Una publicación de los invitados, Dr. Weijia Zhang y Temujin Louie
Hace algunos meses, un equipo de 
Wanchain contactó a Input Output Global, Inc. (“IOG”) con el objetivo de analizar cómo habilitar la interoperabilidad entre la mainnet [red principal] de Cardano, las sidechains [cadenas laterales] de Cardano y otras redes blockchain heterogéneas.
¿El objetivo? Construir la infraestructura necesaria para permitir verdaderas aplicaciones RealFi que abarquen múltiples blockchains para impulsar la adopción del ecosistema de Cardano, las soluciones de interoperabilidad blockchain agnóstica de Wanchain y apoyar el futuro de Web3.
Rápidamente se hizo visible que se trataba de una tarea monumental que requería la aportación (¡y el resultado!) de múltiples equipos. En efecto, conectar Cardano a blockchains heterogéneos sería una empresa compleja, ya que Cardano es fundamentalmente diferente a la mayoría de las otras redes blockchain. Cabe destacar que Cardano utiliza
- Distintos entornos de smart contract y lenguajes de programación: Cardano utiliza Plutus y Haskell, no EVM y Solidity;
- Diversos modelos de transacción: Cardano utiliza un modelo UTXO (como Bitcoin), no un modelo basado en cuentas (como Ethereum);
- Distintos esquemas de firma y curvas elípticas: Cardano soporta EdDSA y Curve25519, no Shnorr y Secp256k1.
Las diferencias son dignas de un artículo propio, pero basta con decir que, combinadas, suponen un obstáculo único que limita el potencial de interoperabilidad de Cardano.
Por suerte, a los ingenieros les encantan los buenos retos.
Los equipos de IOG, Wanchain y MLabs (una consultora de Haskell, Rust, blockchain e IA de primer nivel en la industria) colaboraron para diseñar un plan de acción para hacer que Cardano sea interoperable y ahora, con los cimientos de una solución de interoperabilidad para Cardano en su lugar, es el momento adecuado para compartir algunos detalles sobre lo que hasta ahora ha sido un esfuerzo emocionante.
En este artículo, se explica la infraestructura básica para conectar Cardano a redes blockchain heterogéneas, se presenta una novedosa solución sidechain y se comparte la hoja de ruta a corto y largo plazo de este proyecto.
Wanchain: Una red blockchain de amplio alcance
Para empezar, hablemos brevemente de Wanchain. Wanchain es tanto una blockchain PoS de capa 1 sostenible como una solución de interoperabilidad blockchain descentralizada. La blockchain PoS de capa 1 de Wanchain es un entorno completo similar a Ethereum que funciona con las herramientas, DApps y protocolos estándar de Ethereum. Cabe destacar que tiene algunos vínculos con Cardano. Wanchain utiliza Galaxy Consensus, un algoritmo de consenso proof-of-stake que aprovecha una variedad de esquemas criptográficos, incluyendo la compartición de secretos distribuidos y las firmas de umbral, para mejorar la generación de números aleatorios y los mecanismos de producción de bloques. Galaxy Consensus, desarrollado por investigadores y académicos de talla mundial, es una continuación del propio Ouroboros de Cardano.
Por su parte, los puentes Wanchain son puentes descentralizados, directos y no custodiados que conectan redes EVM y no EVM sin necesidad de cadenas de retransmisión o redes intermediarias. Este tipo de puentes utilizan una combinación de computación multipartita segura (sMPC) y de intercambio de secretos de Shamir para asegurar los activos entre cadenas. Hoy en día, más de 15 redes de capa 1 y de capa 2 (¡y contando!) están conectadas por la red de área amplia blockchain de Wanchain.
Bloque fundacional 1: puentes crosschain de Cardano
Como primer elemento necesario para construir la solución de interoperabilidad crosschain de Cardano, existen puentes crosschain descentralizados, no custodiados y bidireccionales que conectan a Cardano con otras blockchain de capa 1.
Un puente crosschain transfiere activos y/o datos de una cadena de origen a una cadena de destino. En su forma más básica, esto se suele hacer bloqueando un activo en la cadena de origen y acuñando un activo envuelto del mismo valor en la cadena de destino. A esto lo llamamos el método de Lock-Mint-Burn-Unlock. Para que este método funcione, se despliegan tres smart contracts principales: uno en la cadena de origen para manejar los activos de origen, otro en la cadena de destino para manejar los activos de destino y otro en una cadena de gestión para manejar el registro y el staking de los nodos puente.
Para los que no estén familiarizados, la figura 1, a continuación, ilustra una transacción de la cadena de origen a la cadena de destino. Una breve descripción: cuando un usuario inicia la transacción de cadena cruzada, se especifican la cadena de destino y la dirección de destino. El smart contract de la cadena de origen bloquea el token de origen y emite un evento de bloqueo. Los nodos puente detectan el evento de bloqueo y ordenan al smart contract de la cadena de destino que acuñe un token del mismo valor en la cadena de destino.
Figura 1. Una transacción básica entre cadenas
El propietario del token, para llevarlo de vuelta a la cadena de origen, simplemente envía una transacción de “redención” al smart contract de la cadena de destino. El smart contract de la cadena de destino quema el token envuelto y envía un evento Burn. Los nodos puente detectan el evento Burn [quema] y ordenan al smart contract de la cadena de origen que desbloquee el token en la cadena de origen. Los nodos puente de Wanchain no tienen permisos y utilizan el cálculo multipartito y el staking para evitar la colusión.
Como ya se ha señalado, Cardano tiene varias diferencias fundamentales que complican la tarea de desplegar puentes crosschain. He aquí cómo IOG, Wanchain y MLabs han abordado estas cuestiones:
Máquinas virtuales y lenguajes de programación diferentes: Cardano utiliza Plutus y Haskell, no EVM y Solidity.
Los conocimientos de Wanchain consisten en conectar blockchains totalmente heterogéneos. La actual infraestructura crosschain ya incluye blockchains que utilizan EVM (como Ethereum y Wanchain), WebAssembly (como Polkadot), e incluso blockchains que no tienen ninguna máquina virtual (como Bitcoin, XRP Ledger y Litecoin). Cuando es posible, resolvemos este problema desarrollando smart contracts nativos tanto en la cadena de origen como en la de destino. En caso contrario, si una red no admite contratos inteligentes, los nodos puente de Wanchain gestionan conjuntamente una cuenta de bloqueo dedicada utilizando sMPC. La selección de nodos puente sin permisos de Wanchain se comunica entonces con los smart contracts (o cuentas de bloqueo) de cada cadena, según sea necesario.
Modelos de transacción diferentes: Cardano utiliza un modelo UTXO (como Bitcoin), no un modelo basado en cuentas (como Ethereum).
En los nodos puente de Wanchain hay adaptadores para conectarse a diferentes blockchain. Los adaptadores pueden construir transacciones basadas en el modelo transaccional del blockchain previsto. Una especificación de la API ofrecida por IOG permite a Wanchain definir el formato de las transacciones para llamar a los smart contract en Cardano.
Diferentes esquemas de firma y curvas elípticas: Cardano admite EdDSA y Curve25519, pero no Shnorr y Secp256k1.
Esta fue la mayor dificultad para la solución de interoperabilidad de Cardano. Cardano soportaba originalmente EdDSA y Curve25519, no Schnorr y Secp256k1. Tras una petición de Wanchain y MLabs, Input Output coordinó los esfuerzos internos para añadir soporte nativo a Cardano para una firma Schnorr y una curva Secp256k1. Ambos estarán disponibles públicamente tras el hard fork de Vasil de Cardano.
Bloque fundacional 2: Seguridad adicional, Wanchain como sidechain de Cardano
El cofundador de Ethereum, Vitalik Buterin, recientemente señaló que era pesimista sobre las aplicaciones crosschain debido a las limitaciones fundamentales de seguridad de los puentes. Aunque en Wanchain no estamos de acuerdo con sus conclusiones, sus preocupaciones son válidas. Por ello, se está teniendo una consideración especial para asegurar los puentes crosschain y maximizar la seguridad de la solución de interoperabilidad de Cardano.
Esto conduce al segundo elemento necesario para construir la solución de interoperabilidad crosschain de Cardano: Se mejorarán los nodos puente de Wanchain para unir las redes de Wanchain y Cardano y asegurar aún más los puentes crosschain de Cardano y las transacciones. Por decirlo de forma más simple, Wanchain servirá como una sidechain compatible con EVM para Cardano.
La vinculación Cardano-Wanchain se basa en una verificación de transacciones Merkle de dos fases. Este mecanismo de prueba incluye los siguientes componentes:
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Un contrato de gestión de estados desplegado en Cardano;
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Los nodos puente se encargan de autenticar la validez de los datos de la blockchain de Wanchain, calcular las raíces de Merkle y guardar el valor de la raíz de Merkle en Cardano a intervalos regulares;
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La prueba del árbol de Merkle constará de dos etapas.
Una prueba de árbol de Merkle de dos etapas se utiliza para demostrar la corrección de una transacción de Wanchain utilizando los datos comprimidos almacenados en Cardano. Esta prueba tiene dos componentes, a saber, la prueba de la primera etapa (FSP) y la prueba de la segunda etapa (SSP). La FSP se utiliza para demostrar el hecho de que tx está almacenado en algún bloque de Wanchain con bh como raíz Merkle de la transacción. La SSP se utiliza para demostrar el hecho de que bh es una raíz Merkle de transacción válida de algún bloque en Wanchain. Con una combinación de FSP y SSP, podemos saber con certeza que tx es una transacción válida en Wanchain. Este procedimiento se muestra, a continuación, en la figura 2.
Figura 2. Ruta de verificación de la prueba de 2 etapas
Para demostrar la corrección de Tx1, la prueba en dos etapas se construye como sigue:
- Se construye el FSP:
FSP={Tx1, Tx2,Tx34,LRoot3}
- Se construye el SSP:
SSP={LRoot3,LRoot4,LRoot12}
- Componer las dos pruebas:
2StageProof={FSP,SSP}
La prueba de 2 etapas es válida si se cumplen las siguientes ecuaciones
- LRoot3=SHA256(SHA256Tx1,Tx2,Tx34);
- Root=SHA256(LRoot12,SHA256LRoot3,LRoot4);
Este novedoso enfoque no sólo maximiza la seguridad de la solución de interoperabilidad de Cardano, sino que también funciona como una solución de escalabilidad. Las transacciones pueden ahora trasladarse con seguridad fuera de Cardano, registrando sólo la información vital en la blockchain de capa 1 para garantizar la seguridad y la inmutabilidad.
La hoja de ruta: próximo y lejano
Permitir la plena interoperabilidad entre la mainnet de Cardano, las sidechains de Cardano y otras redes blockchain heterogéneas es un proyecto a largo plazo. Como tal, este proyecto se definirá por mejoras incrementales, más que por saltos radicales.
Un primer puente básico Cardano-Wanchain ha estado en vivo en un entorno de prueba durante varios meses, permitiendo acuñar ada envuelta en Wanchain. Tras el hard fork de Vasil de Cardano, estos puentes se desplegarán en la red principal.
Figura 3. Wrapped ADA en un entorno de prueba
Entre tanto, se seguirá trabajando para hacer de Wanchain una sidechain formalmente compatible con EVM para Cardano. Una vez que la verificación de transacciones Merkle en dos fases esté en marcha, Wanchain se posicionará como una solución de escalabilidad para las aplicaciones que actualmente se ejecutan en Cardano.
Más adelante, la topología completa de interoperabilidad Cardano-Wanchain tomará forma, como se ve en la figura 4 siguiente.
Figura 4. La topología de interoperabilidad Cardano-Wanchain
La capa inferior de la topología está formada por blockchains de capa 1 como Cardano, Ethereum, Cardano, Polkadot o Bitcoin. Éstas están conectadas por los puentes crosschain existentes de Wanchain. Las conexiones verticales unen la capa 1 con las redes de la capa 2 y las sidechains como Arbitrum, Polygon, Optimistic. La capa 2/sidechain es ideal para albergar tokens y proyectos RealFi. Los activos que cruzan los puentes de esta capa no necesitan pasar por la red de capa 1 para llegar a su destino. Wanchain ya ha desplegado varios de estos puentes de capa 1, capa 2 y de sidechain a sidechain.
Conforme la propia estrategia de sidechain de Cardano siga madurando, la solución de interoperabilidad que estamos construyendo hoy podrá dar servicio a las necesidades de crosschain y sidechain de Cardano.
Sobre Wanchain:
Wanchain, la Cadena de Red de Área Amplia, es una solución de interoperabilidad blockchain descentralizada con la misión de impulsar la adopción de la tecnología blockchain a través de la interoperabilidad mediante la construcción de puentes totalmente descentralizados y no custodiados que conectan las numerosas redes blockchain del mundo. Wanchain permite a los desarrolladores construir aplicaciones crosschain verdaderamente descentralizadas para impulsar el futuro de la Web3.
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Advertencia: El contenido de este artículo es sólo una orientación general sobre asuntos de interés. El material que contiene se ofrece únicamente con fines informativos y no debe interpretarse como asesoramiento en materia de inversión.
Traducción al español de “Bridges and sidechains: Wanchain making Cardano interoperable”, escrito por Dr. Weijia Zhang de IOG, el 7 de julio de 2022.
Notas del traductor
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Corchetes del traductor.
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indica que el enlace apunta a un contenido en idioma inglés.
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indica que el enlace apunta a un contenido en idioma español.