¿Qué es la capa 2 y por qué es tan importante?

Para hacer una analogía sencilla, imaginemos una gran empresa con un enorme volumen de negocio. Para gestionar parte de esta carga de trabajo, crean una empresa filial. La empresa matriz representa la Capa 1, mientras que la filial representa la Capa 2. De este modo, se reduce la carga de la empresa matriz.

En primer lugar, hay que definir qué es la Capa 1: Las redes de Capa 1 son la capa fundacional o la infraestructura de la capa inferior de las blockchains. También denominada mainnet o «Capa 1», no sólo define las reglas fundamentales del ecosistema, sino que también verifica y finaliza las transacciones, como se ve en ejemplos como Ethereum, Bitcoin y Solana.

Las blockchains de nivel 1 suelen empezar centrándose en la descentralización y la seguridad -principios básicos de cualquier red sólida- y son mantenidas por una red global diversa de desarrolladores y participantes (como los validadores), con pocas excepciones.

Véase también: ¿Qué es la tecnología Blockchain?

Debido a la falta de cualquier autoridad central o supervisión, estas plataformas exigen una seguridad inherente a la propia tecnología para proteger a los usuarios de fraudes y ataques. Debido a esta priorización en el diseño, por no mencionar los importantes recursos necesarios para mantener un ecosistema plenamente funcional, a menudo carecen de escalabilidad.

Mientras que algunos desarrolladores ven la incapacidad de equilibrar seguridad, descentralización y escalabilidad como un defecto inevitable de la tecnología (conocido como el trilema de blockchain), las soluciones de capa 2 como los rollups en Ethereum y la Lightning Network en Bitcoin son una solución para abordar estos problemas.

¿Qué es la Capa 2?

La capa 2 se refiere a un conjunto de soluciones fuera de la cadena construidas sobre la capa 1 (cadenas de bloques independientes) que alivian los cuellos de botella mediante la escalabilidad y la reducción de datos. Imagínelo como la cocina de un restaurante: si cada pedido tuviera que ser realizado por una persona de principio a fin antes de la confirmación y la entrega, sería un proceso lento, con solo unos pocos pedidos realizados por hora. Pero la Capa 2 es como las estaciones de preparación: una para limpiar y cortar, otra para cocinar y otra para montar los platos, lo que permite concentrar las tareas y completarlas con mayor eficacia. Cuando llega el momento, el personal final puede emparejar cada plato montado con los pedidos y confirmarlos antes de enviarlos a su destino final (el cliente).

Las plataformas de pago como Visa también emplean sistemas similares. Visa no procesa individualmente miles de microtransacciones diarias de los vendedores, lo que atascaría la red en cuestión de minutos; en su lugar, las agrupa por lotes, liquidándolas periódicamente en el sistema bancario. A continuación, los bancos clasifican y almacenan las transacciones a través de sus equivalentes internos de las capas de liquidación. En este escenario, Visa sirve tanto de Capa 2 como de red más amplia de instituciones y redes gubernamentales, que almacenan los registros de transacciones y definen las normas del sector financiero en la Capa 1.

Ethereum también utiliza métodos similares a través de características como los rollups optimistas y de conocimiento-cero (ZK), que alivian la carga de la gestión de transacciones en la mainnet, lo que lleva a una mayor inclusividad y rendimiento de las transacciones (mayores transacciones por segundo). Todo ello redunda en una experiencia de usuario más fluida y práctica. Algunos ejemplos de soluciones de capa 2 en Ethereum son Arbitrum, Optimism, Loopring y zkSync.

Demanda de capa 2

La tecnología blockchain surgió en 2008. Desde entonces, miles de investigadores y desarrolladores se han dedicado a abordar el cuello de botella de la escalabilidad de blockchain para satisfacer la creciente demanda de aplicaciones. Estos cuellos de botella han dado lugar a elevados costes de transacción y lentas velocidades de ejecución, y han sido escollos para la adopción generalizada de la tecnología blockchain.

Vitalik Buterin, cofundador de Ethereum, propuso por primera vez el concepto del «trilema blockchain«, argumentando que blockchain no puede lograr simultáneamente escalabilidad, seguridad y descentralización. Los desarrolladores tienen que hacer concesiones entre estas tres dimensiones. Las redes blockchain actuales sólo pueden satisfacer dos de estas dimensiones simultáneamente como máximo.

La Capa 2 es una tecnología emergente que sostiene que la limitación de la escalabilidad en blockchain se debe al exceso de tareas que blockchain debe realizar. Hay tres funciones básicas de la blockchain actual:

• Ejecución de transacciones: procesar y completar transacciones. La medida es el número de cálculos (incluido el número de transacciones) que la blockchain puede completar por segundo.
• Disponibilidad de datos: los nodos y validadores de la red necesitan almacenar transacciones, estados y otros datos. La medida son unidades de almacenamiento estándar, como MB y GB.
• Consenso: los nodos y validadores necesitan llegar a un consenso sobre el estado de la red y el orden de las transacciones. La medida es el nivel de descentralización y la velocidad de finalidad, o el tiempo necesario para que todos los nodos se pongan de acuerdo sobre un cambio de estado.

¿Por qué es importante la Capa 2?

Aunque la descentralización y la seguridad son características de la capa 1 o mainnet de Ethereum, los años de adopción por el mercado han llevado a la red a su capacidad actual de más de 1,5 millones de transacciones al día. Además, debido a la limitación de la mainnet de procesar unas 15 transacciones por segundo, los periodos de gran actividad de la red suelen provocar congestión de datos. Esto, a su vez, se traduce en un aumento del gas (tarifas de transacción) y ralentiza el rendimiento de las aplicaciones, aunque esto podría no ser evidente en el actual mercado bajista, es evidente que no siempre estaremos en un mercado bajista.

Para hacer frente a estos problemas, la Capa 2 extiende Ethereum como una blockchain independiente sobre la red de la Capa 1. Como se mencionó anteriormente, se comunica a través de contratos inteligentes en Ethereum con un fuerte modelo de seguridad descentralizada, ayudando a aliviar la pesada carga de las transacciones en la red principal. Esencialmente, mientras que la Capa 1 se encarga de la seguridad, la disponibilidad de datos y la descentralización, la Capa 2 se ocupa de la escalabilidad relacionada con las transacciones.

En la mayoría de los casos, las blockchains de Capa 1 tienen:

• Redes de nodos para proteger y verificar la red
• Redes de producción de bloques
• Blockchain principal y datos de transacciones
• Mecanismos de consenso asociados

La diferencia con la Capa 2 es que proporciona:

• Reducción de costes: La Capa 2 agrupa múltiples transacciones fuera de la cadena en una única transacción de Capa 1, lo que ayuda a reducir la carga de datos. También mantienen la seguridad y la descentralización al liquidar las transacciones en la mainnet.
• Práctica: Con las ventajas combinadas de mayores transacciones por segundo y menores comisiones, los proyectos de Capa 2 pueden centrarse en mejorar la experiencia del usuario y ampliar el alcance de las aplicaciones.

La mayoría de los problemas de escalabilidad están relacionados con la descentralización. A diferencia de los bancos tradicionales, con enfoques de regulación de pagos cerrados y más eficientes, la gestión de transacciones y datos de blockchain debe pasar por una serie de pasos sistemáticos, como la aceptación, validación y distribución en la red (con miles de participantes), manteniendo la seguridad y la transparencia.

¿Cómo funciona la Capa 2?

Los protocolos de Capa 2 proporcionan un segundo marco en el que las transacciones pueden producirse independientemente de la Capa 1. Esto significa que una cantidad considerable del trabajo realizado por la cadena principal puede trasladarse a la Capa 2. A continuación, las aplicaciones de la Capa 2 publican los datos de las transacciones en la Capa 1 y quedan protegidas dentro de los libros e historiales de la blockchain.

Como cualquier otra plataforma abierta o cerrada, la accesibilidad a la Capa 2 también varía. Algunas pueden ser utilizadas por diversas aplicaciones, mientras que otras se adaptan a los caprichos de proyectos específicos. Dicho esto, varios componentes clave aprovechados por la Capa 2 incluyen rollups y sidechains.

Rollups de Capa 2 (Rollups)

Los rollups son un tipo específico de solución de Capa 2 que ejecuta cientos de transacciones fuera de la cadena, comprimiéndolas en un único dato compacto antes de publicarlas de nuevo en la red principal para que cualquiera pueda revisarlas y disputarlas si las considera sospechosas. Al hacerlo, los rollups no sólo aprovechan la seguridad de Ethereum, sino que también pueden reducir las comisiones de gas hasta 10-100 veces.

Mientras que los rollups ayudan con los depósitos, retiros y validación de pruebas, hay variaciones sutiles en la forma en que funcionan los rollups, como los rollups Optimism y ZK, que publican datos de vuelta a la Capa 1.

Rollups optimistas

Los rollups optimistas ejecutan todas las transacciones en paralelo con la cadena principal de Ethereum y luego publican los datos de vuelta a la Capa 1. Los usuarios se ven incentivados a realizar transacciones en estas Capas 2 debido a las bajas comisiones competitivas. Si hay sospechas de transacciones fraudulentas, pueden ser cuestionadas y evaluadas mediante pruebas de fraude. En este escenario, los rollups operan el cómputo de transacciones con los datos de estado disponibles. En comparación con los rollups ZK (que se explican más adelante), esto implica un tiempo de salida ligeramente más largo para hacer rollups y retirar fondos a la Capa 1. Sin embargo, los usuarios de rollups «internos» siguen recibiendo confirmaciones rápidas de las transacciones.

En general, los rollups Optimistic son compatibles con Ethereum Virtual Machine (EVM) y Solidity, lo que significa que cualquier cosa posible en Ethereum Layer 1 puede ser replicada en Layer 2.

Ejemplos de rollups Optimistic incluyen Arbitrum, Optimism y Boba.

Cadenas laterales

De proyectos como xDai y Polygon PoS, las sidechains son cadenas de bloques independientes y compatibles con EVM que se ejecutan en paralelo e interactúan con la red principal a través de puentes. Dado que utilizan mecanismos de consenso independientes y no están protegidas por la Capa 1, técnicamente no se consideran de Capa 2. Sin embargo, funcionan de forma similar a Ethereum, ya que siguen el modelo EVM. Dicho esto, las sidechains conllevan un mayor riesgo para los operadores, ya que los usuarios les confían

sus fondos en lugar del protocolo Ethereum (o la Capa 2 apropiada). Nota: (Polygon ha completado múltiples adquisiciones a través de M&A, por lo que el término «sidechain» puede que ya no sea exacto).

Validiums

Los validiums, como StarkWare, utilizan pruebas de validez (similares a los rollups ZK) pero no almacenan datos en la Capa 1. Varias cadenas de validez pueden funcionar en paralelo, y cada una de ellas es capaz de procesar unas 10.000 transacciones por segundo. Sin embargo, debido a la necesidad de lenguajes más especializados, el soporte para contratos inteligentes generales es limitado.

Sidechains y Validiums son blockchains que se ejecutan en paralelo con Ethereum e interactúan con los activos a través de puentes conectados a la mainnet. No obtienen seguridad ni datos del propio Ethereum, por lo que no se consideran de Nivel 2 propiamente dicho, como los rollups Optimistic o ZK. Esto es especialmente cierto teniendo en cuenta las posibles implicaciones de seguridad y confianza. Sin embargo, ambos amplían la escalabilidad de forma similar a la Capa 2, proporcionando tasas de transacción más bajas y un alto rendimiento.

Rollups ZK

En comparación con los rollups optimistas, los rollups ZK generan pruebas criptográficas para verificar la autenticidad de las transacciones. Estas pruebas (publicadas en la capa 1) se denominan pruebas de validez o SNARK (Succinct Non-interactive Argument of Knowledge) o STARK (Scalable Transparent Argument of Knowledge).

Los rollups ZK son más eficientes, ya que mantienen el estado de todas las transferencias en la Capa 2, actualizado únicamente mediante pruebas de validez. Dado que el rollup ZK no requiere datos completos de transacciones, es más fácil verificar bloques y mover el token principal de Ethereum, Ether (ETH), a la Capa 1. Las pruebas de validez (aceptadas por los contratos ZK rollup) ya han verificado la autenticidad de las transacciones. Es decir, no tienen soporte EVM completo y ejecutan cálculos de forma más intensiva para aplicaciones con menos actividad en la cadena.

Tanto zkSync como Starkware utilizan soluciones a prueba de zk, pero existen diferencias:

• Aunque Starknet es técnicamente un ZKRollup (disponibilidad de datos en la cadena), es esencialmente un Validium: la arquitectura actual de la VM Cairo no permite la ejecución de transacciones arbitrarias a través de L1.
• El mecanismo para Validium es similar a zkRollup, pero una diferencia es que la disponibilidad de datos en zkRollup es en la cadena, mientras que Validium la mantiene fuera de la cadena. Esto permite a Validium lograr un mayor rendimiento, pero estas partes centralizadas tienen un coste: Los operadores de Validium pueden congelar los fondos de los usuarios. Mientras que zkSync está totalmente descentralizado.

¿Por qué tanta capa 2?

Aunque hemos cubierto las principales Capas 2 (Optimistic rollups, ZK rollups y sidechains), el ecosistema está en constante evolución, y algunas aplicaciones acaban siendo abandonadas, como Plasma y los canales de estado.

Más recursos y consideraciones sobre la Capa 2

Dado que estas aplicaciones de Capa 2 se encuentran todavía en sus primeras fases, siguen existiendo riesgos y diversos grados de suposiciones de confianza erróneas en comparación con las transacciones en la red principal. También hay que tener en cuenta que, aunque aprovechan la seguridad de la capa mainnet, las Capas 2 sólo son realmente seguras cuando se activan las pruebas de fraude, algo que (en el momento de escribir estas líneas) aún no ocurre.

Los puentes Blockchain (que la gente puede utilizar para mover activos a la Capa 2) también se encuentran en las primeras etapas de desarrollo y conllevan altos riesgos. Teniendo en cuenta todo esto, es aconsejable llevar a cabo una diligencia debida exhaustiva antes de involucrarse en cualquier Capa 2, a través de recursos como L2BEAT, entre otros.