para aumentar la velocidad y eficiencia de ejecución de transacciones. Esta flexibilidad permite que la capa de ejecución escale según necesidades específicas, optimizando el tiempo de ejecución y reduciendo las tarifas de transacción.
2. La capa de consenso es responsable de la comunicación y coordinación entre nodos en la red para llegar a un acuerdo sobre el orden de las transacciones. La descentralización y la seguridad en esta capa determinan la solidez de todo el sistema de la cadena de bloques. Por ejemplo, la Prueba de Participación (PoS) puede proporcionar un mecanismo de consenso eficiente para la capa de consenso, logrando una mayor capacidad mientras se garantiza la seguridad. Al desacoplarse de otras capas modulares, la capa de consenso puede escalarse y optimizarse de forma independiente.
3. La capa de liquidación valida la validez de las transacciones, gestiona el puente de activos y el flujo entre las capas de ejecución, y garantiza la seguridad de las interacciones entre cadenas. Esta capa generalmente se basa en una cadena de bloques base más robusta y segura (como Ethereum) y completa la validación y liquidación a través de contratos inteligentes, garantizando la finalidad de las transacciones entre cadenas.
4. Capa de disponibilidad de datos (DA) La capa de disponibilidad de datos garantiza que todos los datos de transacción sean accesibles para los nodos de validación. La independencia de esta capa proporciona a las cadenas de bloques modulares un mecanismo de gestión de datos eficiente, utilizando técnicas como la fragmentación y el muestreo de datos para reducir los requisitos de almacenamiento y permitir que los nodos ligeros participen en la validación de datos. Por ejemplo, la tecnología de "muestreo de disponibilidad de datos" de Celestia permite a los nodos determinar la disponibilidad de datos completos mediante el muestreo de una pequeña cantidad de datos, logrando así una verificación eficiente de datos en cadena.
   El modelo operativo modular de la cadena de bloques permite que cada capa se optimice en función de sus propios requisitos, evolucionando de forma independiente. Dado que las capas ya no necesitan ejecutarse en la misma cadena, los desarrolladores pueden seleccionar la cadena adecuada para cumplir tareas específicas, abordando así los compromisos entre escalabilidad, seguridad y eficiencia.

Tipos principales

Las cadenas de bloques modulares pueden configurarse de forma flexible combinando las capas de ejecución, consenso, liquidación y disponibilidad de datos para formar diversos diseños estructurales que satisfacen diferentes requisitos on-chain. Según la combinación de estos módulos, los principales tipos de cadenas de bloques modulares incluyen los siguientes:

1. Arquitectura de capa 1 y capa 2 La arquitectura de cadena de bloques modular más básica es el diseño en capas de la capa 1 y la capa 2. La capa 1 sirve como la cadena base subyacente, manejando principalmente el consenso y la liquidación, mientras que la capa 2 es una cadena dedicada a la ejecución, utilizando la tecnología Rollup para aumentar la capacidad de procesamiento. Celestia adopta este enfoque, admitiendo múltiples redes de capa 2 (como Arbitrum y Optimism) que lo utilizan como capa de disponibilidad de datos, mejorando así la escalabilidad.
2. En esta arquitectura, las capas de ejecución, liquidación y disponibilidad de datos están aún más desacopladas. La capa de ejecución se centra en el empaquetado y procesamiento de transacciones, la capa de liquidación verifica y almacena el estado final de la ejecución, y la capa de disponibilidad de datos garantiza la accesibilidad de los datos y la seguridad del almacenamiento. La independencia de cada módulo es más fuerte. Validium es una aplicación de esta arquitectura, que representa otra forma de Rollup que procesa transacciones fuera de la cadena antes de enviar datos a L1, con una capa de disponibilidad de datos separada.
3. Los resúmenes soberanos funcionan como capa de ejecución y liquidación, y los bloques de datos se publican directamente en el consolidado. A diferencia de los paquetes acumulativos de contratos inteligentes, los paquetes acumulativos soberanos gestionan la validez y el orden de las transacciones a través de sus propios nodos de validación en lugar de depender de la validación en la capa de contratos inteligentes. Los rollups soberanos controlan de forma autónoma los procesos de ejecución y liquidación, mientras que la capa DA garantiza la disponibilidad de los datos.

Ventajas y desafíos

Ventajas:

• Escalabilidad mejorada: Cada módulo se centra en una tarea específica, mejorando significativamente el rendimiento de la cadena de bloques sin comprometer la descentralización.
• Flexibilidad e interoperabilidad: El diseño modular de la cadena de bloques facilita la colaboración entre diferentes cadenas de Capa 1 y Capa 2, permitiendo a los desarrolladores elegir libremente máquinas virtuales y pilas tecnológicas basadas en necesidades reales.
• Soporte para aplicaciones multifuncionales: la estructura modular permite a los desarrolladores crear aplicaciones descentralizadas (DApps) eficientes y seguras con facilidad, desbloqueando más posibilidades para diversos casos de uso.

Desafíos:

• Complejidad del desarrollo: El diseño multicapa de las cadenas de bloques modulares aumenta la dificultad de desarrollo y los requisitos técnicos tanto para los usuarios como para los desarrolladores, lo que puede ralentizar la adopción.
• Falta de pruebas maduras: En comparación con las cadenas monolíticas tradicionales, las cadenas modulares tienen pruebas y validaciones limitadas en aplicaciones prácticas. Las cadenas maduras han pasado por extensas pruebas, mientras que las redes modulares todavía se están poniendo al día.

Ejemplos de proyectos

Celestia: Como líder en el espacio de la cadena de bloques modular, Celestia es una cadena de bloques modular centrada en la disponibilidad de datos que garantiza la accesibilidad de los datos de transacción a través del muestreo de disponibilidad de datos. Permite a las redes de Capa 2, como los rollups, aprovechar su funcionalidad de almacenamiento de datos mientras se reduce la carga de la cadena principal.
Dymension: Dymension ofrece "RollApps" de blockchain modular de implementación rápida y divide la estructura de la red en front-end y back-end, similar a la arquitectura de pila de aplicaciones tradicional. Dymension garantiza una comunicación eficiente entre RollApps y aprovecha una red de disponibilidad de datos para almacenamiento y suministro de datos.

Conclusión

Las cadenas de bloques modulares ofrecen un nuevo camino para el espacio de la cadena de bloques, mejorando la escalabilidad y la flexibilidad mediante la modularización de funciones clave y sentando las bases técnicas para un mayor desarrollo de DeFi y otras aplicaciones descentralizadas. Aunque todavía se encuentran en las primeras etapas, las cadenas de bloques modulares son prometedoras para superar los desafíos técnicos actuales, brindando un mayor rendimiento y seguridad para las redes distribuidas.