Polkadot, Parachains y Parathreads
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La propuesta de Polkadot a los retos de la seguridad y la escalabilidad en blockchain. Por Juan Antonio Lleó.
Es un hecho que la aportación de la tecnología blockchain, por parte de Bitcoin ha sido muy relevante para ciertos problemas que se planteaban en el caso del intercambio electrónico de valor, sin la necesidad de terceros de confianza. Pero desde los primeros tiempos del uso de Bitcoin se hizo patente que la escalabilidad del modelo era un problema de difícil solución. Es lo que se suele conocer como el trilema de blockchain, cuyos tres puntos son la Descentralización, la Escalabilidad y la Seguridad. Lo que postula básicamente es que si se favorece uno de los puntos, suele ser sacrificando parte de los otros dos.
Por escalabilidad, entendemos la capacidad de, por ejemplo, en la blockchain de Bitcoin de crecer, en número de transacciones y en que éstas se lleven a cabo en periodos de tiempo lo más cortos posibles. Una forma de resolver el problema ha sido mediante el añadido de blockchains de segundas capas (Layer 2 solutions) a la capa principal del blockchain, como es el caso de Lightning Network, para Bitcoin.
Tras la aparición de Ethereum, y gracias a la Máquina Virtual de Ethereum (Ethereum Virtual Machine, o EVM) que es un verdadero ordenador distribuido a lo largo de miles de nodos y su capacidad de ejecutar fragmentos de código, como Contratos Inteligentes (Smart Contracts), ese problema de escalabilidad se acentuó aún más. Y no sólo se trata de conseguir un mayor número de transacciones por segundo, sino de procurar que todas tengan un nivel de seguridad lo más alto posible. La solución por la que se ha apostado en un principio en el ecosistema de blockchains basadas en Ethereum ha sido la de crear blockchains de Capa 2, que dependan de Ethereum para, cada cierto tiempo, fijar un montón de transacciones de golpe, pero que hasta ese momento, se puedan realizar con un coste razonable en esa segunda capa.
Otra manera de conseguir la tan ansiada escalabilidad es mediante la creación de blockchains independientes, que sean copias de Bitcoin, Ethereum, o de otras blockchains, pero aisladas entre sí, es lo que se conoce como Forks (Bifurcaciones). En este caso, aparte de contar con una menor seguridad frente a ataques externos, al no disponer de tantos recursos económicos como tienen las blockchain principales, uno de los mayores problemas es de qué manera poder intercambiar liquidez entre las distintas blockchains.
La solución habitual es la creación de protocolos que actúen de Bridges (Puentes) entre cada una de las blockchains que hay que comunicar, pero como todos sabemos, esto ha dado pie a una gran cantidad de problemas de seguridad y en no pocas ocasiones, los hackers han sido capaces de conseguir una gran parte de la liquidez que custodiaban estos Bridges. A este modelo se le conoce como Cross-Chain (Cruce entre Cadenas) y para tratar de evitar estos problemas, ecosistemas como COSMOS proponen un modelo diferente, que denominan Inter-Chain, en el cual, cada cadena que hace uso de la tecnología de COSMOS y mediante, entre otras, la tecnología IBC (Inter Blockchain Communication) puede comunicarse desde el primer momento con cualquier otra blockchain que esté dentro del ecosistema COSMOS y que haya autorizado previamente dicha comunicación, abriendo un canal para ello. El protocolo IBC ha demostrado su robustez durante varios años y actualmente se están probando soluciones para ampliarlo a otras blockchains, como Polkadot, para que se puedan comunicar también con todas las blockchains del ecosistema Cosmos.
Polkadot
Polkadot es una blockchain creada, entre otros, por Gavin Wood, quien a su vez es uno de los cofundadores de Ethereum, donde propuso y desarrolló el lenguaje Solidity. Uno de sus objetivos era dar solución a los problemas antes citados, que tenían tanto Bitcoin, como Ethereum. La manera de conseguirlo era, por un lado, mediante el cambio del mecanismo de consenso para la creación de bloques, de uno basado en la Prueba de Trabajo (Proof of Work) a uno basado en la Prueba de Posesión (Proof of Stake). Y por otro lado, la de que la red principal de Polkadot, denominada Relay Chain, ofrezca un robusto sistema de Seguridad Compartida a cada una de las blockchains que estén incluidas en su sistema. La forma de participar en la red de Polkadot es principalmente a través de la adquisición, por parte de un proyecto de blockchain específico, durante un tiempo determinado y mediante subasta, de un puesto (Slot) dentro de la Relay Chain. Es lo que se conoce como Parachain. Veamos con mayor detalle sus características principales.
Por qué Parachains
Las Parachains ofrecen una solución a dos problemas fundamentales de las blockchains:
Escalabilidad: Tener una única blockchain para muchos propósitos hace muy difícil el escalado de futuras implementaciones y actualizaciones, que pueden dar lugar a favorecer algunos objetivos y perjudicar otros. Sin embargo, al tener blockchains diferentes les va a permitir implementar nuevas características, sin que ello afecte a otras cadenas.
Flexibilidad: Es razonable afirmar que una blockchain puede ser realmente buena resolviendo un problema, o puede no ser tan buena al tratar de resolver muchos problemas distintos. Una blockchain especializada en resolver un problema específico ofrece un mayor aprovechamiento, tanto para sí misma, como para sus usuarios. Las Parachains son blockchains construidas con un propósito en concreto, están altamente especializadas y pueden conseguir ciertas ventajas que les ofrezcan otras Parachains, a través de la cooperación.
Seguridad compartida (Shared Security)
La Seguridad Compartida (Shared Security), a veces llamada Pooled Security, es una de las principales propuestas de valor para las cadenas que están planteándose convertirse en una Parachain y unirse a la Red de Polkadot. Desde otro punto de vista, la Seguridad Compartida significa que todas las Parachains conectadas a la Relay Chain (Red Principal) de Polkadot y que están alquilando su propio Slot de Parachain, se van a beneficiar de la seguridad económica que proveen los validadores de la Relay Chain.
Seguridad compartida, frente a protocolos Inter-Chain
La noción de Seguridad Compartida es diferente de la de los Protocolos Inter-Chain que están construidos sobre una arquitectura de Bridges (Puentes). Para los protocolos Bridge, cada cadena se considera como soberana y debe mantener su propio conjunto de validadores y su propia seguridad económica, como veíamos anteriormente. Una preocupación importante en estos protocolos es la cuestión de la escalabilidad de la seguridad.
Polkadot supera los problemas que tienen que ver con la seguridad de la escalabilidad mediante la gestión de los incentivos económicos dentro de la Relay Chain, lo cual permite a las Parachains disponer de garantías más robustas, desde sus inicios (incluso desde el mismo bloque génesis). En cambio, las cadenas soberanas deben gastar mucho más esfuerzo para que el valor de su moneda crezca y que estén suficientemente aseguradas frente a atacantes con mucha capacidad financiera.
Otra de las propuestas principales para que distintas Parachains participen de las ventajas que ofrece la red de Polkadot es mediante el modelo de los Parathreads, en la cual se hace uso de la red principal de manera puntual, sin tener que disponer de un escaso y caro Slot propio.
Parathreads:
Parathreads (Para-hilos) es una solución para que las Parachains dispongan temporalmente (incluso bloque a bloque) de la seguridad que ofrece Polkadot, sin necesidad de tener que alquilar durante un período largo de un Slot dedicado de Parachain. Esto se lleva a cabo compartiendo temporalmente el escaso recurso de un Slot de Parachain entre varios recursos que compiten entre sí (lo que se conoce como Parathreads), entre aquellas cadenas que de otro modo, no serían capaces de adquirir un Slot de Parachain completo. El concepto es similar al del paralelismo de los hilos de ejecución de un ordenador, que permiten que un único procesador pueda ejecutar varias tareas simultáneamente, aumentando considerablemente la capacidad de proceso y su velocidad.
Para poder solucionar los problemas de escalabilidad con los que se encuentran la mayoría de las blockchain actuales, pero manteniendo una seguridad suficientemente robusta, se están probando distintos modelos, que actualmente se encuentran en estados de maduración diferentes, según los casos. Parece ser que, tanto las soluciones de segunda capa, en las cuales, la red principal aporta una mayor seguridad y la segunda capa facilita la realización de multitud de transacciones en muy poco tiempo a un coste razonable, como aquellas basadas en protocolos de comunicación como el IBC, son las que más posibilidades tienen de establecerse como estándares de hecho. Y lo más seguro es que, tanto estos dos modelos, como otros ya en desarrollo o aún por desarrollar, coexistan entre ellos y permitan una mayor fluidez y cada vez una mayor seguridad ya sea en las transacciones dentro de cada blockchain, como en las transacciones entre las distintas cadenas.
Con su propuesta de Parachain y la opción de los Parathreads, Polkadot ofrece una solución muy interesante y competitiva a muchos de los retos a los que se enfrenta actualmente cualquier proyecto que se quiera desarrollar sobre blockchain.
