Comprender la modularidad en un solo artículo: soluciones conectables a los cuellos de botella del rendimiento de la cadena de bloques

Escrito por: @crepusculo_momo

Mentor: @CryptoScott_ETH

Resumen

1. Cadenas de bloques monolíticas Son conocidos por su exhaustividad, asumiendo de forma independiente todos los aspectos de la red, desde el almacenamiento de datos hasta la verificación de transacciones, etc. Cadenas de bloques modulares, Al separar las diferentes funciones de las cadenas de bloques en módulos independientes, se puede proporcionar soporte de rendimiento y una experiencia de usuario fluida para funciones específicas, resolviendo así el problema del triángulo imposible hasta cierto punto.

2. Como la primera plataforma blockchain que admite contratos inteligentes, Etereum proporciona un terreno fértil para el diseño modular. Con el desarrollo de la tecnología blockchain, El ecosistema Bitcoin También ha comenzado a explorar la posibilidad de modularización añadiendo nuevos módulos para lograr funciones más avanzadas, como una mejor protección de la privacidad, un procesamiento de transacciones más eficiente o funciones mejoradas de contratos inteligentes.

3. La tecnología modular representa una forma más basada en el alma. idea de producto enchufable En el futuro, surgirán soluciones de cadena de bloques más flexibles y personalizables, y se podrán conectar y desconectar fácilmente diversos servicios y funciones como si fueran bloques de Lego. Esta flexibilidad permite a los desarrolladores crear e implementar rápidamente soluciones de cadena de bloques en función de las necesidades de escenarios de aplicación específicos.

1. ¿Qué es una blockchain modular?

Fuente: Celestia.org

Cuando hablamos de blockchain modular, primero debemos entender el concepto de Cadena de bloques monolítica . Las cadenas monolíticas, como Bitcoin y Ethereum, son conocidas por su amplitud y se encargan de todos los aspectos de la red, desde el almacenamiento de datos hasta la verificación de transacciones y la ejecución de contratos inteligentes. En este proceso, la cadena monolítica desempeña el papel de generalista y participa en todos los aspectos.

Tomando Ethereum como ejemplo, una única cadena de bloques madura generalmente se puede dividir en cuatro arquitecturas:

• Capa de ejecución

• Capa de asentamiento

• Capa de disponibilidad de datos

• Capa de consenso

La siguiente figura explica en detalle el papel de cada capa de la arquitectura comparando la contabilidad en la cadena de bloques con un juego de pelota:

A través de esta analogía, podemos entender más claramente cómo funcionan juntas las distintas arquitecturas de blockchain. La blockchain monolítica consiste en concentrar todas las funciones en la misma cadena para su ejecución, mientras que cadena de bloques modular es un nuevo tipo de arquitectura de cadena de bloques que descompone el sistema de cadena de bloques en múltiples componentes o capas especializadas, cada una de las cuales es responsable de manejar tareas específicas como el consenso, la disponibilidad de datos, la ejecución y la liquidación. La cadena de bloques modular es como un grupo de especialistas que se centran en la minería profunda y la innovación tecnológica en sus respectivos campos. Este enfoque permite que las cadenas de bloques modulares brinden un excelente rendimiento y experiencia de usuario en funciones específicas. Por ejemplo, pueden proporcionar velocidades de procesamiento de transacciones más rápidas a un menor costo.

En términos de arquitectura de nodos Las cadenas monolíticas dependen de nodos completos, que deben descargar y procesar una copia de todos los datos de la cadena de bloques. Esto no solo impone grandes exigencias en cuanto a recursos de almacenamiento y computación, sino que también limita la velocidad a la que la red puede expandirse. Por el contrario, las cadenas de bloques modulares utilizan un diseño de nodo ligero que solo procesa la información del encabezado del bloque, lo que mejora significativamente la velocidad de las transacciones y la eficiencia de la red.

Una ventaja importante de las cadenas de bloques modulares es su flexibilidad y colaboración. Permiten externalizar funciones no esenciales a otros expertos, formando una sinergia y logrando una mejora significativa en el rendimiento general. Esta filosofía de diseño es similar a los bloques de Lego, permitiendo a los desarrolladores combinar libremente diferentes módulos según los requisitos del proyecto para crear diversas soluciones. Aunque las cadenas monolíticas tienen ventajas en control global, seguridad y estabilidad, también enfrentan desafíos en escalabilidad, dificultad de actualización y adaptación a nuevas necesidades. Las cadenas de bloques modulares destacan por su alta flexibilidad y capacidad de personalización, simplificando el proceso de creación y optimización de nuevas cadenas de bloques.

Sin embargo, la cadena de bloques modular también enfrenta sus propios desafíos. Su arquitectura compleja aumenta la carga de trabajo de los desarrolladores en el diseño, desarrollo y mantenimiento. Como tecnología emergente, la cadena de bloques modular aún no ha sido sometida a pruebas de seguridad exhaustivas ni a la prueba de las fluctuaciones del mercado, y su estabilidad y seguridad a largo plazo aún necesitan más verificación.

2. ¿Por qué necesitamos una cadena de bloques modular?

¿Por qué la tecnología modular de cadenas de bloques ha recibido tanta atención y se ha predicho que será una tendencia futura? Esto está estrechamente relacionado con la famosa teoría del triángulo imposible en el campo de las cadenas de bloques.

Fuente: chainlink

El triángulo imposible de blockchain se refiere a la dificultad de una red blockchain para lograr condiciones óptimas en los tres atributos fundamentales de seguridad, descentralización y escalabilidad al mismo tiempo.

• Escalabilidad Se centra en la capacidad de las redes para gestionar una gran cantidad de transacciones y su capacidad para mantener un funcionamiento eficiente y de bajo coste a medida que aumenta el número de usuarios y transacciones. Normalmente se mide en TPS (transacciones por segundo) y latencia (el tiempo que tarda una transacción en confirmarse).

• Seguridad Se refiere al costo y la dificultad de proteger la red blockchain de ataques. Por ejemplo, el mecanismo POW de Bitcoin requiere que los atacantes tengan más del 51% de la potencia de cómputo de toda la red, mientras que el mecanismo POS de Ethereum requiere que más de ⅓ de los nodos coludan.

• Descentralización describe que el funcionamiento de la red no depende de un único nodo central, sino que se distribuye entre muchos nodos. Cuantos más nodos haya y más amplia sea la distribución geográfica, mayor será el grado de descentralización de la red.

La idea central del triángulo imposible es que es difícil para un sistema blockchain lograr lo mejor de las tres características. Por ejemplo, entre muchas cadenas públicas, Bitcoin y Ethereum tienen un desempeño sobresaliente en descentralización y seguridad debido a su amplia distribución de nodos y a su número suficiente de nodos. Sin embargo, sacrifican un cierto grado de escalabilidad, lo que resulta en velocidades de transacción más lentas y tarifas de transacción más altas: el tiempo de bloque de Bitcoin es de aproximadamente 10 minutos, el TPS de Ethereum es de aproximadamente 13 y, cuando el volumen de transacciones aumenta, las tarifas de transacción de Ethereum pueden llegar a ser de cientos de dólares.

En este contexto surgió la tecnología modular de cadenas de bloques, que resuelve los problemas de escalabilidad y costes de transacción de las cadenas públicas tradicionales asignando distintas funciones a módulos especializados. Por ejemplo, la Lightning Network de Bitcoin y la tecnología Rollup de Ethereum son manifestaciones del pensamiento modular.

La ventaja de la blockchain modular reside en su arquitectura en capas, que permite optimizar cada capa para necesidades específicas. La capa de datos puede centrarse en el almacenamiento y la verificación de datos, mientras que la capa de ejecución puede manejar la lógica de los contratos inteligentes. Esta separación no solo mejora el rendimiento y la eficiencia, sino que también promueve la interoperabilidad entre diferentes cadenas de bloques, proporcionando una base para construir un ecosistema abierto e interconectado.

En resumen, la tecnología blockchain modular ofrece una nueva forma de resolver las limitaciones de las cadenas públicas tradicionales. Logra una mayor escalabilidad y menores costos de transacción, manteniendo al mismo tiempo la descentralización y la seguridad, lo que tiene una importancia de largo alcance para la aplicación generalizada y el desarrollo a largo plazo de la tecnología blockchain.

3. Análisis de proyectos de vías de blockchain modulares

Las cadenas de bloques modulares se pueden dividir en diferentes tipos según sus características arquitectónicas. Entre estos tipos, la capa de disponibilidad de datos y la capa de consenso suelen diseñarse como un todo unificado debido a su estrecha interdependencia. Esto se debe a que cuando un nodo recibe datos de transacciones, generalmente también determina el orden de las transacciones, que es el núcleo de la seguridad e inmutabilidad de la cadena de bloques.

Basándonos en este principio de diseño, podemos entender diferentes proyectos de blockchain modular desde tres aspectos: capa de ejecución, capa de disponibilidad de datos, capa de consenso y capa de liquidación.

3.1 Capa de ejecución

La tecnología de capa 2, como extensión de la capa de ejecución en la arquitectura de la cadena de bloques, es una manifestación del concepto de cadena de bloques modular. Su objetivo es mejorar la escalabilidad de la cadena principal mediante la creación de redes, sistemas o tecnologías fuera de la cadena de bloques sobre la cadena de bloques subyacente.

Las soluciones de capa 2 permiten un procesamiento de transacciones más rápido y rentable, manteniendo al mismo tiempo la seguridad y la descentralización de la cadena de bloques subyacente. Según el panel de control de dune creado por @0x ning, se puede ver que el gas promedio consumido por la verificación y liquidación de capa 2 en el ecosistema Ethereum es inferior a 10%, lo que ahorra en gran medida los costos de transacción de los usuarios.

Fuente: https://dune.com/0xning/ethereum-gas-war

La tecnología Rollup es actualmente la solución más utilizada para la capa 2. Su concepto central es la ejecución fuera de la cadena y la verificación dentro de la cadena. Realiza cálculos y otras tareas fuera de la cadena y luego carga los datos de las llamadas a la red principal.

Ejecución fuera de la cadena

En el modelo Rollup, las transacciones se ejecutan fuera de la cadena y la cadena de bloques subyacente solo es responsable de verificar las pruebas de las transacciones en los contratos inteligentes y de almacenar los datos de las transacciones sin procesar. Este diseño reduce significativamente la carga computacional de la cadena principal y reduce los requisitos de almacenamiento, lo que permite un procesamiento de transacciones más eficiente.

Para reducir aún más los costos, Rollup utiliza tecnología de empaquetado de transacciones. Se puede comparar con la contenedorización de mercancías en logística. Enviar cada artículo por separado implicará costos de envío elevados. La tecnología Rollup reduce significativamente el costo de cada transacción al empaquetar varias transacciones juntas y solo requerir un transporte.

Verificación en cadena

La verificación en cadena es clave para la seguridad de las redes de Capa 2. Las redes de Capa 2 deben proporcionar pruebas criptográficas para resolver posibles desacuerdos en la cadena de bloques subyacente. Actualmente, los dos mecanismos de prueba más comunes son la prueba de fraude y la prueba de validez, que respaldan los Optimistic Rollups y los ZK Rollups respectivamente.

Pruebas de fraude para los rollups optimistas

Optimistic Rollups adopta un supuesto optimista de que todas las transacciones son válidas de forma predeterminada a menos que haya evidencia clara de un error. Este modelo se basa en pruebas de error (pruebas de fraude) durante el período de impugnación, y cualquier participante de la red puede presentar pruebas para impugnar el estado del contrato inteligente, lo que garantiza la imparcialidad y la transparencia de la red.

Según datos de L2 BEAT, actualmente hay 16 Layer 2 que utilizan el mecanismo Optimistic Rollups, como son: Arbitrum, OP, Base, Blast, etc.

Fuente: l2 beat.com

Prueba de validez de los rollups de ZK

A diferencia de Optimistic Rollups, ZK Rollups adopta un enfoque más cauteloso, ya que requiere que se demuestre que todas las transacciones son válidas antes de ser aceptadas. Este mecanismo de prueba es similar a un proceso de verificación, que garantiza que cada transacción y cálculo en la red de Capa 2 sea preciso. En resumen, la prueba de validez es la piedra angular de ZK-Rollups, que requiere que cada lote de transacciones esté acompañado de las pruebas correspondientes, lo que garantiza que los contratos inteligentes en la cadena de bloques subyacente puedan verificar y aprobar los cambios de estado. Para los nodos de verificación, ZK Rollups proporciona un mecanismo de liquidación sin errores porque cada transacción debe pasar una estricta verificación de validez.

Según datos de L2 BEAT, actualmente hay 11 Layer 2 que utilizan el mecanismo ZK Rollups, como Linea, Starknet, zkSync, etc.

Fuente: l2 beat.com

3.2 Capa de disponibilidad de datos y capa de consenso

3.2.1 Celestia

Como pionero en el campo de la cadena de bloques modular, Celestia es esencialmente una capa de disponibilidad de datos que proporciona una base sólida para el desarrollo de aplicaciones descentralizadas y acumulaciones. Al implementar la capa de disponibilidad de datos y la capa de consenso de Celestia, los desarrolladores de aplicaciones pueden centrarse en optimizar la lógica de ejecución y dejar la complejidad de la disponibilidad de datos y los mecanismos de consenso en manos de Celestia.

El diseño arquitectónico de Celestias ofrece una variedad de soluciones para la expansión modular. Su arquitectura incluye principalmente los siguientes tres tipos:

1. Acumulación soberana Celestia proporciona la capa de disponibilidad de datos y la capa de consenso, mientras que la capa de liquidación y la capa de ejecución son implementadas independientemente por sus respectivas cadenas soberanas.

2. Acumulación de liquidación ( como el proyecto Cevmos): Basado en la capa de consenso y DA proporcionada por Celestia, Cevmos proporciona servicios de capa de liquidación, mientras que la cadena de aplicaciones asume el rol de la capa de ejecución.

3. Celestio :La capa de disponibilidad de datos está administrada por Celestia, la capa de consenso y la capa de liquidación dependen de la poderosa red de Ethereum, y la cadena de aplicaciones continúa enfocándose en la capa de ejecución.

Celestia utiliza una serie de tecnologías innovadoras para reducir significativamente los costos de almacenamiento de datos y optimizar la eficiencia del almacenamiento.

Tecnología de codificación por borrado

Una de las innovaciones de Celestia es la aplicación de códigos de borrado. En el artículo Data Availability Sampling and Fraud Proofs, coescrito por Mustafa Albasan (uno de los fundadores de Celestia) y Vitalik Buterin, se propone una nueva idea arquitectónica, es decir, los nodos completos son responsables de la producción de bloques, mientras que los nodos ligeros son responsables de la verificación de bloques. La tecnología de código de borrado introduce redundancia durante la transmisión de datos para garantizar que el bloque de datos original se pueda restaurar por completo incluso en el caso de una pérdida de datos de hasta 50%.

Este mecanismo significa que, para garantizar la disponibilidad de 100% de los datos de los bloques, los productores de bloques solo necesitan publicar 50% de los datos de los bloques en la red. Si un productor malintencionado intenta manipular 1% de los datos de los bloques, en realidad necesita manipular 50% de los datos en su totalidad, lo que aumenta enormemente el costo del actor malintencionado.

Muestreo de disponibilidad de datos

Celestia resuelve el problema de escalabilidad de la cadena de bloques mediante la introducción de la tecnología de muestreo de disponibilidad de datos (DAS). El flujo de trabajo de DAS incluye los siguientes pasos clave:

1. Muestreo aleatorio :Los nodos ligeros realizan múltiples rondas de muestreo aleatorio en datos de bloques, solicitando solo una pequeña porción de los datos de bloques cada vez.

2. Aumente gradualmente la confianza :A medida que un nodo ligero completa más rondas de muestreo, su confianza en la disponibilidad de datos aumenta gradualmente.

3. Alcanzando el umbral de confianza :Una vez que un nodo de luz alcanza un nivel de confianza preestablecido (como 99%) a través del muestreo, considera que los datos del bloque están disponibles.

Este mecanismo permite que los nodos ligeros verifiquen la disponibilidad de los datos de los bloques sin descargarlos en su totalidad, lo que garantiza la integridad y disponibilidad de los datos de la cadena de bloques. Celestia se centra en proporcionar disponibilidad de datos en lugar de estado de ejecución, lo que mejora la productividad de los bloques. Cada bloque tiene más espacio y puede albergar más datos muestreados, lo que mejora significativamente las TPS (transacciones por segundo).

3.2.2 Capa propia

EigenDA es un servicio de disponibilidad de datos seguro, de alto rendimiento y descentralizado, y es el primer servicio de verificación activa (AVS) lanzado en EigenLayer. AVS puede entenderse como un operador de nodo, que es parte de los miles de operadores de nodos en Ethereum. Sobre la base de su trabajo principal (responsable de la verificación del consenso de Ethereum), asumen un trabajo privado adicional (servir a Rollup y otras redes con requisitos de verificación de consenso) para obtener ingresos adicionales. Con el aumento en el número de re-staking de Ethereum y más AVS que se unen al ecosistema de EigenLayer en el futuro, los Rollup pueden obtener costos de transacción más bajos y una mayor capacidad de composición de seguridad en el ecosistema de EigenLayer.

EigenLayer es un protocolo de re-staking basado en Ethereum. Utiliza a los stakers de la capa de consenso de Ethereum como validadores, lo que utiliza parte de la seguridad de Ethereum para evitar el riesgo de confianza de los proveedores de servicios centralizados o de sus propios tokens, reduciendo así el umbral de desarrollo para otros proyectos. Al mismo tiempo, también mejora la red de confianza de Ethereum y aumenta el valor y la influencia de Ethereum.

En términos de arquitectura, EigenDA utiliza tecnología ZK para verificar los datos de estado enviados por la Capa 2, y la red EigenDA, cuya seguridad de consenso está garantizada por el Resttaking de ETH, es responsable de la finalidad. Finalmente, los datos de estado de la Capa 2 se envían y guardan en la red principal de Ethereum. Por lo tanto, EigenDA es equivalente a un subcontratista para la verificación y la finalidad del servicio DA de la red principal de Ethereum, en lugar de un competidor como Celestia.

3.2.3 Aprovechar

Avail es un proyecto de blockchain modular anunciado por el equipo de Polygon en junio de 2023. Se separó de Polygon en marzo de este año y funcionó como una entidad independiente. Avail se está ejecutando actualmente en la red de prueba y acaba de completar una ronda de financiación de Serie A de $43 millones liderada por Dragonfly y Cyber Fund.

La arquitectura central de Avail se compone principalmente de tres partes: Avail DA, Avail Nexus y Avail Fusion. Avail DA es una capa de disponibilidad de datos modular que proporciona servicios de DA para varias cadenas de bloques, al igual que Celestia. Avail Nexus es un protocolo de mensajería entre cadenas estandarizado, similar al protocolo Cosmos IBC, que proporciona una interoperabilidad igualitaria entre varias cadenas cruzadas. Avail Fusion introduce un consenso de POS de compromiso de múltiples activos, con el objetivo de proporcionar garantías de consenso seguras para toda la red Avail.

En términos de tecnología, Avail DA utiliza compromisos polinomiales de Kate para evitar pruebas de fraude, no necesita asumir que la mayoría de los nodos son honestos y no depende de que haya nodos completos para que los datos estén disponibles. Esto es diferente de la arquitectura de Celestia, que se basa en pruebas de fraude, por lo que existe una diferencia esencial entre ambos a nivel técnico.

Con la aparición de proyectos de blockchain de disponibilidad de datos modulares como Celestia y Avail, la guerra de DA modular se volverá cada vez más intensa y la funcionalidad de Ethereum como capa de DA también se desviará. En el futuro, es muy probable que exista un panorama de competencia fuerte entre uno y muchos superpoderes.

3.3 Capa de asentamiento

3.3.1 Dinámica

Dymension es una plataforma modular de cadena de bloques basada en Cosmos que proporciona un marco conciso para el desarrollo de RollApp a través de una tecnología de acumulación de escalabilidad incorporada. En la arquitectura de Dymension, los desarrolladores pueden centrarse en la implementación de la lógica empresarial y utilizar el kit de desarrollo de Rollup (RDK) y una capa de liquidación dedicada para implementar rápidamente Rollups para aplicaciones específicas.

La arquitectura de Dymension consta de dos componentes principales: RollApp y Dymension Hub.

RollApp es una fusión de Rollup y App. Es una cadena de bloques modular de alto rendimiento dedicada a aplicaciones específicas en Dymension. RollApp se puede presentar en muchas formas, incluidas, entre otras, soluciones de capa 2 dedicadas para aplicaciones descentralizadas como plataformas DeFi, juegos Web3, mercados de comercio de NFT, etc.

En RollApp, el secuenciador desempeña un papel fundamental en la verificación, clasificación y procesamiento de transacciones locales. Una vez que se empaqueta el bloque, los datos se pasan al nodo completo del par y se publican en la cadena en la red de disponibilidad de datos seleccionada por RollApp, como Celestia. Después de recibir una respuesta de Celestia, el secuenciador envía su raíz de estado al concentrador Dymension para la formación y liquidación del consenso.

Como centro de todo el ecosistema, Dymension Hub asume las funciones de capa de consenso y capa de liquidación. Recibe la raíz de estado de RollApp y proporciona servicios de confirmación y liquidación de transacciones finales para RollApps.

A través de este diseño, Rollup puede delegar las tareas de consenso y liquidación a Dymension Hub, y delegar las tareas de almacenamiento y verificación de datos a redes DA como Celestia. De esta manera, Rollup puede compartir la seguridad económica de estas dos redes mientras se enfoca en mejorar la eficiencia de ejecución y la experiencia de usuario de la propia aplicación.

3.3.2 Cevmos

Cevmos, cuyo nombre combina Celestia, EVMos y CosmOS, tiene como objetivo proporcionar una capa de liquidación para acumulaciones compatibles con EVM.

Dado que Cevmos es en sí mismo un rollup, todos los rollups creados sobre él se denominan colectivamente rollups de liquidación. Cada rollup vuelve a implementar los contratos y aplicaciones de rollup existentes en Ethereum a través de un puente de confianza bidireccional minimizado con el rollup de Cevmos, lo que reduce la carga de trabajo de la migración. Los rollups en Cevmos publicarán datos en Cevmos, que luego agrupa los datos y los publica en Celestia. Al igual que Ethereum, Cevmos realizará pruebas de rollup como una capa de liquidación.

4. Blockchain modular en el ecosistema de Bitcoin

Con el efecto de creación de riqueza de inscripción que trajo consigo el protocolo Ordinals y la aprobación del ETF de Bitcoin, múltiples factores favorables han convergido para inyectar nueva vitalidad al ecosistema de Bitcoin. La atención de los mercados se ha visto rápidamente atraída por el ecosistema de Bitcoin, y los fondos de inversores institucionales también han invertido en este campo, mostrando su confianza y expectativas en el desarrollo futuro del ecosistema de Bitcoin.

En este contexto, la tecnología de capa 2 de Bitcoin está en auge y están surgiendo numerosas soluciones técnicas que forman un ecosistema tecnológico diversificado y vibrante. Han surgido diversas soluciones innovadoras que promueven conjuntamente la expansión y la optimización de la red de Bitcoin.

Aunque la industria aún no ha llegado a un consenso unificado sobre la definición precisa de Bitcoin Layer 2, este artículo se basará en el concepto de la cadena de bloques modular de Ethereum y explorará la posibilidad y los métodos de construir Bitcoin Layer 2 desde una perspectiva modular.

4.1 ¿Por qué Bitcoin necesita modularidad?

La red Ethereum es conocida por su funcionalidad de contrato inteligente Turing-completo, que puede almacenar y verificar estados históricos, lo que permite el desarrollo de aplicaciones descentralizadas complejas (DApps). En cambio, la red Bitcoin es una red sin contrato inteligente y sin estado, y sus imperfecciones en el diseño del sistema se deben principalmente a dos aspectos:

1. Limitaciones del sistema de cuentas UTXO

En el mundo blockchain, existen dos formas principales de mantener registros: el modelo de cuenta/saldo y el modelo UTXO. El modelo UTXO que utiliza Bitcoin contrasta marcadamente con el modelo de cuenta/saldo que utiliza Ethereum.

En el sistema Bitcoin, aunque los usuarios ven los saldos de las cuentas en sus billeteras, de hecho, el sistema Bitcoin diseñado por Satoshi Nakamoto no incluye el concepto de saldo. El llamado saldo de Bitcoin es en realidad un concepto derivado de la aplicación de billetera basada en UTXO. UTXO significa salida de transacción no gastada, que es el núcleo de la generación y verificación de transacciones de Bitcoin. Cada transacción de Bitcoin consta de entradas y salidas. Cada transacción consume (gasta) una o más entradas y genera nuevas salidas. Estas salidas recién generadas se convierten entonces en nuevas UTXO, a la espera de ser consumidas por futuras transacciones.

Como arquitectura técnica minimalista para la transferencia y liquidación de activos, el modelo UTXO es difícil de ampliar para admitir funciones complejas como los contratos inteligentes.

2. Lenguajes de programación que no son Turing-completos

El lenguaje de programación de Bitcoin no admite todos los tipos de cálculos y no es completo en términos de Turing debido a la falta de bucles y declaraciones de control condicional. Si bien esta característica ayuda a reducir los ataques de piratas informáticos y a mejorar la seguridad de la red, también limita la capacidad de Bitcoin para ejecutar contratos inteligentes complejos.

Debido al diseño imperfecto del sistema Bitcoin, necesita depender de una expansión modular externa para funciones más complejas. En este sentido, la demanda de modularización de Bitcoin es indudablemente más urgente que la de Ethereum. La capa de ejecución, la capa de disponibilidad de datos, la capa de consenso y la capa de interoperabilidad entre cadenas en su ecosistema deben encapsularse y expandirse de manera modular.

4.2 Análisis de proyectos modulares en el ecosistema Bitcoin

4.2.1 Capa de ejecución – Capa 2 de Bitcoin

Esmerejón

Merlin Chain actualmente tiene el TVL más alto en el segmento de capa 2 de Bitcoin, alcanzando miles de millones de dólares, y se puede decir que es el proyecto más atractivo en el ecosistema de Bitcoin. Como red de capa 2 de Bitcoin, Merlin Chain admite una variedad de activos nativos de Bitcoin y también es compatible con EVM, lo que demuestra su doble consideración del ecosistema de Bitcoin y el ecosistema de Ethereum.

Fuente: https://defillama.com/chain/Merlin

La funcionalidad de Merlin gira en torno a las redes ZK-Rollup, las redes de oráculos descentralizados y la prevención de fraude en cadena.

Red ZK-Rollup

En el corazón de ZK-Rollups se encuentra el uso de pruebas de conocimiento cero, un método criptográfico que permite a una parte (el demostrador) demostrar a otra parte (el verificador) que una declaración es correcta sin revelar ninguna información más que demostrar que la declaración es correcta.

Merlin Chain procesa y calcula transacciones fuera de la cadena para evitar tarifas elevadas y congestión de la red en la red Bitcoin. Al mismo tiempo, ZK-rollup puede comprimir múltiples pruebas de transacciones en lotes, y la cadena principal de Bitcoin solo necesita verificar una única prueba que empaqueta múltiples transacciones, lo que reduce en gran medida la carga de trabajo de la cadena principal y mejora la eficiencia de las transacciones.

Red Oracle descentralizada

La red descentralizada de oráculos de Merlins es equivalente al papel del DAC (Comité de Disponibilidad de Datos) para verificar y garantizar que el clasificador haya publicado de manera veraz los datos completos de DA fuera de la cadena. La descentralización de la red de oráculos radica en el hecho de que adopta la forma de POS. Cualquiera que prometa suficientes activos puede ejecutar un nodo de oráculo. Este mecanismo de promesa es muy flexible y admite activos como BTC y MERL, así como promesas de proxy similares a Lido.

Prevención del fraude en cadena

Merlin introdujo la idea de BitVM y también adoptó el mecanismo optimista ZK-Rollup. Se puede entender simplemente como asumir que todas las pruebas ZK son confiables y solo castigar al operador cuando ocurre un error. Debido a que la verificación se lleva a cabo en la red principal de Bitcoin, en la cadena de Bitcoin, debido a limitaciones técnicas, es imposible verificar completamente la prueba ZK, y solo se puede verificar un cierto paso del proceso de cálculo de la prueba ZK en circunstancias especiales. Por lo tanto, las personas solo pueden optar por señalar que hay un error en un cierto paso de cálculo de ZKP durante el proceso de verificación fuera de la cadena y desafiarlo mediante una prueba de fraude.

4.2.2 Capa de disponibilidad de datos Capa de consenso

Red B²

B² Network adopta un diseño modular, en el que la capa Rollup (ZK-Rollup) es responsable de la ejecución, la capa de disponibilidad de datos (B² Hub) es responsable del almacenamiento de datos y los nodos B² realizan la verificación fuera de la cadena. La capa de liquidación final es la red principal de Bitcoin.

La capa ZK-Rollup de B² Networks utiliza la solución zkEVM, que es responsable de ejecutar transacciones de usuarios dentro de la red de segunda capa y generar las pruebas relacionadas. La capa Rollup es responsable de enviar y procesar las transacciones de usuarios, mientras que la capa DA es responsable de almacenar copias de los datos agregados y verificar las pruebas de conocimiento cero relacionadas.

Fuente: https://docs.bsquared.network

B² Hub es una red DA construida fuera de la cadena que admite el muestreo de datos y se considera pionera en soluciones de expansión modular de Bitcoin. B² Hub se basa en las ideas de diseño de Celestia e introduce la tecnología de muestreo de datos y codificación de borrado para garantizar que los nuevos datos se puedan distribuir rápidamente a muchos nodos externos y minimizar el riesgo de retención de datos. Además, el Committer en B² Hub carga el índice de almacenamiento y el hash de datos de DA a la cadena de Bitcoin para acceso público.

Fuente: https://blog.bsquared.network

Según el plan futuro de B² Network, se espera que el B² Hub compatible con EVM se convierta en la capa de verificación fuera de la cadena y la capa DA de múltiples Capas 2 de Bitcoin, formando una capa de extensión funcional fuera de la cadena de Bitcoin. Dado que Bitcoin en sí mismo no puede soportar muchos escenarios de aplicación, el método de construir una capa de extensión funcional fuera de la cadena se convertirá en un fenómeno cada vez más común en el ecosistema de Capa 2.

Como la primera capa DA modular de terceros de Bitcoin, B² Hub puede ayudar a otras capas 2 de Bitcoin a utilizar la cadena principal de Bitcoin como capa de liquidación final y heredar la seguridad de Bitcoin, lo que favorece la expansión de la red de Bitcoin y la mejora de la diversidad de sus aplicaciones.

5. Conclusión

El lema Modular is the future está pasando de ser una idea a convertirse en realidad. La tecnología blockchain modular, con su flexibilidad y escalabilidad, proporciona una base sólida para construir la próxima generación de aplicaciones descentralizadas. Esta tecnología permite a los desarrolladores seleccionar y combinar diferentes módulos según las necesidades específicas, creando así soluciones blockchain más eficientes, seguras y fáciles de mantener.

El auge de las cadenas de bloques modulares representa un enfoque de productos conectables más basado en el alma. En este enfoque, la cadena de bloques ya no se considera un sistema cerrado, sino una plataforma abierta y escalable donde se pueden conectar y desconectar fácilmente diversos servicios y funciones como bloques de Lego. Esta flexibilidad permite a los desarrolladores crear e implementar rápidamente soluciones de cadena de bloques en función de las necesidades de escenarios de aplicación específicos.

La tecnología modular, que se originó en el ecosistema Ethereum y luego se introdujo en el ecosistema Bitcoin, se ha utilizado en varios ámbitos de la industria de las criptomonedas. Por ejemplo, Chromia, una cadena pública modular que utiliza tecnología de bases de datos relacionales, coopera con varios juegos como My Neighbor Alice y Chain of Alliance en el campo de los juegos; en el ámbito de RWA, Chromia creó el Ledger Digital Asset Protocol, que ha sido adoptado por varios proyectos. En el campo de la IA, CARV se centra en la construcción de una capa de datos modular para IA y juegos Web3, y garantiza la privacidad y la seguridad durante el procesamiento de datos mediante el uso de tecnologías como el entorno de ejecución confiable (TEE) y la prueba de conocimiento cero.

A medida que la tecnología de cadena de bloques modular continúa madurando y sus áreas de aplicación se expanden, tenemos razones para creer que esta tecnología traerá más posibilidades innovadoras a todos los ámbitos de la vida. Desde el nacimiento de Bitcoin hasta la aplicación generalizada de la cadena de bloques modular en la actualidad, hemos sido testigos de cómo la tecnología de cadena de bloques ha evolucionado desde una única aplicación de moneda digital a un ecosistema que admite aplicaciones complejas y diversas. En el futuro, la cadena de bloques modular continuará promoviendo el progreso tecnológico y sentará las bases para construir un mundo digital más abierto, flexible y seguro.

Referencias:

【1】 https://www.panewslab.com/zh/articledetails/qn9zbgmj.html

【2】 https://www.chaincatcher.com/article/2115788

【3】 https://celestia.org/what-is-celestia/

【4】 https://paragraph.xyz/@tokensightxyz/eigenda-a-cryptoeconomic-analysis

【5】 https://research.web3caff.com/zh/archives/14476?ref=1ref=852

【6】 https://docs.bsquared.network/architecture

【7】 https://web3caff.com/zh/archives/89022

【8】 https://blog.chain.link/blockchain-scalability-approaches-zh/#post-title

【9】 https://web3caff.com/zh/archives/33958

【10】 https://web3caff.com/zh/archives/90232

【11】 https://www.theblockbeats.info/news/50536

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