Puestos de fruta, casinos y el consenso local
Exploración del consenso local en una pila modular
Autores: Felipe Argento y Brandon J. Isaacson (Artículo originalmente publicado en Cartesi y traducido al Español con Inteligencia Artificial).
La modularidad está cerca
Un mundo modular está sobre nosotros.
En Endgame, Vitalik Buterin contempló un mundo en el que Ethereum se convierte en una capa especializada de disponibilidad de datos y seguridad. Desde entonces, tanto Arbitrum como Optimism han visto una impresionante adopción como capas especializadas de ejecución y finalización. Cartesi, por su parte, se ha centrado en proporcionar entornos de ejecución modulares de aplicación específica que pueden ejecutarse sobre estas otras capas del stack.
Este cambio hacia un marco modular puede ayudar a mitigar los efectos de la congestión de la red, que ha demostrado ser un obstáculo muy real para una adopción significativa. Los periodos de uso intensivo durante el DeFi Summer (2020) y el NFT Summer (2021) pusieron de manifiesto una verdad incómoda sobre la L1 más utilizada: Ethereum. Que se convierte en poco más que un patio de recreo para ricos cuando los participantes son empujados a guerras de ofertas por la atención computacional finita de los nodos que validan el estado de la red.
Afortunadamente, las innovaciones en la escalabilidad transaccional y computacional han permitido diseños sinérgicos que pueden reducir la demanda de recursos computacionales de Ethereum. La clave: reducir la necesidad de un consenso global para cada acción en la red.
La adopción de un stack modular nos permite ahora explorar la frontera del consenso modular, permitiendo a las aplicaciones y a los usuarios definir sus propios niveles óptimos de localidad de consenso, al tiempo que se mantienen las sólidas garantías de seguridad de una capa base global altamente descentralizada.
La solución a la escasez de atención computacional
En una red en la que el tamaño de los bloques está efectivamente limitado (como en el caso de los límites de gas de Ethereum), estamos necesariamente limitando la oferta de potencia de cálculo disponible. Como resultado, el tamaño del bloque define efectivamente el punto de saturación de la atención computacional de la red. Un nodo de consenso, no importa lo grande o poderoso que sea, sólo dedica un bloque de atención computacional (espacio/tiempo) al universo de demandas de los usuarios en un momento dado.
A medida que el número de transacciones crece y la funcionalidad de la DApp se vuelve más expresiva, los usuarios de la red se ven obligados a competir por la atención computacional cada vez más escasa de los nodos que verifican el estado de la red. En un universo así, las aplicaciones y los usuarios que no pueden permitirse participar en una guerra de ofertas por este suministro finito de potencia de cálculo quedan necesariamente excluidos.
Entonces, ¿cómo podemos crear un sistema más inclusivo?
Una solución a menudo debatida consiste en aumentar la potencia de cálculo de la red incrementando el tamaño de los bloques (¡demos más energía a ese gran nodo!). Aunque puede parecer el camino más sencillo, esta estrategia tiene un alto coste para la descentralización. Cualquier aumento material del tamaño de los bloques haría que el software de los nodos de consenso consumiera más recursos y, por tanto, fuera más prohibitivo para muchos participantes. A la luz de este mayor riesgo de centralización, Vitalik Buterin ha descrito esta estrategia de aumentar la oferta de la red como “fundamentalmente un callejón sin salida”[1].
Si valoramos la descentralización (¡y lo hacemos!), debemos, en cambio, diseñar sistemas que gobiernen eficientemente la demanda de atención computacional en todo el ecosistema de blockchain.
Los protocolos que deseen que la tecnología blockchain sea realmente accesible y expresiva deben permitir a los usuarios definir qué acciones deben exigir la atención computacional de toda la red (es decir, el consenso global), y qué acciones pueden delegarse a actores especializados cuya atención computacional no necesita estar igualmente limitada (es decir, el consenso local).
El espectro de la localidad del consenso
Exploremos el espectro de la localidad de consenso utilizando algunos arreglos existentes en el ecosistema de Ethereum, y discutamos brevemente sus beneficios y compensaciones. Para simplificar la conversación, supongamos que cada universo capaz de alcanzar el consenso tiene precisamente una CPU de atención computacional de sobra. Cada vez que una aplicación en un universo determinado pide a la CPU que verifique una acción, exige una asignación del suministro total de atención computacional disponible en ese universo.
Consenso global
Ethereum: todas las aplicaciones se ejecutan juntas en el mismo universo
En este universo L1, para interactuar de forma fiable con un puesto de fruta en la calle, hay que verificar todas las interacciones que se producen dentro de un casino en otro planeta, y una pista de cohetes en otra galaxia.
La principal ventaja de ejecutar todas las aplicaciones en el mismo universo (verificadas por la misma CPU) es la composibilidad sin fricciones. Las diferentes aplicaciones que operan en el mismo universo pueden comunicarse, integrarse e intercambiar activos sin problemas. Pero hay que pagar un precio relevante por esta comodidad. El puesto de frutas, el casino, la pista de cohetes y todas las demás aplicaciones del universo compiten de forma caníbal por una parte escasa de la atención computacional de la CPU.
Como resultado de esta lucha interna, la innovación se ve obstaculizada. Las aplicaciones renuncian a optimizar su propósito más elevado en favor de reducir sus interacciones con la CPU. Los pequeños actores no pueden permitirse luchar por una parte disputada de la potencia de cálculo de la red. El universo se gentrifica.
En última instancia, solo las aplicaciones que pueden pagar el precio (principalmente DApps con un enfoque financiero) sobreviven a este duro entorno.
Consenso fragmentado (Sharding)
Arbitrum One u Optimism: algunas aplicaciones corren juntas en un universo paralelo para escapar de la superpoblación en el universo L1
Al no poder competir con el creciente contingente de DeFi Death Stars en la L1, el puesto de fruta y el casino se trasladan a un universo paralelo más pequeño con su propia CPU. En este nuevo entorno, la persona que compra melocotones en el puesto de fruta sigue teniendo que verificar todas las interacciones del casino. Pero como este universo paralelo tiene muchos menos habitantes, la competencia por la atención computacional de la CPU no es tan feroz. Además, los participantes en esta nueva red ya no exigen con tanta frecuencia la atención computacional de la L1.
La innovación tiene ahora espacio para respirar en ambos universos.
Las aplicaciones que se ejecutan juntas en este universo paralelo siguen teniendo una excelente capacidad de componibilidad (el puesto de frutas puede ofrecer sin problemas vales de mango a los degenerados más fieles del casino). Pero, por otro lado, hemos añadido cierta fricción a la hora de comunicarse con otros universos (el L1). Pero para muchas aplicaciones y usuarios, es una compensación que merece la pena a cambio de una menor competencia por la atención de la CPU.
Lo más importante es que el estado completo de este universo paralelo se sigue compartiendo de vez en cuando con el L1 (a través de un portal hiperespacial descentralizado que puede efectuar transferencias de datos inter universales, obviamente).
Para el puesto de fruta y sus clientes, “cada cierto tiempo” es suficiente cuando se trata de mantener al estado global informado sobre el consumo de kiwis en el multiverso.
Appchains o Consenso Local
Cartesi Rollups: cada aplicación se ejecuta en su propio universo.
El mercado de la fruta se ha vuelto absolutamente loco. La demanda de potasio está por las nubes. El puesto de frutas abandona el casino y se traslada a su propio universo privado. Ahora, la persona que compra fresas y peras (y, por supuesto, plátanos) ni siquiera sabe que el casino existe.
Con una CPU dedicada exclusivamente a él, el puesto de frutas ya no tiene que luchar por la atención computacional. Esta ganancia de potencia de cálculo proporciona al puesto de frutas una mejora de órdenes de magnitud en cuanto a eficiencia de costes, escalabilidad computacional, previsibilidad y experiencia de usuario. Es una ganancia tan poderosa que nuestro puesto de fruta descentralizado tiene ahora un sistema operativo adecuado para funcionar — ¡con un sistema de archivos incluido!
Nuestro puesto de fruta sigue manteniendo periódicamente al estado global al tanto de sus actividades. Pero ahora, los recursos computacionales de los universos paralelos están sometidos a menos exigencias, lo que brinda un mayor potencial de innovación para el multiverso en su conjunto.
Sin duda, ahora el puesto de frutas se enfrenta a otra capa de burocracia cuando se comunica con otras aplicaciones y universos. Pero las ganancias asociadas al aumento en la potencia de cálculo permiten ahora al puesto de frutas perseguir su propia y más alta vocación.
El futuro (más allá de las Appchains)
Cadenas de CPU específicas (Rollups secundarios): cada aplicación puede invocar varios universos
El puesto de frutas ha conocido a Morfeo. Se ha liberado de Matrix.
Ahora cada fruta comanda su propio universo. Los comedores de mangos sólo validan los mangos que están masticando. No compiten por la atención con los apologistas de la manzana.
Ni siquiera han oído hablar de un casino.
Aquí, las DApps empiezan a imitar a las aplicaciones tradicionales en lo que respecta tanto a la eficiencia de costes como a la inmensa escalabilidad computacional que se deriva de la capacidad de paralelización.
Conclusión
Si queremos ver que la tecnología descentralizada blockchain sea realmente accesible y expresiva, se requiere una sinergia de agentes especializados, cada uno con la capacidad de escalar datos o computos en órdenes de magnitud en paralelo.
Para ello, debemos diseñar conscientemente sistemas que reduzcan la demanda globalizada de potencia de cálculo, facultando a las aplicaciones y a sus usuarios a elegir un nivel óptimo de localidad de consenso basado en sus propias consideraciones de descentralización, seguridad, computación, componibilidad y finanzas.
Un agradecimiento especial a Erick de Moura y Augusto Texeira por sus valiosos comentarios y su ayuda en la redacción de este artículo.
[1] Buterin, V. [@VitalikButerin]. (August 20, 2020). BSV’s strategy (pursuing maximally big block sizes) increases capacity at the cost of making the chain more and more difficult . . . [Tweet]. Twitter.
Acerca de Cartesi
The Blockchain OS, está construyendo Cartesi Rollups, una capa de ejecución modular que eleva los contratos inteligentes simples a tiempos de ejecución Linux descentralizado. Permite a los desarrolladores lanzar cadenas de rollups altamente escalables, y codificar su lógica descentralizada con sus lenguajes y componentes de software favoritos.
- Cada DApp tiene su propia cadena de rollups de alto rendimiento;
- No hay canibalización de recursos de otras DApps en el ecosistema de Cartesi;
- No hay gentrificación de la red;
- Permite una clase completamente nueva de DApps que actualmente no son posibles en cadenas EVM;
- Preserva las fuertes garantías de seguridad de la cadena de bloques subyacente.
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Gracias a Brandon J. Isaacson y Nathalie Brähler
