A medida que las redes distribuidas evolucionan, el reto de escalar sin comprometer la descentralización y la seguridad sigue siendo una prioridad importante. En este escenario, los rollups optimistas emergen como una solución clave, permitiendo que estas redes procesen más transacciones con mayor eficiencia, manteniendo intactos los principios esenciales que las definen.
En este artículo, analizaremos cómo esta tecnología consigue un balance entre escalabilidad, seguridad y descentralización, analizando en detalle su arquitectura y los beneficios que aporta al ecosistema de las redes distribuidas.
¿Qué son los Rollups Optimistas?
Los rollups optimistas son una solución de escalabilidad de segunda capa (L2) diseñada para procesar transacciones fuera de la cadena principal (L1). El término “optimista” se refiere a su enfoque: asumen que todas las transacciones son válidas a menos que se demuestre lo contrario. En lugar de validar cada transacción individualmente en la L1, los rollups agrupan múltiples transacciones y las ejecutan off-chain, reduciendo la congestión y los costes de procesamiento.
Este proceso se complementa con un mecanismo de fraud proof, que garantiza que cualquier transacción incorrecta pueda ser impugnada y corregida. Así, los rollups optimistas no publican pruebas de validez para los lotes de transacciones en la cadena principal, sino que dependen de este esquema de fraude para detectar errores. Si se presenta una fraud proof válida, el protocolo reejecuta las transacciones y actualiza el estado del rollup. Si el lote no es impugnado tras el periodo de desafío, se considera válido.
Esta metodología permite a los rollups optimistas ofrecer mejoras significativas en escalabilidad, al procesar transacciones fuera de la cadena principal y publicar solo los datos necesarios, lo que alivia la carga en la cadena principal y mejora el rendimiento.
El trilema de la blockchain
Uno de los mayores desafíos en las redes distribuidas es el trilema de la blockchain, que postula que mejorar un aspecto – escalabilidad, descentralización o seguridad – a menudo implica comprometer uno de los otros. Los rollups optimistas buscan un equilibrio entre estos tres elementos:
- Descentralización: Los rollups optimistas permiten que cualquier participante impugne transacciones sospechosas, evitando la concentración de control en un único nodo o entidad.
- Seguridad: Aunque las transacciones no se validan inmediatamente en la cadena principal, el mecanismo de fraud proof garantiza que las transacciones incorrectas se corrijan antes de afectar el estado de la red, preservando su integridad.
- Escalabilidad: Al procesar transacciones fuera de la cadena principal y publicar solo los datos necesarios en la L1, los rollups optimistas logran una mayor capacidad de procesamiento, mejorando el rendimiento de la red sin saturar la cadena principal.
¿Cómo funcionan los Rollups Optimistas?
El funcionamiento de los rollups optimistas se basa en un mecanismo de fraud proof, donde se publican los datos mínimos necesarios en la L1 sin validar de inmediato todas las transacciones. Este enfoque optimiza la eficiencia, permitiendo que las transacciones se procesen rápidamente off-chain, mientras los usuarios tienen la oportunidad de impugnar las transacciones incorrectas.
Proceso de una transacción en un Rollup Optimista
El recorrido de una transacción dentro de un rollup optimista se divide en tres fases principales:
- Depósito de activos: El usuario deposita sus activos en un contrato puente en la L1. Este contrato envía la información del depósito a la L2, donde se asigna una representación del activo al usuario dentro del sistema de rollup. Este paso establece el vínculo entre los activos depositados en la L1 y su equivalente en la L2.
- Transacciones en la L2: El usuario puede realizar transacciones dentro de la L2, que son agrupadas por el secuenciador en bloques. Posteriormente, se publican en la L1 como una única transacción comprimida. Las raíces de estado en la L1 reflejan el estado del rollup antes y después de la ejecución, proporcionando transparencia.
- Retiro de fondos: Para retirar fondos de la L2, el usuario debe presentar una prueba de Merkle que confirme que su transacción fue incluida correctamente en la raíz de estado. Antes de completar el retiro, debe esperar el periodo de desafío, durante el cual otros participantes pueden impugnar la validez de la transacción.
Componentes esenciales del Rollup
El proceso dentro de un rollup optimista involucra varios actores y componentes esenciales para su operación:
- Secuenciador (Sequencer): Se encarga de agrupar las transacciones de los usuarios en bloques, organizándolos de forma inmutable y transparente. Esto garantiza un registro cronológico claro de las transacciones, optimizando así la eficiencia de la red.
- Proponente (Proposer): Aplica las transacciones a la máquina virtual del sistema, generando un nuevo estado. Este estado se compromete públicamente y se registra en el contrato del rollup en la L1, asegurando la integridad de la información.
- Desafiante (Challenger): Tiene la capacidad de impugnar la validez del estado comprometido. Si se demuestra que el estado es incorrecto mediante una prueba de fraude, el sistema corrige el error, garantizando que las transacciones fraudulentas no impacten en la red.
Prueba de Fraude
La fraud proof es el mecanismo clave que garantiza la seguridad del sistema. Si se detecta un fraude en la transición de estado de un lote de transacciones, cualquier participante puede impugnarlo. Si la impugnación es válida, el lote completo es revisado, las acciones fraudulentas son revertidas y el estado del rollup es ajustado. Este proceso asegura que cualquier comportamiento malicioso sea corregido antes de afectar al sistema.
Ventajas de los Rollups Optimistas
Los rollups optimistas aportan numerosas ventajas para mejorar la escalabilidad de las redes descentralizadas:
- Mayor escalabilidad: Permiten transacciones más rápidas y eficientes, aumentando la capacidad de manejo de transacciones y mejorando la experiencia del usuario al permitir un mayor volumen de transacciones por segundo. Además, ofrecen notables mejoras en la escalabilidad sin sacrificar la seguridad.
- Costes reducidos: Al procesar menos transacciones en la cadena principal, las tarifas son más bajas, haciendo que las aplicaciones descentralizadas sean más accesibles.
- Flexibilidad para desarrolladores: Los rollups optimistas son compatibles con EVM y Solidity, lo que facilita a los desarrolladores crear y portar aplicaciones descentralizadas.
- Seguridad y transparencia: Los datos de las transacciones se almacenan en la cadena de la L1, mejorando la transparencia, la seguridad y la resistencia a la censura.
Desventajas de los Rollups Optimistas
A pesar de sus beneficios, los rollups optimistas también presentan algunas desventajas:
- Período de desafío: Existe un período de espera, generalmente de una semana, durante el cual las transacciones pueden ser impugnadas, lo que puede afectar la disponibilidad inmediata de fondos.
- Retrasos en la finalidad: Puede haber retrasos en la finalidad de la transacción debido a posibles desafíos de fraude, lo que resulta en tiempos de transacción más lentos en comparación con las transacciones on-chain.
- Influencia de operadores centralizados: Los secuenciadores, si son centralizados, pueden influir en el orden de las transacciones, afectando la equidad en la gestión de las mismas.
- Riesgos de seguridad: Aunque son seguros, el modelo de confianza puede ser vulnerable a ataques, especialmente si un operador malicioso intenta aprovechar el periodo de desafío. Además, la seguridad de los rollups depende de la integridad de los contratos inteligentes, lo que puede representar un riesgo si son comprometidos.
Conclusión
Los rollups optimistas son una solución eficaz para mejorar la escalabilidad de las tecnologías de registro distribuido (DLTs), especialmente en el contexto de las blockchains, permitiendo la ejecución de transacciones fuera de la cadena principal (L1) mientras garantizan su validez. Utilizan un esquema de tarifas de gas similar al de las cadenas principales, optimizando costos mediante la compresión de calldata y la escritura de estado, lo que ofrece a los usuarios una experiencia más económica y eficiente en comparación con las tarifas elevadas de la L1.
En el contexto de Ethereum, se espera que la fragmentación de datos mediante la técnica de Danksharding mejore aún más la escalabilidad de los rollups optimistas. Al aumentar el espacio disponible en la L2 para publicar datos por bloque y utilizar almacenamiento de “blobs” más barato e impermanente, se mitigarán las limitaciones actuales relacionadas con el espacio de bloques.
En los próximos artículos, analizaremos otras soluciones de Layer 2, como los ZK-Rollups, para entender cómo estas tecnologías pueden coexistir en la misma DLT y contribuir a la escalabilidad y eficiencia.
Además, te adjuntamos un video didáctico de YouTube donde se explica el funcionamiento de los rollups optimistas de manera visual y detallada.
Recursos:
[1] Ethereum.org – Optimistic Rollups
[2] Ethereum.org – Scaling Optimistic Rollups / disputing transactions
[3] Optimism – Rollup Protocol Overview
[4] Chainanalysis – Optimistic Rollups defined
[5] Ledger – Optimistic Rollups
[6] Geeksforgeeks.com – What are Optimistic Rollups
FAQs
¿Qué son los rollups optimistas?
Los rollups optimistas son soluciones de escalado de segunda capa (L2) que agrupan transacciones para mejorar la eficiencia sin sacrificar la seguridad.
¿Cuáles son las ventajas de los rollups optimistas?
Ofrecen mejoras significativas en escalabilidad, reducción de costes, mejor experiencia de usuario y mayor transparencia.
¿Qué desventajas tienen los rollups optimistas?
Incluyen retrasos en la finalidad, centralización de operadores, y riesgos de seguridad si no hay nodos honestos.
¿Cómo funcionan las fraud proofs (pruebas de fraude) en un rollup optimista?
Permiten a los usuarios impugnar transacciones no válidas. Cuando un verificador detecta una posible transacción fraudulenta, inicia un desafío y la transacción se reproduce en un entorno controlado. Si el resultado no coincide con lo esperado, se revierte el lote y se restaura el estado anterior.
¿Cuál es la diferencia entre fraud proofs y pruebas de validez?
Las pruebas de fraude se calculan dentro de la cadena principal, permitiendo que cualquier participante pueda impugnar la validez de un lote de transacciones si considera que son fraudulentas. Por otro lado, las pruebas de validez (como los SNARKs o STARKs) se generan fuera de la cadena principal y son verificadas por esta, proporcionando una verificación inmediata.
¿Qué sucede si nadie impugna una transacción fraudulenta en un rollup optimista?
Si nadie impugna una transacción fraudulenta dentro del periodo de disputa, la transacción se considera válida y el estado se actualiza, incluso si es incorrecto.
¿Por qué los rollups optimistas tienen un periodo de disputa?
El periodo de disputa da tiempo a los verificadores para identificar y desafiar cualquier transacción incorrecta antes de que se confirme el nuevo estado.
¿Cómo afectan los rollups optimistas a la descentralización?
Aunque mejoran la escalabilidad, pueden concentrar ciertos aspectos, como el control del secuenciador, si no existen mecanismos que fomenten una participación más distribuida.
¿Los rollups optimistas son solo para Ethereum?
No, son una tecnología agnóstica a la plataforma. Aunque son populares en Ethereum, pueden aplicarse a cualquier DLT que soporte contratos inteligentes y verificación off-chain y on-chain.
¿Qué papel tendrá el danksharding en la escalabilidad de los rollups?
El danksharding aumentará el espacio disponible para publicar datos por bloque, mejorando la capacidad de procesamiento.
¿Cómo funcionan las comisiones en los rollups optimistas?
Las comisiones se calculan agrupando múltiples transacciones en un solo lote, lo que permite reducir los costos por usuario en comparación con las transacciones individuales realizadas directamente en la cadena principal.
¿Es posible que un operador cierre el sistema y se lleve los fondos?
Sí, hay un riesgo asociado. La seguridad depende de los mecanismos de protección y la confianza en el operador, por lo que es importante elegir rollups con un historial sólido.
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