Tal com hem comentat en articles anteriors, les blockchain s’enfronten a grans reptes d’escalabilitat a causa de la naturalesa descentralitzada de la xarxa. Les limitacions d’amplada de banda, capacitat de processament i emmagatzematge dels nodes restringeixen el nombre de transaccions per minut (TPM), fet que impulsa la necessitat de solucions que optimitzin el rendiment sense comprometre la seguretat. En aquest context, els canals de pagament (payment channels) i canals d’estat (state channels) permeten realitzar transaccions fora de la cadena principal (off-chain), alleujant la càrrega de la blockchain sense sacrificar-ne la confiança.
Què són els canals i per què són importants?
Les blockchain públiques operen sota una arquitectura distribuïda que exigeix que tots els nodes validin cada transacció, cosa que limita l’escalabilitat i incrementa els costos. Per mitigar aquests desafiaments, sorgeixen els canals off-chain, com ara els canals de pagament i canals d’estat, que permeten als usuaris interactuar fora de la blockchain principal (Layer 1 o L1).
En essència, un canal és un acord entre dues o més parts que els permet intercanviar valor o executar contractes de manera off-chain, tot mantenint la seguretat de la blockchain per a la liquidació final. Durant la vida útil del canal, totes les transaccions o actualitzacions d’estat es duen a terme de forma privada entre els participants, i només l’estat final acordat es registra a la blockchain. Aquesta estratègia redueix significativament la càrrega de la xarxa i millora l’eficiència, ja que es minimitza el nombre de transaccions que s’han de processar on-chain, optimitzant tant el rendiment com el cost.
Canals de pagament: transaccions instantànies i econòmiques
Els canals de pagament estan dissenyats per facilitar pagaments ràpids i econòmics. Un cop obert un canal a la blockchain, totes les transaccions posteriors es gestionen de manera privada entre les parts, fet que redueix els costos i incrementa la velocitat. Un exemple destacat d’aquesta tecnologia és la Lightning Network, que utilitza contractes multifirma i contractes de bloqueig temporal amb hash (HTLC) per garantir que els pagaments es facin de manera segura i sense riscos.
Com funcionen els canals de pagament?
- Obertura del canal: Per iniciar un canal de pagament, les parts bloquegen una quantitat determinada de fons en un contracte multifirma a la blockchain. Aquest contracte garanteix que només els participants poden gestionar i actualitzar l’estat del canal, protegint els fons mentre el canal està actiu. L’obertura requereix una transacció inicial on-chain que estableix l’acord.
- Actualització d’estat: Un cop obert el canal, les transaccions es realitzen off-chain mitjançant la signatura d’actualitzacions d’estat que reflecteixen el saldo actualitzat entre els participants. Aquestes actualitzacions no es registren a la blockchain, cosa que permet que les transaccions siguin instantànies, privades i sense comissions on-chain, evitant la congestió de la xarxa principal. Si el canal és bidireccional, els fons poden moure’s en ambdues direccions, ajustant el saldo en cada intercanvi.
- Tancament del canal: Quan les parts decideixen finalitzar la seva interacció, el canal es tanca i el saldo final acordat es registra a la blockchain mitjançant una transacció on-chain. En aquesta fase, els fons es distribueixen segons el darrer estat signat. El tancament garanteix la seguretat i la correcta liquidació dels fons.
Tipus de canals
- Unidireccionals: Els fons només flueixen en una direcció. Ideals per a pagaments recurrents com subscripcions o serveis continuats.
- Bidireccionals: Permeten transaccions en ambdues direccions. Són útils per a intercanvis regulars entre dues parts, com ara compres i vendes entre empreses o usuaris.
Principals tipus de canals de pagament
- Canals de pagament simples: Aquest és el tipus més bàsic de canal de pagament, en què dues parts estableixen un canal directe entre elles. Aquest canal permet enviar pagaments en ambdues direccions, actualitzant el saldo de cada participant amb cada transacció fins que es decideixi tancar el canal. Un exemple comú d’aquest tipus de canal és l’ús de la Lightning Network per a pagaments amb bitcoin.
- Canals de pagament multi-hop: Aquests canals permeten que els pagaments es transmetin a través d’una xarxa de canals interconnectats, de manera que dos usuaris sense un canal directe entre ells puguin realitzar transaccions mitjançant intermediaris. Aquest procés de retransmissió es duu a terme sense comprometre la privacitat de les transaccions, gràcies a l’ús de contractes HTLC. Aquesta característica és fonamental per a la Lightning Network, ja que facilita els pagaments entre usuaris sense necessitat d’un canal directe, ampliant les possibilitats de transacció.
- Intercanvis atòmics (Atomic Swaps): Són canals especialitzats dissenyats per intercanviar criptomonedes diferents entre dues parts, eliminant la necessitat d’un intermediari. Utilitzen contractes intel·ligents per garantir que l’intercanvi només es completi si ambdues parts compleixen les condicions acordades, assegurant així un intercanvi atòmic.
- Canals de pagament cross-chain: Aquest tipus de canal facilita transaccions entre diferents blockchains, promovent la interoperabilitat i la transferència d’actius entre xarxes separades sense dependre d’intercanvis centralitzats.
- Canals de micropagament: Són canals optimitzats per processar transaccions freqüents i de baix cost, típiques en serveis de contingut digital o videojocs, on es requereixen micropagaments constants i eficients.
Xarxa de canals de pagament (PCN)
Els canals de pagament es poden interconnectar per formar una xarxa de canals de pagament (PCN), com és el cas de la Lightning Network. Aquesta arquitectura permet que dos usuaris es connectin indirectament a través d’una sèrie d’intermediaris, sense necessitat d’establir un canal directe entre ells. La redirecció dels pagaments s’assegura mitjançant contractes HTLC, que garanteixen que els fons només es desbloquegin si es compleixen les condicions predeterminades.
Canals d’estat: més enllà dels pagaments
Els canals d’estat amplien la funcionalitat dels canals de pagament, permetent l’execució d’aplicacions més complexes com contractes intel·ligents, sistemes de votació o jocs. Els usuaris poden interactuar i actualitzar l’estat de les seves aplicacions de manera off-chain, millorant l’eficiència i reduint la congestió a la blockchain.
Com funcionen els canals d’estat?
- Obertura del canal: Igual que en els canals de pagament, els participants bloquegen fons en un contracte intel·ligent a la blockchain (L1), fet que garanteix que qualsevol disputa futura es pugui resoldre de manera segura dins la cadena. Aquest contracte multifirma assegura que només les parts implicades tinguin accés als fons.
- Interaccions off-chain: Durant la vigència del canal, els usuaris intercanvien actualitzacions d’estat signades digitalment, que reflecteixen el progrés d’un contracte o l’evolució d’una aplicació. Aquestes interaccions no es registren a la blockchain fins al moment del tancament, cosa que incrementa la velocitat i l’eficiència de les operacions.
- Resolució de disputes: Si un dels participants intenta tancar el canal amb un estat no acordat, l’altra part pot presentar proves on-chain que invalidin aquesta acció. Aquest mecanisme garanteix la integritat de les transaccions i proporciona una via justa per a la resolució de conflictes, protegint així totes les parts implicades.
Canals virtuals: una evolució en l’escalabilitat off-chain
Els canals virtuals permeten realitzar transaccions o executar aplicacions fora de la blockchain sense necessitat de crear un contracte nou cada vegada. Això redueix els costos i augmenta la flexibilitat, ja que no cal interactuar amb la blockchain per a cada acció.
- Canals d’estat virtuals (Virtual State Channels): Els canals d’estat virtuals optimitzen les interaccions off-chain evitant la creació constant de nous contractes cada vegada que dos usuaris volen executar una aplicació fora de la cadena. Aquests canals es basen en un canal comptable compartit (ledger channel) que actua com a intermediari, i permeten realitzar transaccions o executar la lògica dels contractes sense interactuar directament amb la cadena principal. Aquesta arquitectura incrementa l’eficiència i redueix notablement els costos, tot preservant la seguretat de les operacions.
- Canals de pagament virtuals (Virtual Payment Channels): Aquests canals segueixen el mateix principi, però enfocats específicament en la transferència de valor entre usuaris a través d’intermediaris dins d’una xarxa. En aquest cas, els usuaris no han d’obrir un canal directament a la blockchain. Malgrat ser transaccions off-chain, les garanties de seguretat es mantenen gràcies a mecanismes que asseguren que només el destinatari previst pugui rebre els fons. Això els converteix en una solució ideal per fer pagaments ràpids i econòmics, alhora que s’optimitza l’escalabilitat del sistema.
Conclusions
Els canals de pagament i els canals d’estat són solucions fonamentals per millorar l’escalabilitat de les blockchain, ja que permeten realitzar transaccions ràpides i econòmiques mentre es manté la seguretat de la cadena principal. Aquests mecanismes optimitzen les interaccions entre usuaris gestionant la major part de les operacions de manera off-chain, cosa que redueix tant la congestió com els costos associats a les transaccions on-chain.
D’altra banda, els canals virtuals porten aquesta eficiència encara més enllà, eliminant la necessitat de crear nous contractes a la cadena per a cada nova interacció. Això millora l’escalabilitat i la flexibilitat de les aplicacions descentralitzades sense comprometre’n la seguretat.
En el proper article aprofundirem en la Lightning Network, la solució més popular per escalar Bitcoin mitjançant una xarxa de canals de pagament interconnectats. Explorarem com els contractes HTLC, la transmissió multihop i l’arquitectura off-chain han permès a Bitcoin gestionar un volum de transaccions molt superior, amb rapidesa i baixos costos, contribuint a l’evolució de l’ecosistema de pagaments digitals i al desenvolupament d’aplicacions descentralitzades.
Recursos:
[1] Ethereum.org – State Channels
[2] Cryptape.com – Understanding payment channel network
[3] Nervos.org – Ultimate guide to payment channels
A Block&Capital, especialistes en selecció de personal, treballem per crear oportunitats on el creixement i l’èxit siguin a l’abast de tothom. Si estàs preparat per fer un pas endavant en la teva carrera professional, no dubtis a contactar amb nosaltres.
Últims posts
