El mundo del blockchain: comprender la arquitectura multicapa

El mundo del blockchain avanza rápidamente y necesita sistemas más seguros y descentralizados. El valor de las criptomonedas se ha disparado, superando los 1,7 billones de dólares. En la actualidad hay más de 3000 aplicaciones descentralizadas que se ejecutan en diversas plataformas.

A medida que más personas y empresas comienzan a utilizar la cadena de bloques, cada vez es más evidente que es fundamental saber cómo funcionan juntas las diferentes partes. Esto es especialmente cierto cuando se analizan las capas que componen la arquitectura de la cadena de bloques, desde los cimientos establecidos por la capa 0 hasta los sistemas de la capa 3.

El crecimiento de la cadena de bloques ha sido rápido y no muestra signos de ralentización. En un entorno tan cambiante, descubrir cómo contribuye cada capa al ecosistema de la cadena de bloques es clave para liberar todo su potencial.

Los componentes básicos de un sistema blockchain se construyen desde cero, y cada capa contribuye a crear una experiencia más rápida, segura y fácil de usar. Esto se aplica desde la infraestructura hasta las aplicaciones con las que interactúan los usuarios.

Al adentrarse en el mundo del blockchain, queda claro que esta tecnología se compone de capas, cada una con su función específica. Una mirada más detallada revela que no se trata de una entidad única, sino de una estructura compleja compuesta por varios componentes.

¿Por qué utilizar un enfoque por capas?

Dividir la cadena de bloques en capas crea un sistema que es a la vez organizado y adaptable. Esto significa que los desarrolladores pueden realizar cambios en partes de la red sin tener que desmontarla por completo.

Ventajas de la arquitectura en capas:

• Las capas pueden acelerar las cosas con herramientas como rollups o sidechains
• Permite que las plataformas crezcan sin sacrificar la seguridad
• Las empresas pueden utilizar la tecnología blockchain a través de soluciones Blockchain as a Service
• Permite crear sistemas entre cadenas
• Facilita la interacción del usuario con la tecnología blockchain.

En el centro de todo ello se encuentra lo que se denomina Capa 0. Se trata de la infraestructura subyacente sobre la que se construyen todas las redes blockchain. Está compuesta por sistemas como redes, hardware, protocolos que garantizan el consenso y mecanismos que permiten a las diferentes partes de la red encontrarse y comunicarse entre sí.

Qué hace la capa 0

Esta capa actúa como el sistema operativo de la cadena de bloques y, básicamente, proporciona:

• La base para todas las demás capas de la cadena de bloques
• Gestión de los mecanismos de consenso y la comunicación
• Seguridad y escalabilidad en el nivel básico
• Capacidades de comunicación entre cadenas

Tecnologías clave de la capa 0

En lo que respecta a la comunicación entre cadenas, esta capa utiliza tecnología avanzada como:

• Protocolo de comunicación entre cadenas de bloques de Cosmos
• Cadena de retransmisión de Polkadot
• Otros protocolos que permiten que diferentes cadenas se comuniquen entre sí

Proyectos destacados de la capa 0

El concepto de capa 1 es crucial en el mundo del blockchain. Se trata de la capa que define realmente cómo funciona la red: la columna vertebral de cualquier sistema blockchain en el que los protocolos básicos determinan el funcionamiento de la red, el consenso y la verificación de las transacciones.

Características de la capa 1

En esencia, Layer 1 tiene varias características clave:

• Implementa métodos de consenso (prueba de trabajo, prueba de participación)
• Responsable de validar las transacciones y la seguridad de la red
• Aloja tokens nativos para cada red blockchain
• Proporciona la base para los contratos inteligentes

Principales redes de capa 1

Bitcoin: Pionero en demostrar las capacidades de la Capa 1, utilizando la Prueba de Trabajo para el procesamiento seguro de transacciones.

Ethereum: Plataforma ampliamente utilizada para contratos inteligentes y aplicaciones financieras descentralizadas.

Solana: Conocida por su procesamiento de transacciones extremadamente rápido y relativamente barato.

Cuando las redes principales de blockchain se saturan y las comisiones se vuelven demasiado altas, es ahí donde entran en juego las soluciones de capa 2. Estas soluciones gestionan las transacciones de una forma más rentable y luego envían los resultados a la red principal.

Técnicas de capa 2

Para mejorar la eficiencia de las transacciones, se utilizan varias técnicas:

• Rollups: agrupa las transacciones en lotes para su procesamiento
• Cadenas laterales: Operan de forma independiente mientras mantienen la conexión con la capa 1.
• Canales estatales: Permitir pagos directos entre usuarios sin pasar por la cadena principal

Proyectos clave de la capa 2

Polygon: Se centra específicamente en proporcionar escalabilidad de capa 2 para la red Ethereum.

Arbitrum: utiliza rollups para aumentar la velocidad y reducir las tarifas de gas.

Optimismo: Permite el escalado mediante la tecnología Optimistic Rollup.

La parte de la cadena de bloques con la que interactúan los usuarios es lo que llamamos Capa 3. Esta capa se refiere a las aplicaciones, interfaces y API que permiten a los usuarios acceder a las redes de cadenas de bloques.

Funciones de la capa 3

Algunas de las funciones clave de esta capa son:

• Compatible con aplicaciones descentralizadas (dApps)
• Proporciona interfaces fáciles de usar para carteras, intercambios y plataformas de juegos
• Ayuda a conectar la inteligencia artificial con los contratos inteligentes.
• Habilita los juegos Web3 y los sistemas de recompensas.

Ejemplos de capa 3

MetaMask: Extensión de monedero para navegadores que permite interactuar con Ethereum y otras cadenas de bloques.

Chainlink Oracles: Conecta datos del mundo real con contratos inteligentes.

Juegos Web3: plataformas de juegos en cadena que otorgan tokens a los jugadores como recompensa.

Las diferentes capas de la cadena de bloques no son entidades separadas, sino que están pensadas para funcionar como una unidad cohesionada. Cada capa tiene su función, pero todas contribuyen a la funcionalidad general, la escalabilidad y la experiencia del usuario.

Integración vertical

Las capas se apilan unas sobre otras, y cada una se construye sobre los cimientos establecidos por la capa inferior:

• La capa 2 se construye sobre la capa 1
• La capa 1 opera sobre la capa 0
• La capa 3 interactúa con todas las capas inferiores.

Integración horizontal

También se conectan horizontalmente a través de la abstracción entre cadenas, lo que mejora la forma en que las diferentes cadenas de bloques pueden funcionar juntas sin problemas.

La escalabilidad es un concepto crucial en blockchain: se trata de cómo una red puede gestionar más transacciones, usuarios y aplicaciones sin ralentizarse, encarecerse demasiado o comprometer la seguridad.

Los tres elementos

Uno de los principales obstáculos en el desarrollo de la cadena de bloques es encontrar el equilibrio entre:

• Descentralización: red controlada por los usuarios, no por una autoridad central
• Seguridad: Proteger la integridad de la red y los activos de los usuarios
• Escalabilidad: Capacidad para crecer y dar cabida a más usuarios.

Soluciones basadas en capas

La arquitectura en capas ayuda a abordar este trilema mediante:

• Las capas inferiores (0 y 1) se centran en la equidad y la fiabilidad
• Las capas superiores (2 y 3) trabajan en la velocidad y la experiencia del usuario
• Cada capa puede optimizarse para aspectos específicos sin comprometer otros.

Al observar cómo funciona la arquitectura por capas en la vida real, hay ejemplos que muestran la importancia de una buena planificación cuando se utiliza la cadena de bloques para aplicaciones de alto rendimiento:

Juegos

El uso de soluciones de escalado de capa 2 puede crear una experiencia de juego fluida y tiempos de carga rápidos.

Logística

Las empresas pueden utilizar la cadena de bloques para realizar un seguimiento de los envíos y las entregas, lo que hace que el proceso sea más transparente y eficiente.

Finanzas

Las plataformas de comercio seguras pueden funcionar con baja latencia utilizando libros de contabilidad descentralizados que hacen que el seguimiento sea más rápido y asequible.

Para medir el rendimiento de la cadena de bloques en todas las capas, analizamos:

• Transacciones por segundo (TPS): cuántas transacciones se pueden procesar.
• Coste de la transacción: La comisión por cada transacción
• Tiempo de finalización: tiempo que tarda en confirmarse una transacción

A la hora de crear aplicaciones blockchain, la elección de la capa depende de los requisitos del proyecto:

Desarrollo de la capa 1

Ideal para proyectos que requieren:

• Máxima descentralización.
• Alta seguridad
• Funcionalidad nativa de tokens.
• Desarrollo del protocolo básico

Desarrollo de la capa 2

Ideal para aplicaciones que necesitan:

• Alto rendimiento de transacciones
• Bajos costes
• Procesamiento rápido
• Escalabilidad

Desarrollo de la capa 3

Perfecto para crear:

• Interfaces fáciles de usar
• Aplicaciones para consumidores
• Integración con sistemas tradicionales
• Experiencia de usuario mejorada.

Muchos proyectos de cadena de bloques operan en múltiples capas para alcanzar sus objetivos. Por ejemplo:

• Una dApp puede ejecutarse en Arbitrum (Capa 2)
• Arbitrum se basa en Ethereum (Capa 1)
• Todo se conecta a través de protocolos entre cadenas (Capa 0)
• Los usuarios interactúan a través de interfaces de monedero (Capa 3)

Las empresas pueden aprovechar estratégicamente diferentes capas:

• Capa 0: Operaciones entre cadenas e interoperabilidad
• Capa 1: Almacenamiento seguro de datos confidenciales y operaciones básicas
• Capa 2: Procesamiento de transacciones de gran volumen.
• Capa 3: Aplicaciones e interfaces fáciles de usar

Esta configuración proporciona a las empresas herramientas escalables y fiables para la implementación de blockchain.

El enfoque modular de la arquitectura blockchain es valioso porque permite la flexibilidad y la escalabilidad necesarias para que las grandes empresas creen aplicaciones en diversos sectores.

Al comprender cómo funcionan estas diferentes capas, las empresas pueden tomar decisiones informadas sobre qué tecnologías funcionarán mejor para sus objetivos específicos, ya sea mejorar la seguridad, aumentar la velocidad, reducir costes o mejorar la interacción con el usuario.

El enfoque por capas garantiza que la tecnología blockchain pueda seguir evolucionando y escalando, al tiempo que mantiene los principios básicos de descentralización y seguridad que la hacen tan valiosa para las aplicaciones modernas.