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Desde la minería al staking: la transición de Ethereum a prueba de participación

Hechos clave:
  • Escalabilidad, seguridad, almacenamiento y sostenibilidad son las promesas de Ethereum 2.0.

  • El replanteo eliminará la necesidad de minar a favor de un sistema centrado en validadores.

La comunidad de Ethereum trabaja en un ambicioso plan con la idea de mejorar la experiencia de sus usuarios, quienes han venido sufriendo por congestión y altas tarifas. El proyecto es un proceso de transición que pretende convertir a su cadena de bloques en una poderosa máquina virtual de procesamiento que han llamado Serenity, aunque popularmente también se conoce como Ethereum 2.0

Tras siete años en continuo desarrollo, la red ha crecido a tal magnitud que se ha quedado corta para la alta demanda de transacciones, incluyendo las más complejas que interactúan con los contratos inteligentes.

Hoy la blockchain de Ethereum procesa entre 3 y 4 veces más transacciones que Bitcoin, aunque con menor seguridad. Sin embargo, todavía no es suficiente para satisfacer los crecientes encargos de los usuarios sin evitar el congestionamiento.

A medida que aumenta la congestión de la red, también se incrementa el valor de las comisiones por transacción, necesarias para que los mineros usen su poder computacional para procesarlas.

Estas tarifas incluso se han convertido en un punto de dolor para los usuarios, como sucedió en septiembre del año pasado cuando Uniswap anunció el lanzamiento de su token de gobernanza UNI. En ese momento, el costo de las comisiones de Ethereum se elevó por los cielos, por lo que muchos usuarios reclamaron soluciones efectivas.

El plan para lograrlo es convertir a la cadena de bloques de Ethereum en una más escalable, mientras mantiene principios fundamentales de su ecosistema, como son la seguridad y la descentralización.

Parte del plan Serenity consiste en aumentar la velocidad de procesamiento de la red, pasando de las 15 transacciones por segundo (TPS) que tramita en la actualidad, a miles de TPS en el futuro.

Para procesar una gran cantidad de datos sin que se recargue ninguna de las partes, el plan contempla dividir toda la carga de información en partes más pequeñas o fragmentos. Lograrlo significará todo un proceso de cambios que incluye un nuevo concepto con respecto a la economía que gira en torno a la seguridad de la red y, a la vez, una migración hacia un ecosistema más sostenible.

Por ello, todo este proceso de transformación implica dejar atrás el algoritmo de consenso de Prueba de Trabajo (PoW) para hacer una transición hacia el mecanismo de Prueba de Participación (PoS).

Significa que Ethereum abandonará la minería. Esto comprende desprenderse del mecanismo que requiere poder computacional para validar transacciones y producir nuevos bloques en la red, para adoptar un protocolo que precisa la posesión de criptomonedas.

En todo caso, esta transición de PoW a PoS no es una idea nueva en Ethereum, por el contrario, es un concepto que se manejaba desde sus inicios, como lo mencionaba, desde entonces, su cofundador Vitalik Buterin.

En todo caso, en los siguientes párrafos desglosaremos todas las fases que componen el proceso de transición que pretende convertir a Ethereum en una red más rápida, segura y barata. Una metamorfosis que ya está en marcha desde el año pasado cuando se activó la Beacon Chain, el nombre con el que se conoce a la blockchain de Ethereum 2.0.

Una a una: las fases que conducen a Ethereum 2.0

Fase 0: encendido de la Beacon Chain para construir la ruta

La fase 0 del plan Serenity se puso en marcha el 1 de diciembre del año pasado, con la activación de la Beacon Chain o cadena de balizas, como lo informó CriptoNoticias en esa oportunidad. Fue en ese momento cuando se dio el primer paso en la ruta hacia la transición del consenso PoW a PoS.

Para entender mejor cómo dio inicio este proceso, podemos señalar que el plan trazado con la Beacon Chain contempla poner en ejecución el protocolo de prueba de participación por separado, pero al mismo tiempo en paralelo con la cadena PoW de Ethereum. Para ilustrarlo, imaginemos que ambas cadenas de bloques (Beacon Chain y cadena principal de Ethereum) son dos aviones que se alinearán en pleno vuelo para transferir carga.

Quiere decir que todo el proceso ocurre sobre la marcha, con la Beacon Chain manteniendo el conjunto de validadores (nuevos protectores de la red) y sus saldos. Esencialmente, esta cadena, administra el nuevo protocolo de prueba de participación.

La activación de la fase 0 dependía de cubrir la cuota de 524.288 ethers (ETH) requeridos en el contrato inteligente correspondiente para el registro de los validadores, es decir, de aquellos que depositaron 32 ETH, que es el requisito para activar su propio nodo de validación.

Cada validador será responsable de almacenar información, procesar transacciones y agregar nuevos bloques a la cadena. Realizar esta tarea, necesaria para mantener el ecosistema seguro, otorga recompensas.

Si un validador no cumple con las reglas establecidas, se le sanciona restando parte o todo su depósito con lo que corre el riesgo de ser eliminado de los registros como validador.

Fase 1: una carga dividida en múltiples vagones de trenes que circulan en paralelo

Como está planificada la hoja de ruta de Ethereum 2.0, la fase 1 debería activarse en algún momento de este año, sin embargo, está sujeta a cambio en función de lo rápido que progrese el trabajo de los desarrolladores.

En sí, la fase 1 se caracteriza por la fragmentación de la red de Ethereum en 64 piezas llamadas shard chains o cadena de fragmentos. Esta división permitirá el procesamiento de múltiples transacciones de manera simultánea.

Como sucede en el presente la cadena de bloques de Ethereum procesa las transacciones que contiene un bloque por vez, mientras el resto se mantiene en espera, lo cual provoca un retraso y acumulación de múltiples transacciones a la espera de confirmación. Para dar alivio a este cuello de botella, en esta fase de la evolución de Ethereum, se producirá la división de grandes porciones de trabajo computacional en piezas más pequeñas con la idea de operar una junto a la otra para ganar velocidad.

En ese sentido, estas shard chains serán las que impulsen la escalabilidad futura en la red, ya que con el procesamiento de bloques en paralelo se aliviará, con mayor velocidad, el cúmulo de transacciones realizadas. Además, con este nuevo sistema, se espera que se reduzcan las comisiones por transacción.

La comunicación entre las shard chains se facilitará a través de los enlaces cruzados que unirán todo el sistema. Son como eslabones transversales que cumplen la función de detectar en qué estado se encuentra cada fragmento para que la cadena seleccione aleatoriamente a los validadores de cada una de estas piezas de datos.

La fase de fragmentación puede asociarse con una estación de tren con una cantidad infinita de vagones. Cada locomotora será una cadena de las 64 shard chains y los vagones serán los fragmentos en los que estarán acumuladas las transacciones.

El siguiente gráfico arroja una imagen que refleja la estructura de Ethereum 2.0, con la Beacon Chain (azul) al centro del ecosistema y alrededor de ella las shard chains (aguamarina). La cadena central se comunicará con las 64 adicionales a través de enlaces cruzados (líneas azules). En amarillo se refleja el nacimiento de cada bloque de fragmentos.

Fase 1.5: fusión entre la cadena a base de PoW con la de PoS

La fase 1.5 representa el momento definitivo en el cual se producirá la fusión (o merge) entre la cadena heredada PoW y la cadena basada en PoS. Para esta etapa del proyecto, la blockchain que emplea la prueba de trabajo se transformará en una de las 64 shard chains para conectar con la Beacon Chain y proporcionar todo el historial que tiene almacenado desde su creación.

Seguidamente, la Beacon Chain administrará y coordinará los validadores y asumirá el rol de piloto del proyecto al conectar con varias cadenas de fragmentos.

Fase 2.0: cadena de bloques estructurada con contratos inteligentes habilitados

Esta fase representa el momento cumbre del plan en el cual la cadena de bloques de Ethereum debe completar su transición y para convertirse en un ecosistema completamente funcional con toda su nueva implementación activada. Para lograrlo, las cadenas de fragmentos también pasarán por su propio proceso de conversión para dejar de ser simples contenedores de datos y convertirse en cadenas estructuradas con la capacidad de soportar contratos inteligentes.

Es por ello que esta etapa marca la introducción de los contratos inteligentes en cada fragmento de la nueva cadena. Asimismo, esta fase introduce el concepto de lo que se llama «entorno de ejecución», que utilizarán los desarrolladores para crear sus propios métodos de procesamiento de transacciones.

Además, en esta fase, la máquina virtual Ethereum, que es responsable de procesar el código de los contratos, será reemplazada por Ethereum Web Assembly (eWASM) que proporcionará ganancias de eficiencia en el procesamiento de transacciones y la ejecución de los contratos.

El rol de la Beacon Chain: el corazón de Ethereum 2.0

Como hemos mencionado, la Beacon Chain desempeña un rol fundamental en el proceso de transformación por el que está atravesando el ecosistema de Ethereum. No solo sirve como base en la transición del protocolo PoW a PoS, sino que también facilitará la comunicación entre las cadenas de fragmentos y los enlaces cruzados.

Por otro lado, la Beacon Chain jugará un papel clave en la coordinación de la fragmentación y la red de validadores. Sin embargo, no será la sustituta de la cadena actual, pues no tendrá vínculo con los contratos inteligentes, aunque posteriormente se transformará en el corazón o en la clave de Ethereum 2.0.

Con cada fase, esta Beacon Chain asumirá el desafío o la nueva forma de mantener a Ethereum seguro. Como primer paso, implica depositar 32 ETH en el contrato inteligente correspondiente para activar el software de validación a todo al que presente una prueba de participación en ETH.

Más adelante también será responsable de designar validadores al azar para verificar la cadena de fragmentos. Esto porque las cadenas fragmentadas solo podrán ingresar de manera segura al ecosistema Ethereum estableciendo un mecanismo de consenso que será asegurada por la Beacon Chain.

Adicionalmente la cadena Beacon realizará un seguimiento de los depósitos de los validadores y los actualizará. Si un validador no sigue las reglas, se le sanciona. También eliminará a los validadores cuyos depósitos caigan por debajo de 16 ETH.

En definitiva, la Beacon Chain representa el motor de la nueva máquina virtual que está en desarrollo sin detener su operatividad en la cadena original. Es como construir un nuevo transbordador espacial al acoplarlo con otro de edición antigua mientras ambos están en vuelo.

Cuando el proceso culmine, el proyecto pretende desarrollar una nueva nave capaz de volar a la velocidad de la luz. Esto en términos de Ethereum, el plan trazado es lograr que la red compita con grandes procesadores de pago como Paypal o Visa.

Como lo ha señalado Vitalik en el pasado la tarea es alcanzar un alto nivel de procesamiento de transacciones, manteniendo a la red tan segura como lo ha sido hasta ahora, pero más económica y mucho más descentralizada.

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