馃嚜馃嚫 Un an谩lisis de la investigaci贸n que sustenta la escalabilidad de Cardano

An谩lisis de la investigaci贸n del IOG, parte 4. C贸mo las soluciones de capa 1 y capa 2 crean un sistema m谩s r谩pido

Las publicaciones anteriores del blog profundizaron en la investigaci贸n fundacional que permiti贸 el soporte del libro mayor multifuncional de Cardano para contratos inteligentes expresivos y activos nativos.

Como parte de la fase de desarrollo de Basho, Cardano est谩 siendo objeto de constantes actualizaciones y optimizaciones para aumentar la escalabilidad y la interoperabilidad. El post 鈥C贸mo estamos escalando Cardano en 2022鈥 reflexion贸 sobre los objetivos de escalabilidad de Cardano, y tambi茅n discuti贸 la interoperabilidad y el papel de las cadenas laterales. Este nuevo post examina con m谩s detalle la investigaci贸n que permitir谩 estas mejoras graduales.

Escalando Cardano

La escalabilidad es esencial para que una red de blockchain soporte una base de usuarios en expansi贸n y garantice el crecimiento sin sacrificar el rendimiento.

El escalado de una blockchain suele requerir un enfoque combinado con una diversidad de soluciones que se adapten a cada situaci贸n y proyecto. Por ejemplo:

  • Soluciones de capa 1: actualizaciones aplicadas directamente al protocolo de la cadena principal.
  • Soluciones de capa 2: cadenas adicionales (cadenas laterales) o soluciones de capa 2 (ZK rollups) que aumentan el rendimiento de la cadena principal.

Soluciones de escalabilidad de capa 1

Pipelining y los endosantes de entrada son dos soluciones en la cadena que se planea implementar en Cardano en 2022-2023. El documento que detalla la investigaci贸n realizada sobre pipelining a煤n no se ha publicado, pero aqu铆 est谩n algunas de las propiedades y la justificaci贸n de la introducci贸n de pipelining.

Pipelining en Ouroboros

Para entender qu茅 es pipelining, definamos primero el t茅rmino propagaci贸n de bloques. La propagaci贸n de bloques significa que los nodos que producen bloques distribuyen la informaci贸n sobre los nuevos bloques a trav茅s de la red.

Pipelining mejora los tiempos de propagaci贸n de los bloques. El objetivo es que los bloques se propaguen a los compa帽eros en cinco segundos. Pipelining permite esto al dar a los nodos la capacidad de pre-notificar a sus pares descendentes de un bloque entrante, lo que permite a los pares pre-obtener el cuerpo del nuevo bloque.

La investigaci贸n presenta una idea para propagar los cuerpos de los bloques antes de haberlos validado completamente. Esto elimina el trabajo de validaci贸n del cuerpo del bloque de la ruta cr铆tica de la propagaci贸n del bloque y permite que el tiempo dedicado a la validaci贸n se superponga con el env铆o del bloque al siguiente par de la red. Esto reduce el tiempo de propagaci贸n del bloque, lo que permite adem谩s aumentar el tama帽o del bloque o mejorar Plutus, entre otros. En consecuencia, cuanto mayor sea el bloque, m谩s transacciones y scripts de Plutus podr谩 transportar, lo que tambi茅n influye en el rendimiento de la blockchain. Est谩 previsto que estas mejoras se apliquen a Cardano durante el evento de bifurcaci贸n dura Vasil.

Endosantes de entrada

La implementaci贸n de endosantes de entrada tambi茅n mejorar谩 los tiempos de propagaci贸n de bloques y el rendimiento. Los endosantes de entrada hacen un seguimiento de todas las transacciones enviadas y las agrupan en bloques preconstruidos. Esto significa que hay dos conjuntos de bloques, los que contienen las transacciones y los que logran el consenso. Los bloques que logran el consenso har谩n referencia a los bloques preconstruidos, que se transmiten constantemente sin tener que esperar a que se logre el consenso. Esto mejorar谩 la consistencia de los tiempos de propagaci贸n de los bloques y permitir谩 mayores tasas de transacci贸n.

John Woods, antiguo director de arquitectura de Cardano en IOG, dijo

鈥淟a implementaci贸n del pipelining es una tecnolog铆a estupenda. Las pruebas comparativas sint茅ticas muestran un aumento de la eficiencia de hasta el 40%. Es una gran parte de la historia de c贸mo Cardano escala para satisfacer la demanda en 2022. En 2023 veremos el amanecer de Ouroboros Leios (endosantes de entrada), que cambiar谩 el juego. Se espera que los endosantes de entrada vayan a escalar Cardano durante la pr贸xima media d茅cada.鈥

Precios escalonados

Otra iniciativa de investigaci贸n de los cient铆ficos de IOG es la implementaci贸n de precios escalonados. En el sistema actual, todas las transacciones son tratadas de la misma manera, sin la posibilidad de alterar su prioridad pagando, por ejemplo, tasas de gas m谩s altas. Este enfoque funciona bien mientras el rendimiento de la red es comparable a la demanda de procesamiento de transacciones. Sin embargo, a medida que aumenta el uso de la red, es posible que no todas las transacciones se incluyan finalmente en la blockchain. La posibilidad de que se produzca un ataque de denegaci贸n de servicio (DoS) -aprovechando el tratamiento justo de las transacciones para hacer pasar el spam malicioso por transacciones leg铆timas- requiere medidas adicionales para apoyar la salud de la red.

La fijaci贸n de precios por niveles permite mantener el rendimiento del sistema de forma 谩gil, y es especialmente relevante para prevenir los ataques de denegaci贸n de servicio. La investigaci贸n propone mantener la previsibilidad, la equidad y la rentabilidad de las transacciones de Cardano al tiempo que se mitigan los problemas que podr铆an surgir de una mayor demanda de la red. El enfoque propone un novedoso mecanismo de tarifas de transacci贸n, en el que cada bloque se divide en tres 鈥渘iveles鈥 (basados en el caso de uso). Cada nivel representa un porcentaje determinado del tama帽o m谩ximo del bloque y est谩 dise帽ado para diferentes tipos de transacciones: justas, equilibradas e inmediatas. Cuando la red no est谩 ocupada, los niveles se ajustan por defecto a la forma est谩ndar de priorizar las transacciones.

Soluciones de escalabilidad de capa 2

Para ayudar a escalar el n煤mero de transacciones que se pueden procesar a la vez, una red de blockchain puede hacer girar un n煤mero de cadenas laterales, introducir canales de estado o aplicar un esquema de umbral de multifirma basado en la participaci贸n, por ejemplo.

Cadenas laterales

El documento 鈥Cadenas laterales de prueba de participaci贸n鈥 se public贸 en 2019. Este documento proporciona la primera definici贸n formal de lo que es un sistema de cadenas laterales y c贸mo los activos pueden moverse de forma segura entre cadenas laterales.

Los cient铆ficos de IOG presentan una definici贸n de seguridad que aumenta las propiedades conocidas del libro mayor de transacciones de persistencia y vivacidad para que se mantengan a trav茅s de m煤ltiples libros mayores, y las mejora con una nueva propiedad de seguridad de 鈥渃ortafuegos鈥. Esto protege cada blockchain de sus cadenas laterales, limitando el impacto de un fallo potencialmente catastr贸fico de la cadena lateral. El documento tambi茅n proporciona una construcci贸n de cadena lateral que es adecuada para los sistemas de cadena lateral de prueba de participaci贸n y es coherente con el protocolo de consenso Ouroboros. Se presentan t茅cnicas como el staking fusionado, la certificaci贸n entre cadenas y el uso de m煤ltiples firmas para garantizar la resistencia de las cadenas laterales a los ataques maliciosos.

Como resultado de esta investigaci贸n, IOG ha desarrollado la cadena lateral Cardano EVM, que actualmente est谩 en versi贸n alfa en testnet. Ser谩 compatible con las herramientas y bibliotecas de Ethereum, lo que permitir谩 a los desarrolladores crear contratos inteligentes Solidity, DApps y tokens ERC20 en Cardano para beneficiarse de ventajas como la rentabilidad, la escalabilidad y la seguridad.

Hydra

Adem谩s de las cadenas laterales, existen otras soluciones para mejorar la escalabilidad de la red. Los canales de estado de Hydra, por ejemplo.

El documento de investigaci贸n 鈥Hydra: Canales de Estado R谩pidos Isom贸rficos鈥 se public贸 en 2021. En 茅l se presenta Hydra, un canal de estado isom贸rfico multipartito. Los canales de estado son una atractiva soluci贸n de capa 2 para mejorar el rendimiento y la latencia de las blockchains. Hydra simplifica el desarrollo de protocolos y contratos inteligentes fuera de la cadena adoptando directamente el sistema de contratos inteligentes de la capa 1, lo que permite utilizar el mismo c贸digo tanto dentro como fuera de la cadena. Aprovechando el modelo EUTXO, la investigaci贸n sugiere c贸mo desarrollar un protocolo r谩pido fuera de la cadena para la evoluci贸n de Hydra Heads, cuyo protocolo se est谩 implementando actualmente en Cardano.

Mithril

Por 煤ltimo, para lograr una mayor escalabilidad, tambi茅n es importante agilizar la velocidad y la eficiencia de la sincronizaci贸n de datos entre aplicaciones. Para ello, el equipo de investigaci贸n de IOG public贸 el documento "Mithril: Stake-based Threshold Multisignatures鈥 en 2021.

La validaci贸n eficiente de la cadena es esencial para lograr una mayor escalabilidad en un entorno de blockchain. Esto tambi茅n depende de varios mensajes firmados por validadores de la red. Mithril aborda la complejidad de las operaciones cr铆ticas que dependen logar铆tmicamente del n煤mero de estos participantes. Teniendo en cuenta el tiempo que se tarda en validar un mensaje concreto y el uso de recursos durante la fase de validaci贸n de la sincronizaci贸n de la cadena, Mithril proporciona una soluci贸n que hace que la agregaci贸n de varias firmas sea r谩pida y eficiente sin comprometer las caracter铆sticas de seguridad.

El documento reflexiona sobre c贸mo mantener una configuraci贸n de seguridad s贸lida en la agregaci贸n de m煤ltiples firmas. Como resultado, Mithril puede aplicarse para un protocolo de sincronizaci贸n de cadenas r谩pido, eficiente y seguro. Es ventajoso para la votaci贸n segura, el intercambio de datos entre cadenas laterales, y la sincronizaci贸n de datos dentro de carteras ligeras. Forma parte de la fase Basho y se implementar谩 en 2022.

La 煤ltima palabra

Actualmente hay 144 trabajos alojados en la biblioteca de investigaci贸n de IOG y este n煤mero crece constantemente. Todo el trabajo tiene siempre y seguir谩 sentando las bases antes de que se despliegue cualquier caracter铆stica o actualizaci贸n en Cardano.

En los pr贸ximos meses, reflejaremos m谩s sobre los 煤ltimos desarrollos e investigaciones que se est谩n llevando a cabo en relaci贸n con las optimizaciones del libro mayor, las mejoras de escalabilidad y las iniciativas de gobernanza.


:es: Traducci贸n al espa帽ol de 鈥An analysis of the research underpinning Cardano鈥檚 scalability鈥, publicado por Olga Hryniuk en el blog IOG el 18 de Julio de 2022