Avances y desafíos de la tecnología de Cadena de bloques

La tecnología de la cadena de bloques ha avanzado significativamente desde el nacimiento de Bitcoin. Con la aparición de nuevos escenarios de aplicación como los juegos y los NFT, la industria está explorando constantemente formas de mejorar la eficiencia técnica, especialmente en el manejo de altas cargas y en la provisión de latencias en tiempo real. Las cadenas de bloques L1 enfrentan dos grandes desafíos principales: primero, la necesidad de lograr un alto rendimiento mientras se mantiene una baja latencia, y segundo, garantizar la estabilidad a largo plazo del protocolo de consenso. Al abordar estos desafíos, también se debe mantener la descentralización mediante la participación dinámica y la reconfiguración de los nodos de validación.

Una forma de lograr un alto rendimiento es utilizando un protocolo de consenso basado en DAG. Estos protocolos permiten que la Cadena de bloques procese simultáneamente una gran cantidad de transacciones, siendo muy adecuados para escenarios de aplicación como juegos y NFT. Sin embargo, los protocolos basados en DAG pueden causar retrasos de varios segundos, lo que implica un costo temporal alto para transferencias normales o acciones en juegos.

Por otro lado, los protocolos sin consenso muestran un gran potencial para reducir la latencia y escalar. Estos protocolos eliminan la necesidad de consenso, permitiendo el procesamiento rápido de transacciones sin la necesidad de un orden total de transacciones independientes procesadas en paralelo. Sin embargo, están limitados a una clase de operaciones simples de cadena de bloques restringidas, lo que limita los contratos inteligentes que se pueden implementar, y la reconfiguración de un conjunto de validadores en constante cambio puede ser un desafío.

A pesar de que estos métodos tienen potencial, actualmente se encuentran principalmente en la fase de investigación académica y aún no se han aplicado ampliamente en entornos de producción. Hay un nuevo protocolo que combina el consenso basado en DAG y métodos sin consenso para lograr lo mejor de ambos mundos: retrasos en milisegundos y un rendimiento continuo de miles de transacciones por segundo. Este protocolo logra ambas tareas y mantiene la capacidad de expresar contratos complejos sobre objetos compartidos, generar puntos de control y reconfigurar el conjunto de validadores a lo largo del tiempo.

Método híbrido innovador

Este nuevo protocolo adopta un enfoque único que combina los dos métodos mencionados anteriormente. Para garantizar la seguridad de las operaciones sobre activos (objetos poseídos) que pertenecen a un único propietario, el sistema utiliza un protocolo de transmisión consistente entre los validadores, lo que resulta en una latencia inferior a la del consenso. El protocolo se basa únicamente en el consenso para gestionar contratos inteligentes complejos que se ejecutan sobre objetos compartidos, es decir, objetos que cualquier usuario puede modificar. También admite operaciones de mantenimiento de la red, como la definición de puntos de control y la reconfiguración de validadores. Al manejar transacciones en un entorno bizantino replicado, esta estrategia novedosa ofrece un enfoque que satisface ambas necesidades.

Proceso de procesamiento de transacciones

En este nuevo protocolo, los usuarios que poseen claves privadas crean y firman transacciones de usuario para cambiar los objetos que poseen, o una combinación de los objetos que poseen y los objetos compartidos. Las transacciones se envían a cada nodo de verificación, los nodos de verificación realizan una serie de comprobaciones de validez y seguridad, firman la transacción y devuelven la transacción firmada al cliente. El cliente recopila las respuestas de la gran mayoría de los nodos de verificación para formar un certificado de transacción, en este momento la transacción puede considerarse irreversible.

Una vez que el ensamblaje del certificado esté completo, se enviará de vuelta a todos los nodos de validación, que verificarán su validez y confirmarán a los clientes su recepción. Si la transacción involucra objetos exclusivos, el certificado de transacción puede ser procesado y ejecutado de inmediato, sin necesidad de esperar al motor de consenso. Todos los certificados se reenvían al protocolo de consenso basado en DAG. El consenso finalmente produce el orden total de los certificados; los nodos de validación verifican y ejecutan aquellas transacciones que contienen objetos compartidos, y los clientes pueden recopilar las respuestas de la gran mayoría de los nodos de validación, ensamblarlas en un certificado de efecto y usarlo como prueba de liquidación de la transacción. Posteriormente, se forma un punto de control para cada presentación de consenso, que también se utiliza para impulsar el protocolo de reconfiguración.

Otras características importantes

Además del proceso de negociación principal, el protocolo también ofrece muchas facilidades para apoyar la Cadena de bloques de nivel de producción:

1. Implementar el protocolo de puntos de control para generar la historia causal de todas las transacciones en el sistema, utilizada para auditorías completas y mantener los nodos sincronizados.

2. Soporta la reconfiguración al final de cada período, momento en el cual el conjunto de validadores y su poder de voto pueden cambiar.

3. Al final del periodo, desbloquear de forma segura los activos bloqueados por error, minimizando así el daño del fallo.

Este nuevo protocolo ofrece una solución eficiente, segura y flexible para la Cadena de bloques, que se espera impulse la aplicación y el desarrollo de la tecnología de Cadena de bloques en un contexto más amplio.