Hoy en día, existen varios protocolos de cadena de bloques. Sin embargo, no todos los protocolos de cadena de bloques pueden existir de forma independiente. Algunos protocolos de cadena de bloques necesitan una capa base, mientras que otros no. Aquellos que pueden existir de forma independiente son las cadenas de bloques de capa 1.

Las cadenas de bloques de capa 1 son redes de cadena de bloques que pueden manejar todos los aspectos de la operatividad de la cadena de bloques, como el consenso, la seguridad y el procesamiento de transacciones.

Las cadenas de bloques de capa 1 se pueden comparar con los cimientos de un edificio. Proporciona la infraestructura o arquitectura sobre la que se construyen todas las demás aplicaciones y protocolos de la cadena de bloques. Además de servir como base o base de construcción, las cadenas de bloques de capa 1 definen y establecen las reglas que rigen el funcionamiento de una red de cadenas de bloques.

Estas reglas guían cómo se validan las transacciones en la cadena de bloques y también ayudan a mantener el libro mayor distribuido de la cadena de bloques. Las cadenas de bloques de capa 1 también tienen sus tokens nativos, que se utilizan para facilitar las transacciones de la cadena de bloques e incentivar a los mineros. Bitcoin, Ethereum, Cardano y Polkadot son populares blockchains de capa 1 con BTC, ETH, ADA y DOT como sus respectivos tokens.

Historia y desarrollo de las cadenas de bloques de capa 1

Bitcoin fue presentado por primera vez el 31 de octubre de 2008, cuando la personalidad pseudónima Satoshi Nakamoto publicó el documento técnico de nueve páginas de Bitcoin titulado "Bitcoin: Un sistema de efectivo electrónico peer-to-peer". El documento técnico describió los conceptos y detalles técnicos de Bitcoin.

Si bien el concepto de tecnología de cadena de bloques no era del todo nuevo, el libro blanco de Bitcoin arrojó más luz sobre la tecnología en la que se basa Bitcoin, destacando su papel en la descentralización de Bitcoin. Aunque inicialmente Bitcoin solo fue entendido por entusiastas de la tecnología, la forma inmutable, transparente y segura de las transacciones de Bitcoin ha hecho que gane popularidad entre los novatos en tecnología. Todo gracias a la cadena de bloques subyacente en la que se construyó.

La creación y el lanzamiento de Bitcoin abrieron el camino para la exploración de la tecnología de cadena de bloques. En 2011, Charles "Charlie" Lee, un ex ingeniero de Google y graduado del MIT, lanzó la primera criptomoneda alternativa (altcoin) conocida como Litecoin. Si bien litecoin tenía características similares a Bitcoin, tenía una velocidad de transacción más alta que Bitcoin. A diferencia de Bitcoin, que tardaba unos 10 minutos en confirmar transacciones, litecoin tenía un tiempo de confirmación de transacción de 2.5 minutos.

Al igual que Bitcoin, Litecoin utiliza el mecanismo de consenso de prueba de trabajo donde los mineros deben trabajar para resolver un rompecabezas matemático complejo. Los mineros que podían resolver el rompecabezas matemático recibían 6.25 Litecoins como incentivo o recompensa por su esfuerzo. Antes de la creación de Litecoin, solo los usuarios con dispositivos mineros especializados podían participar en la minería de Bitcoin. Sin embargo, cuando se creó Litecoin, utilizó el algoritmo de minería Scrypt.

La ventaja del algoritmo de minería Scrypt fue que proporcionaba una mejor seguridad. También permitía a los usuarios con dispositivos de hardware menos especializados (no ASIC) participar en su proceso de minería. Al igual que con cada criptomoneda, Litecoin ha presenciado mejoras significativas. Una mejora notable se puede ver en 2017 cuando se implementó Segregated Witness (SegWit) en la cadena de bloques de Litecoin. Esta implementación condujo a un aumento en la escalabilidad de la cadena de bloques de Litecoin.

A medida que la industria de la cadena de bloques creció, los desarrolladores de cadenas de bloques comenzaron a crear cadenas de bloques y criptomonedas que servirían para diferentes casos de uso mientras buscaban mejorar las deficiencias de Bitcoin. En 2012, Jed McCaleb, Arthur Britto y Chris Larsen se unieron para formar una empresa llamada OpenCoin, posteriormente renombrada como Ripple Labs. Jed McCaleb y sus compañeros crearon Ripple, un protocolo de pago con su criptomoneda nativa, XRP.

XRP fue creado principalmente para facilitar pagos transfronterizos rápidos y baratos. Tenía una cadena de bloques diferente, conocida como el libro mayor XRP. A diferencia de Bitcoin, que utiliza el algoritmo de consenso de prueba de trabajo, el libro mayor XRP utiliza el Algoritmo de Consenso del Protocolo Ripple (RPCA), donde nodos conocidos como listas de nodos únicos validan y confirman transacciones realizadas en el libro mayor XRP. Litecoin y Ripple continuaron teniendo la segunda y tercera mayor capitalización de mercado después de Bitcoin, pero esto estaba a punto de cambiar.

En 2013, Vitalik Buterin, un programador informático, publicó un libro blanco titulado “Ethereum: una plataforma de contratos inteligentes y aplicaciones descentralizadas de próxima generación”. El libro blanco presentó Ethereum al mundo. Ethereum tenía un caso de uso mucho más amplio que Bitcoin. Aparte de ser utilizado para facilitar transacciones de criptomonedas, Ethereum es una plataforma que permite a los usuarios construir aplicaciones descentralizadas.

Después de que Vitalik Buterin publicara el libro blanco de Ethereum, varios otros científicos de la computación se unieron al desarrollo del proyecto Ethereum, incluyendo Gavin Wood, Charles Hoskinson, Amir Chetrit, Anthony Di Iorio, Jeffrey Wilcke, Joseph Lubin, entre otros. Los fundadores se embarcaron en una Oferta Inicial de Monedas (ICO) para financiar el proyecto Ethereum en 2014. Entre el 22 de julio y el 2 de septiembre de 2014, se recaudaron la asombrosa suma de $18 millones a través de esta ICO. Aquellos que invirtieron en la ICO de Ethereum intercambiaron sus Bitcoin (BTC) por el token nativo de Ethereum, Ether (ETH), con la esperanza de que el valor de Ether algún día se disparara.

Aunque Ether era comprable, el proyecto no se puso en marcha hasta el 30 de julio de 2015, cuando se lanzó la primera versión de Ethereum, Frontier. Este lanzamiento finalmente permitió a los usuarios y desarrolladores utilizar la cadena de bloques de Ethereum para realizar diversas tareas que van desde llevar a cabo transacciones de criptomonedas hasta crear contratos inteligentes. Después de que se lanzara la primera versión de Ethereum, Frontier, Ethereum sufrió varias actualizaciones.

Una actualización notable se puede ver el 15 de septiembre de 2022, cuando la red de Ethereum adoptó el mecanismo de consenso de participación. Este cambio se debió a la seguridad, escalabilidad y eficiencia energética del mecanismo de consenso de participación, que no es tan energéticamente intensivo y exigente como el mecanismo de consenso de trabajo que originalmente utilizaba.

El nacimiento de las cadenas de bloques de Bitcoin y Ethereum sentó las bases para el desarrollo de varias otras cadenas de bloques de capa 1 que ofrecían funcionalidades mucho más mejoradas. Por ejemplo, GateChain, desarrollado por el intercambio de criptomonedas Gate.io, permite a los usuarios superar el robo de activos y la pérdida de claves privadas. La cadena de bloques de Solana, desarrollada por Anatoly Yakovenko en 2020, proporciona una mayor escalabilidad y velocidad de transacción de alrededor de 65,000 TPS, y se han desarrollado varias otras cadenas de bloques de capa 1.

Comprendiendo el Trilema de la Cadena de bloques

El trilema de la cadena de bloques es un concepto que fue introducido por primera vez por Vitalik Buterin, uno de los cofundadores de Ethereum, en marzo de 2017. trilema de la cadena de bloques es que es desafiante y algo difícil para blockchain lograr la descentralización, la seguridad y la escalabilidad juntas. Sugiere que las redes blockchain solo pueden lograr dos de estas tres propiedades o características mientras sacrifican una tercera propiedad.

Descentralización

La descentralización es una característica central de cada cadena de bloques pública. Es una característica que permite a los usuarios de una cadena de bloques pública llevar a cabo transacciones entre pares sin necesidad de un intermediario o autoridad central. La descentralización es importante porque le da a los usuarios un control completo sobre sus activos de cifrado. Una red de cadenas de bloques se volverá más descentralizada a medida que aumente el número de participantes. Esto se debe a que el poder de control de la cadena de bloques se distribuye entre todos los participantes en una red de cadenas de bloques.

Seguridad

La seguridad es la segunda característica más importante de una cadena de bloques pública. Todas las cadenas de bloques públicas deben ser seguras, lo que significa que deben resistir la manipulación y los ataques de actores malintencionados. Para ser seguras, las cadenas de bloques utilizan la criptografía y los algoritmos de consenso. La criptografía ayuda a proteger la privacidad del usuario y garantiza la consistencia de los datos.

El algoritmo de consenso de prueba de trabajo evita que las redes de blockchain sean manipuladas o alteradas por actores malintencionados. Los actores malintencionados que deseen manipular una red de blockchain utilizando este algoritmo de consenso tendrían que tomar el control de más del 51% de los nodos en la red, lo cual es muy difícil.

Para el algoritmo de consenso de prueba de participación, los validadores o aquellos que participarían en confirmar transacciones en la cadena de bloques de Ethereum tendrían que apostar 32 ETH. Dado que cada validador tiene algo en juego, deben actuar honestamente o arriesgarse a perder sus fondos.

Escalabilidad

La escalabilidad se refiere a la capacidad de las redes de bloques para procesar grandes volúmenes de transacciones sin experimentar disminución en el rendimiento. La escalabilidad de las redes de bloques es importante si la tecnología de bloques quiere competir con los sistemas financieros tradicionales. Aunque la escalabilidad solía ser un gran problema para las cadenas de bloques de capa 1, se están realizando constantemente investigaciones y mejoras para llevar a escala las cadenas de bloques de capa 1.

Resolviendo el Problema de Escalabilidad de las Cadenas de Bloques de Capa 1

Se han ideado diferentes soluciones de escalado para hacer que las cadenas de bloques de capa 1 sean más escalables y mejorar su rendimiento o velocidad de procesamiento. Estas incluyen el aumento del tamaño del bloque, el cambio del mecanismo de consenso, el particionado y la utilización de SegWit.

Aumentar el tamaño del bloque

Una cadena de bloques escalable es aquella cuyo bloque puede contener y procesar un alto número o volumen de transacciones de cadena de bloques. Dos formas famosas de escalar aumentando el tamaño del bloque son;

1. Actualizando el código de la cadena de bloques
2. Testigo segregado (SegWit)

Actualizando el código de la Cadena de bloques

Actualizar un código de cadena de bloques para aumentar el tamaño de un bloque es una excelente manera de escalar y aumentar la capacidad de procesamiento o la velocidad de transacción de las cadenas de bloques. Esto fue exactamente lo que llevó a la creación de Bitcoin Cash (BCH) el 1 de agosto de 2017.

Debido a la limitada escalabilidad de la cadena de bloques de Bitcoin, algunos miembros de la comunidad de Bitcoin pensaron que era necesario aumentar el tamaño del bloque de Bitcoin de 1 MB a 8 MB. Aunque no todos en la comunidad de Bitcoin estuvieron de acuerdo con esto, los defensores de esta idea continuaron.

Esto condujo a la creación de Bitcoin Cash, un fork de Bitcoin. Bitcoin Cash puede procesar más transacciones que Bitcoin, concretamente, 100 transacciones por segundo, en lugar de las siete transacciones por segundo de Bitcoin. Si bien Bitcoin Cash puede ser más escalable que Bitcoin, han surgido otras cuestiones en torno a su falta de descentralización.

Testigo segregado (SegWit)

Testigo segregado ayuda a la escalabilidad al reducir la cantidad de información de transacción en un bloque. Lo hace eliminando la firma digital y otros datos de testigo del bloque principal y colocándolos en el bloque SegWit. Con parte de la carga fuera del bloque principal, este podrá contener y procesar más transacciones. SegWit se ha implementado en la cadena de bloques de Bitcoin para permitir transacciones más rápidas.

Una transacción de cadena de bloques generalmente está compuesta por 3 partes principales:

• Entrada: La entrada se refiere a la fuente de una transacción. Es la persona que inicia una transacción de cadena de bloques.
• Salida: La salida se refiere al destinatario de una transacción. La salida generalmente contiene la dirección del monedero del destinatario y la cantidad de criptomoneda que se envía.
• Firma digital: Una firma digital es una prueba que muestra que la criptomoneda que se gasta está vinculada al remitente. La firma digital verifica la autenticidad del remitente.

Cambiando el Mecanismo de Consenso

El mecanismo de consenso se refiere a la forma en que los participantes de la red en una red de blockchain llegan a un acuerdo. Cambiar el mecanismo de consenso es una excelente manera de mejorar la escalabilidad de las cadenas de bloques. Esa es una de las razones por las que Ethereum cambió de un mecanismo de consenso de prueba de trabajo a un mecanismo de consenso de prueba de participación.

Aunque el mecanismo de consenso de prueba de trabajo proporciona más seguridad a una red blockchain, limita la escalabilidad. Cambiar el mecanismo de consenso es una excelente manera de llevar una red blockchain a escala. Sin embargo, desarrollar un nuevo mecanismo de consenso a menudo lleva años de investigación y una planificación precisa.

Capa 1 de fragmentación

Sharding es una forma de particionamiento de base de datos donde una base de datos de cadena de bloques se divide en partes más pequeñas para procesar transacciones simultáneamente. Lo que esto significa es que en el sharding, una red de cadena de bloques se divide en subconjuntos conocidos como fragmentos. Cada fragmento está compuesto por una colección de nodos o computadoras. Después de la división, a cada fragmento se le asignan diferentes transacciones para verificar.

Entonces, digamos que una red blockchain comprende 1,000 nodos o computadoras. Los nodos se pueden dividir en 10 fragmentos, cada uno con unos 100 nodos. Suponiendo que es necesario verificar 10 transacciones. Cada fragmento, compuesto por 100 nodos, verificará una transacción hasta que se verifiquen las 10 transacciones. De esta manera, las transacciones se verifican de forma simultánea y rápida.

Ejemplos de blockchains de Capa 1

Bitcoin y Ethereum son los ejemplos más famosos de blockchains de capa 1. Bitcoin utiliza el mecanismo de consenso de prueba de trabajo, mientras que Ethereum actualmente utiliza el mecanismo de consenso de prueba de participación. Otros ejemplos de blockchains de capa uno son Solana, Avalanche, Flow, Cardano y Cosmos.

Solana

Solana es una plataforma de cadena de bloques de código abierto creada por Anatoly Yakovenko, un ex empleado de Qualcomm, en 2017. Anatoly creó Solana para abordar el problema de escalabilidad que afectaba a los protocolos de cadena de bloques existentes en ese momento. Solana utiliza la combinación de un algoritmo de consenso de prueba de participación y prueba de historia. Por cada transacción que tiene lugar en la cadena de bloques de Solana, la prueba de historia crea una marca de tiempo, que posteriormente mejora la escalabilidad de Solana.

Fuente:Solana.com

La mayor escalabilidad de la cadena de bloques Solana hace posible que procese miles de transacciones por segundo. El token nativo de Solana, SOL, se lanzó en marzo de 2020. El token SOL se utiliza como medio de intercambio en la cadena de bloques Solana y ha crecido para estar entre las 10 principales criptomonedas, con una capitalización de mercado de más de $47 mil millones.

Avalancha

Avalanche es una cadena de bloques de capa 1 lanzada por Emin Gun Sirer, el CEO de Avalabs, en 2020. La cadena de bloques de avalanche utiliza el algoritmo de consenso Snow y también tiene su token de criptomoneda nativo conocido como AVAX, que se utiliza para facilitar transacciones en la red de la cadena de bloques de avalanche.

Fuente. avax.network

Desde su lanzamiento en 2020, Avalanche ha crecido hasta tener una capitalización de mercado de alrededor de $ 14 mil millones, y su moneda, AVAX, se encuentra entre las 10 principales criptomonedas. La cadena de bloques de avalanchas tiene como objetivo mejorar la escalabilidad y la velocidad de procesamiento de transacciones de la cadena de bloques y otros protocolos de cadena de bloques.

Flujo

La cadena de bloques flow fue creada por Dapper Labs, el creador del juego de bloques cryptokitties, en 2009. La cadena de bloques flow fue creada para ofrecer soluciones escalables para juegos de bloques, NFTs y otras aplicaciones en la red de bloques.

Fuente: Flow.com

La cadena de bloques Flow utiliza el algoritmo de consenso de prueba de participación y tiene su propio token de criptomoneda nativa conocido como FLOW, que facilita las transacciones en la cadena de bloques Flow. Flow ha crecido hasta tener una capitalización de mercado de $1.05 mil millones.

Cardano

Cardano es una cadena de bloques de capa 1 de código abierto que fue creada por Charles Hoskinson, uno de los cofundadores de Ethereum. Aunque fue creada en 2015, no fue hasta 2017 que se lanzó. Cardano fue creada para abordar las deficiencias de los protocolos de cadena de bloques existentes, relacionadas con problemas de escalabilidad e interoperabilidad.

Fuente: Cardanofeed.com

Cardano permitió a los desarrolladores y usuarios construir aplicaciones descentralizadas (DApps) y respaldó contratos inteligentes. La cadena de bloques de Cardano tiene su token nativo conocido como ADA. Con una capitalización de mercado de alrededor de $19 mil millones, Cardano ha ganado mucha popularidad en la industria de la cadena de bloques, con su token nativo, ADA, clasificándose entre las 10 principales criptomonedas.

Cosmos

La cadena de bloques Cosmos que fue creada en 2014 y lanzada en 2019. Cosmos es una cadena de bloques de capa 0, lo que significa que las cadenas de bloques de capa 1 pueden existir en ella. Como cadena de bloques de capa 0, Cosmos tiene una infraestructura que las cadenas de bloques de capa 1 pueden utilizar para crear sus ecosistemas. Actualmente, existen más de 260 cadenas de bloques en el ecosistema de Cosmos, por lo que la gente la llama "un internet de cadenas de bloques".

Fuente: cosmos.network

El volumen de activos digitales transaccionados en el protocolo de Cosmos ahora supera los $150 mil millones. Nada es sorprendente acerca de este desarrollo, considerando que la cadena de bloques relevante alberga muchos dApps, juegos, mercados y proyectos. Cosmos mejora la rapidez en la finalización de transacciones, la escalabilidad, la seguridad y la interoperabilidad entre cadenas de bloques.

Cadena de bloques de Capa 1 vs Capa 2

Además de las cadenas de bloques de capa 1 que sirven como el bloque de construcción de una red de criptomonedas, también existen cadenas de bloques de capa 2. Una cadena de bloques de capa 2 se construye sobre una cadena de bloques de capa 1. Aunque las cadenas de bloques de capa 2 dependen de la seguridad y descentralización de las cadenas de bloques de capa 1, son mucho más escalables que las cadenas de bloques de capa 1. Por lo tanto, las cadenas de bloques de capa 2 tienen una mayor capacidad de procesamiento o velocidad de transacción que las cadenas de bloques de capa 1.

Al igual que las cadenas de bloques de capa 1, las cadenas de bloques de capa 2 tienen sus propias soluciones de escalado que les permiten realizar mayores volúmenes de transacciones en su red de cadena de bloques. Algunas de estas soluciones de escalado incluyen; Rollups, cadenas laterales y canales de estado.

Rollups

Rollup es el proceso mediante el cual se acumulan diferentes transacciones en una sola transacción. En lugar de procesar individualmente las transacciones en la red blockchain, una serie de transacciones diferentes se sacan de la cadena de bloques y se procesan como una sola transacción fuera de la cadena, después de lo cual se recuperan y registran en la cadena de bloques principal. Rollup es una solución de escalado eficaz, ya que aumenta el número de transacciones que se pueden procesar por segundo.

Cadenas laterales

Las cadenas laterales son redes de bloques que procesan transacciones de forma independiente. Tienen su propio mecanismo de consenso y su propio conjunto de validadores que les permiten procesar transacciones de forma independiente de la cadena principal. Con las cadenas laterales, las cadenas de bloques de capa 2 pueden procesar más transacciones en un momento dado.

Canales de Estado

Los canales de estado son muy similares a las cadenas laterales, sus transacciones se registran fuera de la cadena. Sin embargo, estas transacciones suelen registrarse de forma masiva. Cuando la mayor parte de las transacciones se procesan por completo, este estado "completo" se transmite a la cadena principal, después de lo cual las transacciones masivas se registran en la cadena principal. De esta manera, las cadenas de bloques de capa 2 pueden procesar más transacciones en su cadena principal o red de cadena de bloques.

Resumen de las soluciones de escalado de cadenas de bloques de Capa 1 y Capa 2

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Conclusión

Hemos visto que las cadenas de bloques de capa 1 son la base o el fundamento de todas las redes de cadenas de bloques. Definen las reglas que rigen el funcionamiento de una cadena de bloques. Aunque pueden tener un alto nivel de seguridad y descentralización, la escalabilidad suele ser uno de sus mayores desafíos.

Sin embargo, dado que la investigación está en constante desarrollo para mejorar la escalabilidad de las cadenas de bloques de capa 1, podemos esperar mejoras notables y cadenas de bloques que puedan procesar transacciones de criptomonedas de gran volumen.

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