La escalabilidad se ha convertido en uno de los mayores desafíos de Bitcoin. El diseño del protocolo permite un rendimiento limitado de transacciones en cadena, lo que afecta la adopción masiva de la principal criptomoneda del entorno. Para abordar esto, se están desarrollando soluciones de escalabilidad de Bitcoin que buscan mantener la descentralización y seguridad de la red mientras se amplían sus capacidades.
- ¿Qué es el problema de la escalabilidad de Bitcoin?
- ¿Cómo crea el diseño de Bitcoin las limitaciones de escalabilidad?
- ¿Cómo se puede resolver el problema de la escalabilidad de Bitcoin?
- ¿Es la minería de Bitcoin escalable?
- ¿Cuáles son las soluciones para escalar Bitcoin?
- ¿Cuál es el rendimiento de Bitcoin?
¿Qué es el problema de la escalabilidad de Bitcoin?
El problema de la escalabilidad de Bitcoin se refiere a la cantidad limitada de transacciones que la red puede manejar, lo que dificulta la adopción masiva de la criptomoneda. La cadena de bloques de Bitcoin puede procesar entre 7 y 10 transacciones en cadena por segundo, con un tiempo de bloque promedio de 10 minutos. Esto limita la cantidad de personas que pueden utilizar la red de manera eficiente.
A medida que la adopción de Bitcoin ha crecido, los costos de transacción han aumentado debido a la capacidad limitada de procesamiento de transacciones. El costo de priorizar las transacciones para que los mineros las incluyan en bloques ha aumentado, haciendo que el uso de la cadena de bloques de Bitcoin sea más caro. Las transacciones con tarifas de transacción más bajas pueden tardar más en confirmarse, ya que los mineros las priorizan menos.
El código subyacente de Bitcoin es la razón de esta limitación. Bitcoin prioriza la seguridad y la descentralización sobre el rendimiento de las transacciones.
¿Cómo crea el diseño de Bitcoin las limitaciones de escalabilidad?
La cadena de bloques de Bitcoin está diseñada para producir un nuevo bloque, que contiene un conjunto de transacciones, cada 10 minutos en promedio. El tiempo de bloque depende de la potencia computacional, o tasa de hash, de la red proporcionada por los mineros de Bitcoin. Se ajusta aproximadamente cada dos semanas, o cada 2,016 bloques para ser precisos, para mantener el objetivo de 10 minutos.
Otro aspecto es el tamaño máximo de cada bloque en la cadena de bloques de Bitcoin. Originalmente, este tamaño estaba limitado a 1 MB por bloque, pero una bifurcación suave de 2017 llamada SegWit (abreviatura de Segregated Witness) lo cambió a un máximo estimado de 4 MB. La implementación de SegWit implicó cambiar de un límite de megabytes a un límite de peso del bloque, que no corresponde exactamente a los megabytes anteriores. En la práctica, esto significa que las partes ahora separadas de los datos de la transacción ocupan menos espacio que el conjunto anterior, lo que permite que un bloque contenga más de 1 MB, ayudando a Bitcoin a escalar.
¿Cómo se puede resolver el problema de la escalabilidad de Bitcoin?
Existe consenso en la comunidad de Bitcoin de que las soluciones de escalado en cadena, como aumentar el tamaño del bloque, podrían crear riesgos para la seguridad que podrían descarrilar el éxito de Bitcoin. Bitcoin es la red de cadena de bloques más descentralizada y segura del entorno, y la comunidad quiere mantenerla así.
Sin embargo, todos están de acuerdo en que Bitcoin necesita soluciones de escalabilidad para alcanzar su máximo potencial. Aquí es donde entran en juego las soluciones de capa 2 de Bitcoin.
Soluciones de Capa 2 de Bitcoin
Los protocolos de capa 2 de Bitcoin permiten a los usuarios de Bitcoin realizar transacciones fuera de la cadena, reduciendo la carga en la cadena de bloques de Bitcoin. Como resultado, las transacciones fuera de la cadena se pueden procesar mucho más rápido y a un costo menor, lo que es especialmente relevante durante períodos de alta demanda del espacio de bloque de Bitcoin. Las redes de capa 2 de Bitcoin se basan en Bitcoin, pero sin cambiar el núcleo del software de Bitcoin. Además, las soluciones de capa 2 a menudo agregan nuevas capacidades que no eran nativas de Bitcoin, como contratos inteligentes complejos y aplicaciones descentralizadas (dApps).
Tipos de soluciones de escalabilidad de capa 2 de Bitcoin
Hay tres formas principales en que las soluciones de capa 2 de Bitcoin abordan el problema de la escalabilidad de la red: cadenas laterales, canales de estado y rollups. Veamos cada una de ellas.
Cadenas laterales
Las cadenas laterales son cadenas de bloques separadas que se ejecutan en paralelo a la cadena principal. Tienen sus propios tokens, que en algunos casos están vinculados a BTC. Al crear una cadena de bloques con un mecanismo de consenso diferente y más rápido (a diferencia de la prueba de trabajo de Bitcoin, que es la causa directa del tiempo de bloque de 10 minutos) y un token, la velocidad de transacción se incrementa indirectamente.
Al usar una cadena lateral con un token vinculado a BTC, la cantidad requerida de bitcoin se bloquea, mientras que la cadena lateral crea (o acuña) la misma cantidad del token correspondiente dentro de sus propias reglas del ecosistema que incluyen tiempos de transacción más rápidos. Una vez que el usuario ha completado lo que necesitaba hacer de esta manera, una solicitud de retiro quema los tokens basados en la cadena lateral y libera el BTC bloqueado.
Entre las cadenas laterales de Bitcoin más populares se encuentran Rootstock (RBTC) y Liquid Network.
Canales de estado
Los canales de estado son protocolos punto a punto, lo que significa que conectan dos partes y les permiten realizar transacciones entre sí. Las únicas transacciones registradas en la cadena de bloques de Bitcoin son las completamente necesarias, que se ocupan de la apertura y el cierre de estos canales. Esto significa que todo lo que sucede en el medio está fuera de la cadena y, por lo tanto, se completa mucho más rápido.
Esto podría introducir preocupaciones de seguridad en teoría, por lo que esta solución de capa 2 utiliza contratos de múltiples firmas que bloquean una cantidad requerida de fondos. Estos fondos son la única restricción significativa para las transacciones que pueden realizar las dos partes. Una vez que terminan, envían los datos que reflejan el estado de la transacción actualizado a la cadena de bloques y cierran el contrato. Los canales de estado son especialmente útiles para múltiples transacciones pequeñas que tardarían mucho en procesarse en cadena.
El canal de estado más grande en el ecosistema de Bitcoin es Lightning Network, que, en teoría, puede procesar hasta 1 millón de transacciones por segundo.
Rollups
Los rollups hacen exactamente lo que su nombre implica: fuera de la cadena, procesan y luego agrupan varias transacciones en una sola y envían el paquete a la cadena de bloques base. El rollup comprime las transacciones para garantizar que ocupen menos espacio que si permanecieran separadas.
Sin embargo, este enfoque plantea la cuestión de la validez de las transacciones. Los diferentes tipos de rollups abordan este problema de diferentes maneras.
Los rollups optimistas y de conocimiento cero (ZK) utilizan contratos inteligentes para enviar pruebas de validez. Donde los rollups optimistas consideran todas las transacciones válidas hasta que se cuestionan y se demuestra lo contrario, los rollups de conocimiento cero validan las transacciones de una manera que no requiere revelar información sensible, lo que, a su vez, también ayuda a disminuir el tamaño de una transacción. Un ejemplo de rollups de conocimiento cero es Citrea, que también permite construir sobre la cadena de bloques.
Mientras tanto, los rollups soberanos usan nodos y no necesitan una capa de liquidación. Algunos argumentan que los rollups soberanos podrían ser los más seguros de todos, ya que no utilizan contratos inteligentes que podrían conducir a errores.
Por ahora, los rollups soberanos y los rollups verificados de manera optimista se están desarrollando en Bitcoin, mientras que también se están investigando otras soluciones. Build on Bitcoin (BoB) es otro ejemplo de una capa 2 que utiliza rollups para ayudar a Bitcoin a escalar.
Con el vibrante ecosistema de capa 2 de Bitcoin que se está construyendo actualmente, es difícil no ser optimista sobre el futuro de Bitcoin.
¿Es la minería de Bitcoin escalable?
Para que Bitcoin alcance la adopción masiva, debe tener vías fluidas para ser transaccionado (es decir, la cadena de bloques de Bitcoin). La cadena de bloques de Bitcoin es altamente segura, descentralizada y estable. Sin embargo, Bitcoin tiene un defecto distintivo: su capacidad limitada para manejar grandes cantidades de datos de transacciones.
Para que las transacciones de la cadena de bloques de Bitcoin se confirmen, deben ser aprobadas a través de un consenso de prueba de trabajo (PoW). Una vez que una cierta cantidad de mineros verifican la transacción, finalmente alcanza la liquidación final de la cadena de bloques. Este mecanismo esencialmente define el sistema para generar nuevos bloques.
En su estado actual, hay algunos factores clave que restringen la cadena de bloques de Bitcoin:
- Tamaño de bloque : Un bloque de Bitcoin está limitado a contener 1 megabyte (MB) de datos.
- Tiempo de bloque : Se genera un nuevo bloque de Bitcoin aproximadamente cada 10 minutos.
- Rendimiento : Las restricciones del tamaño de bloque y el tiempo de bloque de Bitcoin lo hacen capaz de procesar solo alrededor de tres a siete transacciones por segundo.
- Costo de transacción : El rendimiento limitado conduce a una alta demanda de un suministro limitado de espacio de bloque. Esto, a su vez, hace que las tarifas se disparen durante los períodos de congestión de la red de Bitcoin.
- Programabilidad : El lenguaje de scripting de Bitcoin tiene una funcionalidad restringida, lo que dificulta la implementación de la lógica de los contratos inteligentes. Esto también hace que la creación de aplicaciones descentralizadas en Bitcoin no sea tan simple como hacerlo en Ethereum.
Si bien las actualizaciones de Bitcoin ciertamente continuarán, no se implementarán soluciones transformadoras de la noche a la mañana. Por esa razón, será difícil para la cadena de bloques alcanzar la escalabilidad por sí sola en el futuro cercano.
Sin embargo, existen otras soluciones que pueden ayudar a escalar la red de Bitcoin para miles de millones de usuarios y millones de transacciones por día.
¿Cuáles son las soluciones para escalar Bitcoin?
El problema de la escalabilidad de Bitcoin se puede resolver escalando la cadena de bloques de diferentes maneras. Escalar significa aumentar el rendimiento de Bitcoin y mejorar su programabilidad. Bitcoin podría lograr esto implementando las siguientes soluciones:
Capas de Bitcoin
La forma más fácil de escalar Bitcoin sin realizar cambios en el protocolo es a través de protocolos fuera de la cadena, como las redes de capa 2 y las cadenas laterales. Estos protocolos se basan en Bitcoin o se ejecutan en paralelo a él, y pueden operar sin representar ningún riesgo para la cadena de bloques de Bitcoin subyacente. Además, la mayoría de las capas de Bitcoin utilizan Bitcoin como capa de liquidación, lo que les permite heredar sus propiedades de seguridad y descentralización.
El objetivo de las capas de Bitcoin es mejorar la velocidad de las transacciones, reducir los costos y mejorar la programabilidad a través de contratos inteligentes complejos. Aprovechan diferentes tecnologías como rollups, cadenas laterales y canales de estado para lograr la escala. Sin embargo, este no es un proceso sencillo y podría llevar a la creación de nuevos problemas.
Por ejemplo, si bien las transacciones de capa 2 o cadena lateral finalmente se liquidan en la cadena de bloques de Bitcoin, el BTC retenido fuera de la cadena principal puede enfrentar riesgos de centralización y seguridad. Otro posible problema que encuentran las capas de Bitcoin es la falta de interoperabilidad.
Afortunadamente, BitcoinOS está desarrollando una solución que ofrece interoperabilidad y vías BTC casi sin confianza. Este nuevo protocolo fuera de la cadena aprovecha los rollups "sovryn" para minimizar la congestión en la cadena de bloques de Bitcoin. El protocolo es una supercadena que puede alojar múltiples rollups interoperables y componibles, lo que permite a los usuarios moverse de una dapp a otra sin problemas.
Las vías BTC casi sin confianza de BitcoinOS minimizan los riesgos de centralización y seguridad asociados con los puentes de capa 2 y cadena lateral.
Mecanismos de consenso mejorados
El mecanismo de consenso de una cadena de bloques es el proceso que utiliza la cadena para lograr un acuerdo unificado sobre el estado de la red de forma descentralizada. Bitcoin utiliza el mecanismo de consenso de Prueba de Trabajo (PoW), que requiere que los mineros inviertan mucha potencia computacional para asegurar la red.
PoW se basa en la capacidad de un minero para demostrar que se ha completado una tarea computacional. Esta tarea implica encontrar un hash que esté por debajo de cierto nivel de dificultad. El minero que lo hace más rápido tiene derecho a agregar el siguiente bloque de transacciones a la cadena. A cambio, ganan tarifas originadas de las transacciones en ese bloque y una recompensa de bloque en forma de BTC recién extraído.
El problema con PoW es que los bloques solo se agregan a la cadena cada 10 minutos en promedio, lo que ralentiza la velocidad de las transacciones. Para mejorar esto, Bitcoin podría, en teoría, cambiar a un mecanismo de consenso diferente con reglas separadas donde el tiempo de bloque sea más corto.
Sin embargo, cambiar estas reglas requeriría que tanto los mineros como los mantenedores del código de Bitcoin estén de acuerdo con el cambio. Obtener la aprobación de todas las partes interesadas relevantes no es una tarea fácil. Además, muchas personas en la comunidad de Bitcoin creen que PoW es el mejor mecanismo de consenso, y sería difícil convencerlos para que se muden a otro. Alejarse de PoW expondría a Bitcoin a muchos riesgos indeseables y eliminaría la distribución justa de Bitcoin nuevo.
Debido a estas dificultades, es más fácil implementar un mecanismo de consenso diferente en una cadena lateral que se ejecuta en paralelo a Bitcoin. Para lograr la escala, el mecanismo de consenso de la cadena lateral aceptaría un tiempo de bloque más corto que el de Bitcoin. Las cadenas laterales son adecuadas para mejorar el algoritmo de consenso de una capa 1 porque son cadenas de bloques independientes vinculadas a la cadena principal mediante un puente de peg bidireccional.
Cadenas de bloques anidadas
Las cadenas de bloques anidadas son soluciones de escalado de capa 2 donde las cadenas secundarias se alojan dentro o encima de una cadena de bloques de capa La cadena principal es la "padre", mientras que las cadenas de bloques anidadas son las cadenas "hijas". Las cadenas hijas se ejecutan de acuerdo con las reglas de la cadena principal.
Sin embargo, la cadena principal delega diferentes tareas a las cadenas hijas, como la ejecución de transacciones, para ayudar a reducir la congestión en la cadena principal. A cambio, las cadenas hijas son responsables de enviar el resultado de las tareas delegadas a la cadena principal.
Al dividir el trabajo entre las diferentes cadenas hijas, las cadenas de bloques de capa 1 podrían lograr mejores rendimientos de transacciones. Además, las cadenas hijas pueden diseñarse para comunicarse entre sí, creando eficiencia dentro de todo el ecosistema. Otra característica de las cadenas hijas es que se les puede permitir operar un mecanismo de consenso diferente al de la cadena de bloques principal. Esto significa que pueden procesar transacciones más rápido bajo tiempos de bloque más cortos.
La anidación es una solución de escalado de cadena de bloques emergente que se ha utilizado en muy pocas cadenas de bloques. Por ejemplo, la tecnología se ha implementado en el proyecto Plasma de OmiseGo de Ethereum. No ha habido ningún intento hasta ahora de construir una cadena de bloques anidada para Bitcoin.
Transacciones en lotes
El procesamiento de transacciones en lotes implica comprimir muchas transacciones en una sola transacción para reducir los costos y maximizar el espacio de almacenamiento. Este proceso implica crear e implementar un contrato inteligente que puede contener muchas transacciones y procesarlas como una sola. El costo se comparte entre todas las transacciones del lote, lo que reduce las tarifas para los usuarios.
Además, agrupar múltiples transacciones juntas es eficiente en cuanto al almacenamiento, lo que permite que cada bloque contenga más transacciones. Esto da como resultado que se procesen más transacciones, lo que lleva a velocidades de transacción más altas. El procesamiento en lotes se puede aplicar utilizando varios tipos de rollups, como la validez, soberanos y optimistas.
Actualmente, los proyectos están utilizando diferentes tipos de rollups para escalar Bitcoin. Por ejemplo, BitcoinOS utiliza rollups "sovyrn", que agrupan múltiples transacciones en una sola transacción. Cuando se aplica a Bitcoin, el procesamiento en lotes podría ayudar a la cadena de bloques a procesar pagos masivos de millones de usuarios en todo el entorno.
Fragmentación
La fragmentación es una solución de escalado en cadena que divide una cadena de bloques en segmentos más pequeños llamados fragmentos. Cada fragmento contiene su propio estado independiente e historial de transacciones, creando efectivamente múltiples redes de cadena de bloques más pequeñas que funcionan en paralelo.
Además, cada fragmento es responsable de administrar un segmento de datos específico, en lugar de tener una sola cadena que procese todas las transacciones. Las transacciones que involucran datos que abarcan múltiples fragmentos se procesan a través de "cadenas de fragmentos" especiales que permiten que los fragmentos distintos se comuniquen y se sincronicen. Por lo tanto, la fragmentación distribuye la carga de trabajo entre múltiples segmentos. Esto ayuda a que la cadena de bloques se ejecute más rápido, mejorando la velocidad y la eficiencia de las transacciones.
Además de mejorar el rendimiento de las transacciones, la fragmentación es beneficiosa porque los nodos de la red no tienen que almacenar todo el historial de la cadena de bloques, lo que les ahorra recursos de almacenamiento. En cambio, los nodos solo necesitan mantener los datos de sus fragmentos.
Aumento del tamaño del bloque
Aumentar el tamaño del bloque es otra solución en cadena que podría aplicarse a Bitcoin mediante una actualización de protocolo. Sin embargo, los tamaños de bloque más grandes también se pueden implementar en las capas de Bitcoin, lo que les permite procesar transacciones más rápido. La ventaja de los bloques más grandes es que pueden contener más transacciones, lo que permite que una cadena de bloques procese más transacciones por segundo.
Bitcoin tiene una historia interesante de intentos de aumentar el tamaño del bloque. Entre 2015 y 2017, la comunidad de Bitcoin experimentó una "guerra" de tamaño de bloque donde un lado (los bloqueadores pequeños) quería mantenerlo en 1 MB o aumentarlo utilizando la bifurcación suave SegWit. El otro lado, los bloqueadores grandes, quería cambiar el código de Bitcoin para admitir un tamaño de bloque de 2 MB o incluso 8 MB. Dado que los bloqueadores grandes estaban decididos a salir adelante, ocurrieron varias bifurcaciones duras, creando nuevas monedas. Todas las bifurcaciones duras de Bitcoin fracasaron, y se implementó la actualización SegWit, haciendo que los bloqueadores pequeños fueran los ganadores de la guerra del tamaño del bloque.
Es poco probable que Bitcoin alguna vez experimente otra bifurcación suave para aumentar el tamaño del bloque. Por lo tanto, la cadena de bloques tendrá que confiar en las capas de Bitcoin con tamaños de bloque más grandes para resolver el problema de la escalabilidad.
¿Cuál es el rendimiento de Bitcoin?
Primero, debemos establecer dos elementos clave: Bitcoin como activo (BTC) y Bitcoin como cadena de bloques.
Bitcoin como activo ha experimentado una tremenda adopción en los últimos años. Hoy en día, se le conoce comúnmente como "oro digital" y tiene un enorme potencial en el futuro de los activos digitales.
Pero para que BTC alcance la adopción masiva, debe tener vías fluidas para ser transaccionado (es decir, la cadena de bloques de Bitcoin). La cadena de bloques de Bitcoin es altamente segura, descentralizada y estable. Sin embargo, Bitcoin tiene un defecto distintivo: su capacidad limitada para manejar grandes cantidades de datos de transacciones.
Para que las transacciones de la cadena de bloques de Bitcoin se confirmen, deben ser aprobadas a través de un consenso de prueba de trabajo (PoW). Una vez que una cierta cantidad de mineros verifican la transacción, finalmente alcanza la liquidación final de la cadena de bloques. Este mecanismo esencialmente define el sistema para generar nuevos bloques.
En su estado actual, hay algunos factores clave que restringen la cadena de bloques de Bitcoin:
- Tamaño de bloque : Un bloque de Bitcoin está limitado a contener 1 megabyte (MB) de datos.
- Tiempo de bloque : Se genera un nuevo bloque de Bitcoin aproximadamente cada 10 minutos.
- Rendimiento : Las restricciones del tamaño de bloque y el tiempo de bloque de Bitcoin lo hacen capaz de procesar solo alrededor de tres a siete transacciones por segundo.
- Costo de transacción : El rendimiento limitado conduce a una alta demanda de un suministro limitado de espacio de bloque. Esto, a su vez, hace que las tarifas se disparen durante los períodos de congestión de la red de Bitcoin.
- Programabilidad : El lenguaje de scripting de Bitcoin tiene una funcionalidad restringida, lo que dificulta la implementación de la lógica de los contratos inteligentes. Esto también hace que la creación de aplicaciones descentralizadas en Bitcoin no sea tan simple como hacerlo en Ethereum.
Si bien las actualizaciones de Bitcoin ciertamente continuarán, no se implementarán soluciones transformadoras de la noche a la mañana. Por esa razón, será difícil para la cadena de bloques alcanzar la escalabilidad por sí sola en el futuro cercano.
Sin embargo, existen otras soluciones que pueden ayudar a escalar la red de Bitcoin para miles de millones de usuarios y millones de transacciones por día.
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