Entendiendo las Capas de Blockchain y los Rollups en Ethereum
Vamos a profundizar en un tema que es cada vez más relevante dentro del mundo blockchain: las diferentes capas del ecosistema blockchain y el papel fundamental que juegan los rollups como soluciones de escalabilidad. Para ello, vamos a usar como contexto la red de pruebas Sepolia (Layer 1) y zkSync Sepolia (una red Layer 2).
¿Qué es una Layer 1?
Una Layer 1 (L1) es la base de todo el ecosistema blockchain. Es como el terreno donde se construye toda la infraestructura. En este nivel, los nodos trabajan en conjunto para llegar a un consenso sobre el estado de la cadena de bloques. Todo lo que pasa aquí es procesado y verificado directamente por los participantes de la red, sin necesidad de herramientas externas.
Ejemplos comunes de blockchains de capa base son Bitcoin, BNB Chain, Solana, Avalanche y, por supuesto, Ethereum. Durante este curso, trabajaremos principalmente con Ethereum, ya que es el corazón de su propio ecosistema. Las aplicaciones que se despliegan directamente sobre Ethereum —como Uniswap— son dApps sobre L1, no L2s.
Una característica clave de una Layer 1 es que funciona de forma independiente, sin depender de capas o protocolos adicionales. Aquí es donde se liquida todo: desde transferencias de tokens hasta contratos inteligentes.
¿Qué es una Layer 2?
Una Layer 2 (L2) es cualquier aplicación que se construye encima de una Layer 1. Estas capas adicionales no existen de forma aislada, sino que se conectan constantemente con la capa base para asegurar la validez de sus operaciones. Su propósito principal es descongestionar la L1 y mejorar su rendimiento.
Existen varios tipos de Layer 2. Algunos ejemplos incluyen:
- Chainlink, que provee oráculos descentralizados para conectar datos del mundo real con los contratos inteligentes.
- The Graph, que indexa eventos y datos en cadena para facilitar su búsqueda y acceso.
Pero sin duda, el tipo más conocido de L2 es el rollup. Los rollups son cadenas que agregan múltiples transacciones y luego las reportan a la L1. Esto permite ejecutar muchas operaciones sin saturar la red principal.
¿Qué son los Rollups?
Los rollups son soluciones de Layer 2 que permiten aumentar la capacidad de Ethereum al agrupar varias transacciones en una sola. En vez de ejecutar cada operación individualmente en la L1 (lo cual es costoso y lento), los rollups lo hacen fuera de la cadena, para luego enviar solo un resumen a Ethereum.
Esta técnica tiene varios beneficios, entre ellos:
- Reducción significativa de costos de gas
- Mayor cantidad de transacciones por segundo
- Mantenimiento de la seguridad y descentralización original de Ethereum
El uso de rollups ataca directamente uno de los mayores problemas de las blockchains: el trilema de la escalabilidad, que plantea que una blockchain solo puede tener dos de las siguientes tres propiedades al mismo tiempo: descentralización, seguridad y escalabilidad.
Ethereum, por ejemplo, prioriza la descentralización y seguridad, pero solo puede procesar unas 15 transacciones por segundo. Con los rollups, se puede mejorar la escalabilidad sin comprometer lo demás.
¿Cómo Funcionan los Rollups?
Cuando un usuario realiza una transacción en una red rollup, esta es recogida por un operador (también llamado secuenciador o nodo). Este operador junta varias transacciones, las comprime, y luego envía un batch (lote) de todas ellas a la red principal (L1).
Este proceso tiene varios beneficios:
- La compresión de datos permite usar menos espacio en la L1.
- El costo del gas se distribuye entre todos los usuarios del lote.
- Las pruebas de validez permiten verificar que todas las transacciones son correctas sin necesidad de reejecutarlas en Ethereum.
Pero no todos los rollups funcionan igual. Hay dos tipos principales:
Optimistic Rollups
Estos rollups trabajan bajo el principio de que las transacciones son válidas hasta que se demuestre lo contrario. Es decir, el operador asume que todo está bien y sube el resultado a la L1. Sin embargo, hay un período de espera (llamado challenge period) donde otros operadores pueden verificar las transacciones.
Si alguien encuentra un error, puede enviar una prueba de fraude (fraud proof). Esto implica:
- Identificar el paso exacto donde ocurrió el error.
- Ejecutar ese paso en Ethereum.
- Si el resultado no coincide, la transacción se considera fraudulenta.
En ese caso, el operador culpable es penalizado (por ejemplo, pierde tokens que tenía bloqueados como garantía). Luego, la red reejecuta todas las transacciones del lote correctamente.
Esta técnica requiere tiempo (por el challenge period), pero es eficiente porque normalmente no hay disputas.
Zero-Knowledge (ZK) Rollups
En lugar de asumir que todo está bien, los ZK rollups requieren que el operador genere una prueba matemática (zk proof) que demuestra que las transacciones son válidas.
Aquí los roles cambian un poco:
- El operador actúa como prover, que genera la prueba.
- Un contrato inteligente en Ethereum actúa como verifier, que valida la prueba sin tener que reejecutar las transacciones.
Esta prueba incluye una solución matemática que demuestra que todas las operaciones cumplen ciertas condiciones. A esa solución se le llama witness.
Lo interesante de los ZK rollups es que no necesitan períodos de espera, ya que las pruebas son suficientes para validar los datos inmediatamente. Esto los hace muy rápidos y seguros, aunque también son más complejos de desarrollar.
Conclusión
En resumen, los rollups son una solución de segunda capa que permite escalar Ethereum sin sacrificar su seguridad o descentralización. Al procesar transacciones fuera de la red principal, agruparlas, y luego enviarlas como pruebas a la L1, se consigue un balance muy eficiente entre costos, velocidad y seguridad.
Con el crecimiento del ecosistema, y la adopción de tecnologías como zkSync y Optimism, los rollups se están convirtiendo en una pieza clave del futuro de Ethereum y otras cadenas. Si estás aprendiendo sobre desarrollo blockchain, entender cómo funcionan estos mecanismos es esencial para construir dApps más rápidas, económicas y robustas.
Cuestionario de repaso
- ¿Qué papel juega una Layer 1 dentro del ecosistema blockchain?
- ¿Cuál es la diferencia clave entre una aplicación dApp y una Layer 2?
- ¿Qué tipo de problemas buscan resolver los rollups en Ethereum?
- ¿Cuál es el principio fundamental de los Optimistic Rollups?
- ¿Cómo se detecta una transacción fraudulenta en un rollup optimista?
- ¿Qué tipo de pruebas utilizan los ZK Rollups para validar sus transacciones?
- ¿Qué es un “witness” dentro del contexto de una zk proof?
- ¿Por qué los ZK Rollups no requieren un challenge period?
- ¿Cómo contribuyen los rollups a resolver el trilema de la escalabilidad?
- Menciona dos ejemplos de redes o herramientas de Layer 2 distintas a los rollups.