Avances y nuevos desafíos de la Cadena de bloques

La tecnología de la cadena de bloques ha avanzado significativamente desde su creación. Con la aparición de nuevas aplicaciones como los juegos y los NFT, la industria está explorando constantemente formas de mejorar la eficiencia técnica, especialmente en el manejo de cargas altas y la provisión de retrasos en tiempo real. Actualmente, las cadenas de bloques L1 enfrentan dos grandes desafíos: primero, 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 es necesario mantener la descentralización a través de la participación dinámica de nodos de validación y la reconfiguración.

Una forma de lograr un alto rendimiento es utilizar un protocolo de consenso basado en DAG. Este tipo de protocolos permite que la cadena de bloques procese simultáneamente una gran cantidad de transacciones, lo que los hace muy adecuados para aplicaciones como juegos y NFT. Sin embargo, los protocolos basados en DAG suelen causar retrasos de varios segundos, lo que representa un costo de tiempo bastante 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 un procesamiento rápido de transacciones sin necesidad de un orden total de las transacciones independientes que se procesan en paralelo. Sin embargo, están limitados a una clase de operaciones de cadena de bloques simples y restringidas, lo que limita las funcionalidades de 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 no se utilizan en cadenas de bloques de nivel de producción. Principalmente se publican en conferencias académicas y aún no han sido adoptados ampliamente por la comunidad de cadena de bloques. Un nuevo protocolo combina consenso basado en DAG y métodos sin consenso para lograr lo mejor de ambos mundos: latencia de subsegundos y un rendimiento continuo de miles de transacciones por segundo. Este protocolo completa ambas tareas y mantiene la capacidad de expresar contratos complejos sobre objetos compartidos, generar puntos de control y reconfigurar el conjunto de validadores a través de períodos.

Método único del protocolo innovador

Este nuevo protocolo adopta un enfoque único que combina los dos métodos mencionados anteriormente. Para garantizar la seguridad de las operaciones sobre los activos (objetos poseídos) de un único propietario, el sistema utiliza un protocolo de difusión consistente entre los validadores, lo que resulta en una latencia inferior al consenso. Este protocolo depende únicamente del consenso para manejar 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 una solución que satisface ambas necesidades.

Proceso de procesamiento de transacciones

En este nuevo protocolo, los usuarios que poseen la clave privada crean y firman transacciones para modificar los objetos que poseen, o una mezcla 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 las transacciones y devuelven las transacciones firmadas al cliente. El cliente recopila las respuestas de la gran mayoría de los nodos de verificación para formar el certificado de transacción, en este momento la transacción puede considerarse irreversible.

Una vez que se complete el ensamblaje del certificado, será enviado de vuelta a todos los nodos de verificación, que comprobarán su validez y confirmarán la recepción al cliente. 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 verificación comprueban y ejecutan aquellas transacciones que contienen objetos compartidos, el cliente puede recopilar las respuestas de la gran mayoría de los nodos de verificación, ensamblarlas en un certificado de efecto y utilizarlas como prueba de liquidación de la transacción. Luego, se forman puntos de control para cada presentación de consenso, que también se utilizan para impulsar el protocolo de reconfiguración.

Otras funciones importantes

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

1. Implementar el protocolo de puntos de control después de alcanzar la determinación final, generando la historia causal de todas las transacciones en el sistema. Esto se utiliza para auditorías completas, así como para mantener de manera efectiva la sincronización entre nodos completos y nodos de validación rezagados.

2. Soporta la reconfiguración al final de cada época, momento en el cual el conjunto de validadores y su poder de voto pueden cambiar. Para asegurar que todas las transacciones finales se incluyan en una época, cada época debe cerrarse y confirmarse cuidadosamente para garantizar que sea segura.

3. En los antiguos protocolos sin consenso, cuando un cliente con vulnerabilidades duplicaba activos, los activos quedaban bloqueados para siempre. El nuevo protocolo "desbloquea" de forma segura los activos bloqueados erróneamente al final de la epoch, minimizando el daño causado por los errores.

Este nuevo protocolo proporciona soporte a los usuarios para gestionar un gran valor en la Cadena de bloques. El informe técnico completo ofrece más detalles sobre cómo funcionan los protocolos de seguridad y actividad, así como las pruebas de seguridad de los participantes bizantinos parcialmente sincronizados en el modelo estándar de sistemas distribuidos.