La cadena de bloques modular es un paradigma de diseño de cadena de bloques innovador que tiene como objetivo mejorar la eficiencia del sistema y la escalabilidad a través de la especialización y la división del trabajo.

Figura 1: Ejemplo de blockchain modular

I. Introducción

Antes de la aparición de la cadena de bloques modular, una única cadena monolítica era responsable de manejar todas las tareas, incluida la capa de ejecución, la capa de disponibilidad de datos, la capa de consenso y la capa de liquidación. La cadena de bloques modular considera estas tareas como módulos combinables libremente para abordar estos problemas, con cada módulo centrándose en funciones específicas.

Capa de Ejecución: Responsable de procesar y validar todas las transacciones, así como de gestionar los cambios de estado de la cadena de bloques.

Capa de consenso: Logra acuerdo sobre el orden de las transacciones.

Capa de Liquidación: Utilizada para completar transacciones, verificar pruebas y hacer de puente entre diferentes capas de ejecución.

Capa de Disponibilidad de Datos: Asegura que todos los datos necesarios estén accesibles para los participantes en la red para su verificación.

La tendencia de la blockchain modular no es solo un cambio tecnológico, sino también una estrategia crucial para impulsar todo el ecosistema de la blockchain hacia los desafíos futuros. GeekCartel analizará el concepto de la blockchain modular y proyectos relacionados, con el objetivo de proporcionar una interpretación completa y práctica del conocimiento de la blockchain modular para ayudar a los lectores a comprender mejor la blockchain modular y anticipar las tendencias futuras de desarrollo. Nota: El contenido de este artículo no constituye asesoramiento de inversión.

2. El Pionero de la Cadena de Bloques Modular-Celestia

En 2018, Mustafa Albasan y Vitalik Buterin publicaron un artículo innovador que proporcionaba un nuevo enfoque para abordar los problemas de escalabilidad de la cadena de bloques. “Muestreo de disponibilidad de datos y pruebas de fraude“introdujo un método a través del cual la cadena de bloques podría expandir automáticamente su espacio de almacenamiento a medida que aumentaban los nodos de la red. En 2019, Mustafa Albasan investigó y escribió más sobre “Lazy Ledger,” proponiendo un concepto de sistema blockchain que solo se ocupa de la disponibilidad de datos.

Basado en estos conceptos, Celestiaemergió como la primera red de Disponibilidad de Datos (DA) que adopta una estructura modular. Construido usandoCometBFT y Cosmos SDK, es una blockchain de Prueba de Participación (PoS) que mejora eficazmente la escalabilidad manteniendo la descentralización.

La capa DA es crucial para la seguridad de cualquier blockchain, ya que garantiza que cualquiera pueda inspeccionar el libro de transacciones y verificarlo. Si un productor de bloques propone un bloque sin todos los datos disponibles, el bloque puede lograr determinismo final pero puede contener transacciones inválidas. Incluso si el bloque es válido, los datos que no se pueden verificar completamente afectarán negativamente la funcionalidad de los usuarios y la red.

Celestia implementa dos funciones clave: Muestreo de Disponibilidad de Datos (DAS) y Árboles Merkle de Namespace (NMT). DAS permite a los nodos ligeros verificar la disponibilidad de datos sin necesidad de descargar el bloque completo. Los NMTs permiten que los datos del bloque se dividan en espacios de nombres separados para diferentes aplicaciones, lo que significa que las aplicaciones solo necesitan descargar y procesar los datos relevantes para ellas, reduciendo en gran medida los requisitos de procesamiento de datos. Es importante destacar que DAS permite que Celestia escale con el creciente número de usuarios (nodos ligeros) sin comprometer la seguridad de los usuarios finales.

La cadena de bloques modular está haciendo posible construir nuevas cadenas de formas sin precedentes, donde diferentes tipos de cadenas modulares pueden colaborar en diferentes arquitecturas y para diferentes propósitos. Las propuestas oficiales de Celestia para arquitectura modularlos diseños y ejemplos demuestran la flexibilidad y la composabilidad de las blockchains modulares.

Figura 2: arquitectura de Capa1 y Capa2

Capa 1 y Capa 2: Celestia se refiere a esto como una modularización ingenua, inicialmente construida para la escalabilidad de Ethereum como una Capa 1 monolítica, con la Capa 2 centrándose en la ejecución mientras que la Capa 1 proporciona otras funcionalidades clave.

• Celestia admite cadenas construidas utilizando el Arbitrum Orbit, Optimism Stack, y Polygon CDK(próximamente compatible) pilas tecnológicas para usar Celestia como la capa DA. Las capas 2 existentes pueden cambiar de publicar sus datos en Ethereum a publicarlos en Celestia utilizando la tecnología Rollup. Los compromisos con los bloques se publican en Celestia, lo que lo hace más escalable que el método tradicional de publicar datos en una sola cadena.
• Celestia admite RollApps construidos usando Dymensioncomponentes tecnológicos como la capa de ejecución, similar a los conceptos de Capa 1 y Capa 2 de Ethereum. La capa de liquidación de RollApps se basa en el Dymension Hub (que se explicará más adelante), y la capa DA utiliza Celestia. Las interacciones entre cadenas se facilitan a través de IBCprotocol (basado en Cosmos SDK, un protocolo que permite que las blockchains se comuniquen entre sí. Las cadenas que utilizan IBC pueden compartir cualquier tipo de datos siempre y cuando estén codificados en bytes).

Figura 3: Ejecución, liquidación y arquitectura de la capa DA

Ejecución, liquidación y disponibilidad de datos: las cadenas de bloques modulares optimizadas pueden desacoplar las capas de ejecución, liquidación y disponibilidad de datos a lo largo de cadenas de bloques modulares especializadas.

Figura 4: Arquitectura de ejecución y capa DA

Ejecución y DA: Dado que el propósito de implementar una blockchain modular es la flexibilidad, la capa de ejecución no se limita simplemente a publicar sus bloques en la capa de liquidación. Por ejemplo, se puede crear una pila modular que no involucre la capa de liquidación, solo la capa de ejecución por encima de las capas de consenso y disponibilidad de datos.

En esta pila modular, la capa de ejecución sería soberano, publicando sus transacciones en otra cadena de bloques, típicamente utilizada para el orden y la disponibilidad de datos, pero manejando su propio arreglo. En el contexto del conjunto modular, Sovereign Rollup es responsable de la ejecución y arreglo, mientras que la capa DA se encarga del consenso y la disponibilidad de datos.

La diferencia entre Rollup soberano y Rollup de contrato inteligente es:

• Las transacciones de Smart contract Rollup son verificadas por contratos inteligentes en la capa de liquidación. Las transacciones de Sovereign Rollup son verificadas por nodos del Sovereign Rollup.
• A diferencia del Rollup de contrato inteligente, los nodos en el Rollup soberano tienen soberanía. En el Rollup soberano, la ordenación y validez de las transacciones son gestionadas por la propia red de Rollup, sin depender de una capa de liquidación separada.

Actualmente, Rollkit y Sovereign SDKproporcionar marcos para implementar testnets soberanas Rollup en Celestia.

3. Explorar Soluciones Modulares en el Ecosistema de Blockchain

1. Modularización de la Capa de Ejecución

Antes de introducir la modularización de la capa de ejecución, deberíamos entender qué es la tecnología Rollup.

Actualmente, la tecnología de modularización de la capa de ejecución depende en gran medida de Rollup, que es una solución de escalado que opera fuera de la cadena de la Capa 1. Esta solución ejecuta transacciones fuera de la cadena, lo que significa que ocupa menos espacio de bloque y es una de las soluciones de escalado importantes de Ethereum. Después de ejecutar transacciones, envía un lote de datos de transacción o pruebas de ejecución a la Capa 1 para el acuerdo. La tecnología Rollup proporciona una solución de escalabilidad para las redes de la Capa 1 manteniendo la descentralización y la seguridad.

Figura 5: Arquitectura técnica de Rollup

Tomando Ethereum como ejemplo, la tecnología Rollup puede mejorar aún más el rendimiento y la privacidad utilizando ZK-Rollup u Optimistic Rollup.

• ZK-Rollup utiliza pruebas de conocimiento cero para verificar la corrección de las transacciones agrupadas, garantizando la seguridad y privacidad de las transacciones.
• Optimistic Rollup asume que las transacciones son válidas antes de enviar los estados de transacción a la cadena principal de Ethereum. Durante el período de desafío, cualquiera puede calcular pruebas de fraude para verificar las transacciones.

1.1 Ethereum Layer 2: Construyendo Soluciones de Escalabilidad Futuras

Inicialmente, Ethereum adoptó cadenas laterales y shardingtecnología para escalabilidad, pero las sidechains sacrificaron algo de descentralización y seguridad para lograr un alto rendimiento. El desarrollo de Layer 2 Rollups ha avanzado mucho más rápido de lo esperado y ya ha proporcionado una escalabilidad significativa, con aún más por venir después de la implementación de Proto-Danksharding. Esto significa que ya no es necesario tener "cadenas de fragmentos," que han sido eliminadas del roadmap de Ethereum.

Ethereum externaliza la capa de ejecución a Layer 2s basados en la tecnología Rollup para aliviar la carga en la cadena principal, y el EVM proporciona un entorno de ejecución estandarizado y seguro para contratos inteligentes ejecutados en la capa Rollup. Algunas soluciones de Rollup están diseñadas teniendo en cuenta la compatibilidad con el EVM, lo que permite que los contratos inteligentes ejecutados en la capa Rollup sigan aprovechando las características y funcionalidades del EVM, como OP Mainnet, Arbitrum One, y Polygon zkEVM.

Figura 6: Solución de escalado de capa 2 de Ethereum

Estas capas 2 ejecutan contratos inteligentes y procesan transacciones, pero aún dependen de Ethereum para las siguientes operaciones:

Liquidación: Todas las transacciones de Rollup se liquidan en la red principal de Ethereum. Usuarios de Rollups optimistasdebe esperar a que pase el período de desafío o a que las transacciones se consideren válidas después de que se calculen las pruebas de fraude. Usuarios de ZK Rollupsdebe esperar a que se demuestre la validez.

Consensus and Data Availability: Rollups publican datos de transacción en la red principal de Ethereum en forma de CallData, lo que permite a cualquier persona ejecutar transacciones de Rollup y reconstruir su estado si es necesario. Antes de la confirmación en la cadena principal de Ethereum, los Rollups Optimistas requieren un espacio significativo de bloque y un período de desafío de 7 días. Los Rollups ZK proporcionan finalidad instantánea y almacenan datos disponibles para verificación durante 30 días, pero requieren una potencia computacional significativa para crear pruebas.

1.2 Red B²: Pionero en Bitcoin ZK-Rollup

Red B²es el primer ZK-Rollup en Bitcoin, lo que permite aumentar la velocidad de las transacciones sin sacrificar la seguridad. Aprovechando la tecnología Rollup, la red B² proporciona una plataforma para ejecutar contratos inteligentes completos de Turing para transacciones fuera de la cadena, mejorando así la eficiencia de las transacciones y minimizando los costos.

Figura 7: Arquitectura de la red B²

Como se muestra en el diagrama, la capa ZK-Rollup de la red B² adopta la solución zkEVM, responsable de ejecutar transacciones de usuario dentro de la red de Capa 2 y producir pruebas relevantes.

A diferencia de otros Rollups, la red B² ZK-Rollupconsta de varios componentes, incluido el Abstracción de cuentaMódulo, Servicio RPC, Mempool, Secuenciadores, zkEVM, Agregadores, Sincronizadores y Prover. El Módulo de Abstracción de Cuenta implementa la abstracción de cuenta nativa, lo que permite a los usuarios incorporar programáticamente una mayor seguridad y una mejor experiencia de usuario en sus cuentas. zkEVM es compatible con EVM y también puede ayudar a los desarrolladores a migrar DApps de otras cadenas compatibles con EVM a la Red B².

Sincronizadoresasegúrese de que la información se sincronice desde los nodos B² hasta la capa Rollup, incluida la información de secuencia, los datos de transacciones de Bitcoin y otros detalles. Los nodos B² actúan como validadores y ejecutores externos de varias funciones únicas dentro de la Red B². Bitcoin Committer en los nodos B² construye una estructura de datos para registrar los datos de B² Rollup y genera un Tapscript llamado "B² ciphertext". A continuación, el Bitcoin Committer envía un UTXO de un satoshi a un TAPROOTdirección que contiene el texto cifrado $B^{2}$, y los datos de Rollup se escriben en Bitcoin.

Además, el Committer de Bitcoin establece un desafío con bloqueo de tiempo, lo que permite a los desafiantes impugnar el compromiso de las pruebas zk. Si no hay desafiantes durante el bloqueo de tiempo o si el desafío falla, el Rollup se confirma eventualmente en Bitcoin; si el desafío tiene éxito, el Rollup se deshace.

Ya sea Ethereum o Bitcoin, Layer 1 es esencialmente una sola cadena que recibe datos extendidos de Layer 2. En la mayoría de los casos, la capacidad de Layer 2 también depende de la capacidad de Layer 1. Por lo tanto, la implementación de la pila Layer 1 y Layer 2 no es ideal para la escalabilidad. Cuando Layer 1 alcanza su límite de rendimiento, Layer 2 también se ve afectado, lo que puede llevar a un aumento de las tarifas de transacción y tiempos de confirmación más largos, afectando la eficiencia y la experiencia del usuario de todo el sistema.

2. Modularización de la Capa DA

Además de que la solución de DA de Celestia es favorecida por las capas 2, han surgido otras soluciones innovadoras centradas en DA, desempeñando roles cruciales en todo el ecosistema blockchain.

2.1 EigenDA: Potenciando la tecnología Rollup

EigenDAes un servicio de AD seguro, de alto rendimiento y descentralizado inspirado por Danksharding. Rollup puede publicar datos en EigenDA para lograr costos de transacción más bajos, mayor rendimiento de transacción y composabilidad segura en todo el ecosistema EigenLayer.

Al construir almacenamiento de datos temporal descentralizado para Ethereum Rollup, el almacenamiento de datos puede ser manejado directamente por los operadores de EigenDA.Operadores participar en la operación de la red, responsable de procesar, verificar y almacenar datos, y EigenDA puede escalar horizontalmente con el aumento del staking y los operadores.

EigenDA combina la tecnología Rollup mientras mueve la parte DA fuera de la cadena para escalabilidad. Como resultado, los datos de transacción reales ya no necesitan ser replicados y almacenados en cada nodo, reduciendo las demandas de ancho de banda y almacenamiento. En la cadena, solo se procesan metadatos relacionados con la disponibilidad de datos y mecanismos de responsabilidad (la responsabilidad garantiza que los datos se almacenen fuera de la cadena y se puedan verificar su integridad y autenticidad cuando sea necesario).

Figura 8: Flujo de datos básico de EigenDA

Como se muestra en el diagrama, Rollup escribe lotes de transacciones en la capa DA. A diferencia de los sistemas que utilizan pruebas de fraude para detectar datos maliciosos, EigenDA divide los datos en bloques y genera compromisos KZG y pruebas de multi-revelación. EigenDA requiere que los nodos descarguen solo una pequeña cantidad de datos [O(1/n)], en lugar de descargar el blob completo. El protocolo de arbitraje de fraude de Rollup también puede verificar si el bloblos datos coinciden con los compromisos de KZG proporcionados en la prueba EigenDA. A través de esta verificación, las cadenas de Capa 2 pueden asegurar que los datos de transacción de la raíz del estado de Rollup no son manipulados por secuenciadores/proponentes.

2.2 Nubit: La Primera Solución DA Modular en Bitcoin

Nubit es una capa DA escalable y nativa de Bitcoin que tiene como objetivo avanzar en el futuro de Bitcoin mediante la mejora del rendimiento de los datos y los servicios de disponibilidad para satisfacer las crecientes demandas del ecosistema. Su visión es integrar a la vasta comunidad de desarrolladores en el ecosistema de Bitcoin, proporcionándoles herramientas escalables, seguras y descentralizadas.

El equipo detrás de Nubit está formado por profesores y estudiantes de doctorado de UCSB (Universidad de California, Santa Bárbara), con una destacada reputación académica e influencia global. No solo son expertos en investigación académica, sino que también tienen una amplia experiencia en la implementación de ingeniería de blockchain. El equipo, junto con domo (el creador deBrc20) , coautor de un documento sobre indexadores modulares, incorporando el diseño de la capa DA en la estructura del indexador del meta protocolo Bitcoin, contribuyendo al establecimiento y formulación de estándares de la industria.

Las innovaciones principales de Nubit radican en su mecanismo de consenso, puente sin confianza y disponibilidad de datos, utilizando algoritmos de consenso innovadores y la Red Lightning para heredar las características totalmente resistentes a la censura de Bitcoin y mejorar la eficiencia a través de DAS:

Mecanismo de consenso: Nubit explora un consenso eficiente basado enPBFT (Practical Byzantine Fault Tolerance) compatible con SNARK para la agregación de firmas. La combinación de PBFT con la tecnología zkSNARK reduce significativamente la complejidad de la comunicación de la verificación de firmas entre validadores, verificando la exactitud de las transacciones sin acceder a todo el conjunto de datos.

DAS: El DAS de Nubit se logra mediante múltiples rondas de muestreo aleatorio de pequeñas porciones de datos de bloques. Cada ronda de muestreo exitosa aumenta la probabilidad de disponibilidad completa de datos. Una vez que se alcanza el nivel de confianza predeterminado, los datos de bloque se consideran accesibles.

Puente sin confianza: Nubit utiliza un Puente sin confianza aprovechando el Red de Rayos's canales de pago. Este enfoque no solo se alinea con los métodos de pago locales de Bitcoin, sino que también no impone requisitos de confianza adicionales. En comparación con las soluciones de puente existentes, conlleva menores riesgos para los usuarios.

Figura 9: Componentes básicos de Nubit

Veamos más a fondo el ciclo de vida completo del sistema tal como se muestra en la Figura 8 utilizando un caso de uso específico. Supongamos que Alice quiere completar una transacción usando el servicio DA de Nubit (Nubit soporta varios tipos de datos, incluyendo pero no limitado a texto cifrado, datos de Rollup, etc.).

• Paso 1.1: Primero, Alice necesita continuar el servicio pagando tarifas de gas a través del puente sin confianza de Nubit. Específicamente, Alice necesita obtener un desafío público, denotado como X (h), del puente sin confianza, donde X es una función hash encriptada del rango de hash de un función de retraso verificable(VDF) al dominio del desafío, y h es el valor hash de una cierta altura de bloque.
• Los pasos 1.2 y 2: Alice debe obtener el resultado de evaluación R del VDF relevante para la ronda actual, y enviar R junto con sus datos y metadatos de transacción (como la dirección y el nonce) a los validadores para que se fusionen en el mempool.
• Paso 3: Los validadores proponen bloques y sus encabezados después de lograr consenso. El encabezado del bloque incluye un compromiso con los datos y su correspondiente Codificación Reed-Solomon (Código RS), mientras que el bloque en sí contiene los datos en bruto, el Código RS correspondiente y detalles básicos de transacción.
• Paso 4: El ciclo de vida concluye con Alice recuperando sus datos. Los clientes ligeros descargan encabezados de bloque, mientras que los nodos completos adquieren bloques y sus encabezados.

El cliente ligero pasa por el proceso DAS para verificar la disponibilidad de datos. Además, después de proponer un número umbral de bloques, los puntos de control de esta historia se registran en la cadena de bloques de Bitcoin a través de marcas de tiempo de Bitcoin. Esto asegura que el conjunto de validadores pueda frustrar posibles ataques remotos y apoyar un desenlace rápido.

3. Otras Soluciones

Además de centrarse en cadenas con capas modulares específicas, los servicios de almacenamiento descentralizado pueden proporcionar soporte a largo plazo para la capa DA. También hay algunos protocolos y cadenas que ofrecen a los desarrolladores soluciones personalizadas y completas, lo que permite a los usuarios construir fácilmente sus propias cadenas sin necesidad de escribir código.

3.1 EthStorage — Almacenamiento Dinámico Descentralizado

Almacenamiento de Ethes el primer Layer 2 modular en lograr almacenamiento descentralizado dinámico, ofreciendo un valor clave programable (KV) impulsado por DAalmacenamiento. It @ld-capital/%E4%BB%8Eethstorage-%E5%9B%9E%E7%9C%8B%E8%A2%AB%E5%B8%82%E5%9C%BA-%E5%86%B7%E8%90%BD-%E7%9A%84%E5%8E%BB%E4%B8%AD%E5%BF%83%E5%8C%96%E5%AD%98%E5%82%A8%E8%B5%9B%E9%81%93-d0a003220362">extiende el almacenamiento programable a cientos de TB o incluso PB a 1/100 a 1/1000 del costo. EthStorage proporciona una solución DA a largo plazo para Rollups y abre nuevas posibilidades para aplicaciones totalmente en cadena en juegos, redes sociales, IA y más.

Figura 10: Escenarios de aplicación de EthStorage

Qi Zhou, el fundador de EthStorage, ha estado totalmente dedicado a la industria Web3 desde 2018. Tiene un doctorado del Instituto de Tecnología de Georgia y anteriormente trabajó como ingeniero en empresas líderes como Google y Facebook. Su equipo también ha recibido apoyo de la Fundación Ethereum.

Como una de las características principales de la actualización Cancún de Ethereum, EIP-4844(también conocido como fragmentación Proto-dank) introduce bloques de datos temporales (blobs) para el almacenamiento de Layer 2 Rollup, mejorando la escalabilidad y seguridad de la red. La red no necesita verificar cada transacción en el bloque, solo confirmar si el blob adjunto al bloque lleva los datos correctos, lo que reduce significativamente el costo de Rollups. Sin embargo, los datos de blob solo están disponibles temporalmente, lo que significa que se descartarán en unas pocas semanas. Esto tiene un impacto significativo: Layer 2 no puede derivar incondicionalmente el estado más reciente de Layer 1. Si un dato ya no se puede recuperar de Layer 1, puede ser imposible sincronizar la cadena a través de Rollup.

Con EthStorage como solución de almacenamiento DA a largo plazo, las capas 2 pueden acceder a datos completos de su capa DA en cualquier momento.

Características técnicas:

EthStorage permite almacenamiento dinámico descentralizado: Las soluciones de almacenamiento descentralizado existentes pueden admitir cargas de datos grandes pero no pueden modificar ni eliminarlos, solo volver a cargar nuevos datos. EthStorage mejora significativamente la flexibilidad de gestión de datos al lograr funcionalidades CRUD (Crear, Leer, Actualizar, Eliminar) a través de un paradigma de almacenamiento clave-valor original.

Soluciones descentralizadas de capa 2 basadas en la capa DA: EthStorage es una capa de almacenamiento modular que puede ejecutarse en cualquier blockchain con EVM y DA para reducir los costos de almacenamiento (aunque muchas capas 1 actualmente carecen de una capa DA), e incluso puede ejecutarse en la capa 2.

Alta integración con ETH: El cliente EthStorage es un superset del cliente Ethereum Geth, lo que significa que al ejecutar un nodo de EthStorage, aún puede participar en cualquier proceso de Ethereum. Un nodo puede ser tanto un nodo validador de Ethereum como un nodo de datos de EthStorage simultáneamente.

El flujo de trabajo de EthStorage:

• Los usuarios cargan sus datos a un contrato de aplicación, que luego interactúa con el contrato EthStorage para almacenar los datos.
• En la red EthStorage Layer2, los proveedores de almacenamiento reciben notificaciones sobre los datos pendientes de almacenamiento.
• Los proveedores de almacenamiento descargan los datos de la red de disponibilidad de datos de Ethereum.
• Los proveedores de almacenamiento envían pruebas de almacenamiento a Layer1, demostrando que existen múltiples copias en la red de Layer2.
• El contrato EthStorage recompensa a los proveedores de almacenamiento que envíen con éxito pruebas de almacenamiento.

3.2 AltLayer — Servicio de Personalización Modular

AltLayerofrece una plataforma versátil, sin códigoRollups-as-a-Service(RaaS) solución. Diseñado para un mundo multi-cadena y multi-máquina virtual, el producto RaaS admite tanto EVM como WASM. También admite varios SDK de Rollup, como OP Stack, Arbitrum Orbit, Polygon zkEVM, ZKSync’s ZKStack, y Starkware, así como diferentes servicios de secuenciación compartida (por ejemplo, Espresso y Radio) y diferentes capas de DA (por ejemplo, Celestia y EigenLayer), junto con muchos otros servicios modulares para diferentes capas del stack de Rollup.

Con AltLayer, se puede lograr una pila Rollup multifuncional. Por ejemplo, se puede construir un Rollup diseñado para una aplicación utilizando Arbitrum Orbit, con Arbitrum Onecomo la capa DA y de liquidación. Mientras tanto, se puede construir un Rollup de propósito general utilizando el ZK Stack, con Celestia como la capa DA y Ethereum como la capa de liquidación.

Nota: Puede preguntarse por qué la capa de liquidación puede ser implementada por OP y Arbitrum. De hecho, estas pilas de Rollup de Capa2 están logrando actualmente interchainconectividad similar a la propuesta por Cosmos. OP ha introducido el Superchain, donde OP Stack actúa como la pila de desarrollo estandarizada que soporta la tecnología Optimism, integrando diferentes redes de Capa2 y promoviendo la interoperabilidad entre ellas. Arbitrum ha propuesto la estrategia Orbitchain, que permite que se creen y desplieguen Layer3s, también conocidas como cadenas de aplicaciones, en la red principal de Arbitrum basándose en la pila tecnológica Arbitrum Nitro. Las Orbit Chains pueden liquidarse directamente en Layer2s o directamente en Ethereum.

3.3 Dymension — Modularización Full-Stack

Dymensiones una red blockchain modular basada en Cosmos SDK, diseñada para garantizar la seguridad y la interoperabilidad de RollAppsusando el estándar IBC. Dymension divide las funcionalidades de la cadena de bloques en múltiples capas, con el Dymension Hubsirviendo como la capa de liquidación y consenso, proporcionando seguridad, interoperabilidad y liquidez para RollApps, que actúan como la capa de ejecución. La capa de disponibilidad de datos (DA) es compatible con los proveedores de DA del protocolo Dymension, lo que permite a los desarrolladores elegir el proveedor de DA apropiado según sus necesidades.

La capa de liquidación (Dymension Hub) mantiene un registro de RollApps y su información crítica, como el estado, listas de secuenciadores, secuenciadores activos actualmente y sumas de comprobación de módulos de ejecución. La lógica del servicio de Rollup está fija dentro de la capa de liquidación, formando un concentrador de interoperabilidad nativo. El Dymension Hub, como la capa de liquidación, tiene las siguientes características:

1. Servicios de Rollup Local en la Capa de Liquidación: Ofrece las mismas suposiciones de confianza y seguridad que la capa base, pero con un espacio de diseño más simple, seguro y eficiente.
2. Comunicación y transacciones: las RollApps de Dymension implementan la comunicación y las transacciones entre RollApps a través de módulos integrados en la capa de liquidación, proporcionando un puente con minimización de confianza. Además, las RollApps pueden comunicarse con otras cadenas habilitadas para IBC a través del Hub.
3. RVM (Máquina Virtual RollApp): La capa de liquidación de Dymension inicia el RVM en casos de disputas por fraude. El RVM puede resolver disputas en varios entornos de ejecución (como EVM), mejorando el alcance de ejecución y la flexibilidad de RollApps.
4. Resistencia a la censura: Los usuarios que experimentan censura del secuenciador pueden publicar una transacción especial en la capa de liquidación. Esta transacción se envía al secuenciador y solicita su ejecución dentro de un marco de tiempo especificado. Si la transacción no se procesa dentro del marco de tiempo, el secuenciador será penalizado.
5. AMM (Automated Market Maker): Dymension introduce un AMM incrustado en el centro de liquidación, creando un centro financiero central que proporciona liquidez compartida para todo el ecosistema.

4. Comparación de Blockchains Modulares Multi-Ecológicos

En la sección anterior, profundizamos en los sistemas de blockchain modulares y numerosos proyectos representativos. Ahora, cambiaremos nuestro enfoque al análisis comparativo entre diferentes ecosistemas, con el objetivo de lograr una comprensión objetiva y completa de blockchain modular.

5. Resumen y Perspectivas

Como hemos visto, los ecosistemas de blockchain están evolucionando hacia la modularidad. En el pasado, las redes de blockchain operaban de forma aislada, compitiendo entre sí, lo que dificultaba que los usuarios, desarrolladores y activos se movieran entre diferentes cadenas, restringiendo así el desarrollo y la innovación general del ecosistema. En el mundo Web3, identificar y resolver problemas es un proceso colaborativo. Inicialmente, Bitcoin y Ethereum atrajeron una atención significativa como cadenas individuales, pero a medida que las limitaciones de las cadenas individuales se hicieron evidentes, las cadenas modulares comenzaron a llamar la atención. Por lo tanto, la aparición de cadenas modulares no es accidental, sino más bien un desarrollo inevitable.

La cadena de bloques modular mejora la flexibilidad y eficiencia de las cadenas al permitir que los componentes individuales se optimicen y personalicen de forma independiente. Sin embargo, esta arquitectura también enfrenta desafíos como el aumento de la latencia de comunicación y la complejidad en las interacciones del sistema. En la práctica, los beneficios a largo plazo de la arquitectura modular, como la mejora de la mantenibilidad, la reutilización y la flexibilidad, a menudo superan las pérdidas de rendimiento a corto plazo. En el futuro, a medida que avance la tecnología, estos problemas encontrarán mejores soluciones.

GeekCartelcree que los ecosistemas de blockchain tienen la responsabilidad de proporcionar capas fundamentales fiables y herramientas comunes en toda la pila modular para facilitar conexiones fluidas entre cadenas. Si los ecosistemas pueden ser más armoniosos e interconectados, los usuarios podrán utilizar más fácilmente la tecnología blockchain, atrayendo a más usuarios nuevos a Web3.

6. Lectura adicional: Protocolo de restaking - Inyectando seguridad nativa en ecosistemas heterogéneos

Actualmente, hay varios protocolos de Restaking emergentes, que agregan de manera efectiva recursos de seguridad dispersos a través de un mecanismo de re-staking para mejorar la seguridad general de las redes blockchain. Este proceso no solo aborda el problema de recursos de seguridad fragmentados, sino que también fortalece la defensa de la red contra posibles ataques al tiempo que proporciona incentivos adicionales para los participantes, alentando a más usuarios a participar en el mantenimiento de la seguridad de la red. De esta manera, los protocolos de Restaking abren nuevas vías para mejorar la seguridad y eficiencia de la red, promoviendo de manera poderosa el desarrollo saludable de los ecosistemas blockchain.

1. EigenLayer: Protocolo de restaking descentralizado de Ethereum

EigenLayeres un protocolo construido en Ethereum que introduce el mecanismo de Restaking, que es una nueva primitiva para la seguridad económica criptográfica. Esta primitiva permite reutilizar ETH en la capa de consenso, agregando seguridad de ETH en todos los módulos, mejorando así la seguridad de las DApps que dependen de estos módulos. Los usuarios que apuestan ETH nativo o usan Tokens de Participación de Liquidez (LST) para apostar ETH pueden optar por unirse al contrato inteligente EigenLayer para volver a apostar su ETH o LST, extendiendo la seguridad económica criptográfica a otras aplicaciones en la red y obteniendo recompensas adicionales.

A medida que Ethereum se mueve hacia una hoja de ruta centrada en Rollup, las aplicaciones construidas en Ethereum están experimentando una escalabilidad significativa. Sin embargo, cualquier módulo que no se pueda implementar o demostrar en la Máquina Virtual Ethereum (EVM) no puede absorber la confianza colectiva de Ethereum. Dichos módulos implican el procesamiento de insumos desde fuera de Ethereum, lo que hace que su procesamiento sea no verificable dentro de los protocolos internos de Ethereum. Estos módulos incluyen sidechains basados en nuevos protocolos de consenso, capas de disponibilidad de datos, nuevas máquinas virtuales, redes oráculo, puentes y más. Normalmente, dichos módulos requieren un @GenesisLRTSistema de Verificación Autónoma (AVS) con su propio conjunto distribuido de semántica de verificación para validación. Por lo general, estos AVS están protegidos por sus tokens nativos o tienen propiedades con permisos.

Actualmente, hay algunos problemas dentro del ecosistema de AVS:

1. Suposición de confianza en seguridad: Los innovadores que desarrollan AVS deben arrancar una nueva red de confianza para obtener seguridad.
2. Fuga de valor: A medida que cada AVS desarrolla su propio grupo de confianza, los usuarios deben pagar tarifas a estos grupos además de pagar tarifas de transacción a Ethereum. Esta desviación en el flujo de tarifas conduce a la fuga de valor de Ethereum.
3. Carga de capital: Para la mayoría de AVSs actualmente en funcionamiento, el costo de capital para hacer staking supera con creces cualquier costo operativo.
4. Modelo de confianza inferior para DApps: El ecosistema AVS actual presenta un problema donde cualquier dependencia de middleware de una DApp podría convertirse potencialmente en un objetivo de ataques.

Figura 11: Comparación entre el servicio AVS actual y EigenLayer

En la arquitectura de EigenLayer, AVS (Sistema de Verificación Autónomo) es un servicio construido sobre el protocolo EigenLayer, aprovechando la seguridad compartida de Ethereum. EigenLayer introduce dos enfoques novedosos, a través de staking y gobernanza de mercado libre, para lograr seguridad centralizada. Estos enfoques ayudan a extender la seguridad de Ethereum a cualquier sistema y eliminar la ineficiencia de las estructuras de gobernanza rígidas existentes:

1. Proporcionar seguridad colectiva a través del restaking: EigenLayer introduce un nuevo mecanismo para la seguridad colectiva al permitir el restaking de ETH en lugar de utilizar tokens nativos. Específicamente, los validadores de Ethereum pueden establecer sus credenciales de retiro de la cadena del beacon en contratos inteligentes de EigenLayer y elegir unirse a nuevos módulos construidos en EigenLayer. Los validadores descargan y ejecutan cualquier software de nodo adicional requerido por estos módulos. Luego, estos módulos pueden imponer condiciones de slashing adicionales en el ETH apostado de los validadores que eligen unirse al módulo.
2. Mercado abierto de recompensas: EigenLayer proporciona un mecanismo de mercado abierto para gestionar la seguridad proporcionada por los validadores y el consumo por parte de los AVSs (Sistemas de Verificación Autónomos). EigenLayer crea un entorno en el mercado donde los módulos necesitarán incentivar a los validadores para asignar su ETH reestacado a su módulo, y los validadores ayudarán a determinar qué módulos merecen esta asignación adicional de seguridad colectiva.

Al combinar estos enfoques, EigenLayer actúa como un mercado abierto donde los AVSs pueden aprovechar la seguridad agrupada proporcionada por los validadores de Ethereum, alentando a los validadores a hacer compensaciones más optimizadas entre seguridad y rendimiento a través de incentivos de recompensa y penalizaciones.

2. Babylon: Proporcionando seguridad de Bitcoin a Cosmos y otras cadenas PoS

Babilonia es una cadena de bloques de capa 1 fundada por el profesor de la Universidad de Stanford, David Tse. El equipo está formado por investigadores de la Universidad de Stanford, desarrolladores experimentados y asesores empresariales. Babylon presenta el Protocolo de participación de Bitcoin, diseñado como un complemento modular para ser utilizado en varios algoritmos de consenso de PoS (Prueba de Participación), proporcionando una primitiva para volver a apostar.

Babilonia aprovecha tres aspectos de Bitcoin: el servicio de sellado de tiempo, el espacio de bloque y el valor del activo, para propagar la seguridad de Bitcoin a muchas cadenas de Prueba de Participación (PoS) (como Cosmos, Binance Smart Chain, Polkadot, Polygon y otras blockchains con ecosistemas sólidos e interoperables), creando un ecosistema más fuerte y unificado.

El sellado de tiempo de Bitcoin resuelve PoSataques de largo alcance:

Los ataques de largo alcance implican a los validadores en una cadena de PoS desbloqueando y volviendo a un bloque histórico donde todavía eran validadores, potencialmente iniciando una bifurcación. Este problema es inherente en los sistemas de PoS y no puede ser completamente resuelto únicamente mejorando el mecanismo de consenso de las propias cadenas de PoS. Tanto Ethereum como Cosmos, entre otras cadenas de PoS, enfrentan este desafío.

Después de introducir la marca de tiempo de Bitcoin, los datos en cadena de las cadenas PoS se almacenarán en la cadena de Bitcoin con marcas de tiempo de Bitcoin. Incluso si alguien intenta crear una bifurcación de una cadena PoS, la marca de tiempo de Bitcoin correspondiente definitivamente será posterior a la cadena original, lo que hará que el ataque de largo alcance sea ineficaz.

Protocolo de participación en Bitcoin:

Este protocolo permite a los titulares de Bitcoin apostar su Bitcoin inactivo para mejorar la seguridad de las cadenas de PoS y ganar recompensas en el proceso.

La infraestructura central del protocolo de participación de Bitcoin es el Plano de Control entre Bitcoin y las cadenas PoS, como se ilustra en el diagrama a continuación.

Figura 12: Arquitectura del sistema con plano de control y plano de datos

El plano de control se implementa en forma de cadena para garantizar que sea descentralizado, seguro, resistente a la censura y escalable. Este plano de control es responsable de varias funciones críticas, entre las que se incluyen:

• Proporcionar servicios de marca de tiempo de Bitcoin para que las cadenas PoS se sincronicen con la red de Bitcoin.

• Actuando como un mercado, emparejando el staking de Bitcoin con cadenas PoS y rastreando la información de staking y validación, como el registro y la actualización de claves de EOTS (Servicio Oracle de Tiempo de Época).

• Grabación de las firmas de finalidad de las cadenas PoS.

Al apostar su BTC, los usuarios pueden proporcionar servicios de validación para cadenas PoS, capas DA, oráculos, AVSs (Sistemas de Verificación Autónomos), etc. Además, Babylon ahora puede ofrecer servicios para Altlayer, Nubit y otras plataformas.

Referencias

Figuras:

1. https://blog.celestia.org/modular-vs-monolithic-a-beginners-guide/
2. https://celestia.org/learn/modular-architectures/the-modular-stack/#layer-1-and-2
3. https://celestia.org/learn/modular-architectures/the-modular-stack/#execution-settlement-and-data-availability
4. https://celestia.org/aprender/arquitecturas-modulares/la-pila-modular/#ejecucion-y-disponibilidad-de-datos
5. https://learnblockchain.cn/article/6169
6. https://celestia.org/learn/sovereign-rollups/an-introduction/#what-is-a-smart-contract-rollup
7. https://docs.bsquared.network/arquitectura
8. https://docs.eigenlayer.xyz/eigenda/overview#how-rollups-integrate
9. https://docs.nubit.org/#what-is-nubit
10. https://docs.ethstorage.io/#motivation
11. https://docs.eigenlayer.xyz/assets/files/EigenLayer_WhitePaper-88c47923ca0319870c611decd6e562ad.pdf
12. https://docs.babylonchain.io/assets/files/btc_staking_litepaper-32bfea0c243773f0bfac63e148387aef.pdf

Artículos:

1. https://arxiv.org/abs/1809.09044
2. https://arxiv.org/abs/1905.09274
3. https://celestia.org/
4. https://github.com/cometbft/cometbft
5. https://github.com/cosmos/cosmos-sdk
6. https://docs.celestia.org/learn/how-celestia-works/data-availability-layer#data-availability-sampling-das
7. https://docs.celestia.org/learn/how-celestia-works/data-availability-layer#namespaced-merkle-trees-nmts
8. https://celestia.org/learn/modular-architectures/the-modular-stack/
9. https://docs.celestia.org/developers/arbitrum-integration
10. https://docs.celestia.org/developers/optimism
11. https://docs.polygon.technology/cdk/
12. https://portal.dymension.xyz/
13. https://ibc.cosmos.network/main
14. https://celestia.org/learn/sovereign-Rollups/an-introduction/
15. https://docs.celestia.org/developers/rollkit
16. https://github.com/Sovereign-Labs/sovereign-sdk/tree/stable/examples/demo-Rollup
17. https://ethereum.org/developers/docs/scaling/sidechains
18. https://ethereum.org/roadmap#what-about-sharding
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44. https://www.eip4844.com/
45. https://lorenzo-protocol.gitbook.io/lorenzoprotocol/lorenzo-bitcoin-l2-as-a-service
46. https://zycrypto.com/lorenzo-protocol-integrates-with-babylon-to-transform-the-bitcoin-application-layer/
47. https://labs.binance.com/es
48. https://www.bnbchain.org/es
49. https://altlayer.io/
50. https://altlayer.io/raas
51. https://t.co/yxP9NTFKIv
52. https://t.co/2KibwFoIgA
53. https://docs.arbitrum.io/launch-orbit-chain/orbit-gentle-introduction
54. https://docs.arbitrum.io/for-devs/concepts/public-chains#arbitrum-one
55. https://tutorials.cosmos.network/academy/1-what-is-cosmos/
56. https://docs.dymension.xyz/
57. https://portal.dymension.xyz/dymension/metrics

Reconocimientos

En este paradigma de infraestructura emergente, todavía hay mucha investigación y trabajo por hacer, y hay muchas áreas que este artículo no cubrió. Si estás interesado en algún tema de investigación relacionado, por favor contacta a Chloe.

Un gran agradecimiento a Severus y Jiayipor sus comentarios perspicaces y retroalimentación sobre este artículo.

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