Por qué las soluciones en capas son necesarias en blockchain: comparación profunda entre Layer 1 y Layer 2

Dilema fundamental que enfrenta la cadena de bloques

A medida que la tecnología blockchain avanza hacia la aplicación práctica, surge una cuestión inevitable: ¿cómo mantener la seguridad y la descentralización al mismo tiempo que se procesan volúmenes masivos de transacciones? Este es el famoso “Dilema de la Trilema de la Blockchain”: los desarrolladores deben equilibrar entre descentralización, seguridad y escalabilidad, siendo difícil lograr una perfección en los tres aspectos simultáneamente.

¿Cuál es la diferencia entre Layer 1 y Layer 2?

Antes de discutir las soluciones de escalabilidad, es fundamental entender las diferencias esenciales entre estos dos conceptos.

Layer 1 (Primera capa) es la infraestructura base de la cadena de bloques, como Bitcoin y Ethereum, que gestionan la liquidación final de todas las transacciones. Estas cadenas poseen mecanismos de consenso completos, disponibilidad de datos y entornos de ejecución, siendo la “cadena principal” de todo el ecosistema.

Layer 2 (Segunda capa) es una solución de escalabilidad construida sobre la cadena principal, que transfiere parte del procesamiento de transacciones fuera de la cadena o en cadenas laterales, y luego envía los resultados de vuelta a la cadena principal. La diferencia clave radica en que Layer 1 modifica el protocolo base, mientras que Layer 2 crea canales adicionales para acelerar las transacciones.

¿Cómo funcionan las soluciones de escalabilidad Layer 1?

Tecnología de particionado (Sharding)

El particionado divide el estado completo de la blockchain en varias partes pequeñas, llamadas “fragmentos” o “shards”. En lugar de procesar las transacciones en orden secuencial, cada fragmento puede procesar transacciones en paralelo, aumentando significativamente el rendimiento de la red.

Por ejemplo, Zilliqa utiliza un esquema de “fragmentación de transacciones”, agrupando transacciones y verificándolas en paralelo en diferentes fragmentos. Cada fragmento puede comunicarse entre sí mediante protocolos de comunicación interfragmentos, intercambiando direcciones, saldos y estados.

Optimización del mecanismo de consenso

Cambiar de Prueba de Trabajo (PoW) a Prueba de Participación (PoS) es otra estrategia clave. PoS no requiere que los mineros realicen cálculos intensivos, sino que los poseedores de tokens bloquean sus monedas para validar bloques. Esto reduce el consumo energético y aumenta la capacidad de procesamiento por segundo (TPS).

La actualización de Ethereum es un ejemplo típico: tras la transición de PoW a PoS, el objetivo es alcanzar 100,000 TPS, mientras que la red principal actual solo puede manejar aproximadamente 30 TPS.

Segregated Witness (SegWit)

SegWit en Bitcoin adopta otra estrategia: separar los datos de firma de las transacciones del resto de la información. Dado que las firmas digitales ocupan aproximadamente el 65% del tamaño de la transacción, separarlas reduce el tamaño de cada transacción en una cuarta parte, permitiendo incluir más transacciones en un mismo bloque.

La ventaja de SegWit es su compatibilidad hacia atrás: los nodos actualizados y los no actualizados pueden comunicarse normalmente, asegurando una transición suave.

Ventajas de las soluciones Layer 1

• Sin necesidad de cadenas adicionales: no dependen de cadenas laterales u otras estructuras, modificando directamente el protocolo base para aumentar la capacidad
• Solución fundamental: mejorando el consenso, aumentando el tamaño del bloque o acelerando la creación de bloques, se mejora la escalabilidad desde la raíz
• Efecto duradero: en comparación con soluciones temporales, las mejoras en Layer 1 tienen un impacto persistente
• Mantiene la descentralización: mediante procesos de actualización abiertos, se asegura que la red sea controlada por la comunidad en lugar de unos pocos actores
• Reducción de tarifas: tras disminuir la congestión, los usuarios no necesitan competir por espacio en los bloques

Limitaciones de las soluciones Layer 1

• Reducción de ingresos para mineros/validadores: la transición de PoW a PoS puede disminuir los ingresos de algunos participantes, afectando su participación
• Limitaciones de almacenamiento y ancho de banda de los nodos: el hardware de los nodos individuales puede limitar el rendimiento global de la red
• Problemas de congestión de transacciones: a medida que aumenta el TPS, también lo hace el volumen de datos transmitidos, pudiendo crear nuevos cuellos de botella
• Complejidad en transacciones entre fragmentos: la coordinación entre fragmentos aún está en desarrollo, y la comunicación interfragmentos puede introducir retrasos

¿Cómo funcionan las soluciones de escalabilidad Layer 2?

Rollups optimistas (Optimistic Rollups)

Los rollups optimistas ejecutan transacciones y contratos inteligentes fuera de la cadena, y luego envían los datos de las transacciones a la cadena principal. Este método asume que todas las transacciones son válidas por defecto, a menos que alguien presente una disputa.

Arbitrum es un ejemplo representativo. Implementa mayor rendimiento y menores tarifas en Ethereum, manteniendo la seguridad de la red. Ha introducido su propio token de gobernanza, ARB, y ha migrado a una estructura de organización autónoma descentralizada (DAO).

Optimism también utiliza rollups optimistas para ampliar el ecosistema de Ethereum. Hasta ahora, cuenta con 97 protocolos, incluyendo Synthetix, Uniswap y Velodrome, con un valor total bloqueado superior a 500 millones de dólares. Los usuarios solo necesitan agregar la red Optimism en MetaMask y puentean ETH u otros activos a la capa dos para usarla.

Canales de estado (State Channels)

Los canales de estado permiten a las partes realizar múltiples transacciones fuera de la cadena sin necesidad de transmitir cada una a la red. Esto reduce la cantidad de transacciones en la cadena y aumenta la eficiencia en costos y velocidad.

Lightning Network es la implementación más exitosa de canales de estado en Bitcoin. Permite realizar micropagos y transferencias rápidas fuera de la cadena, con bajos costos y confirmaciones rápidas. Además, su consumo energético es mucho menor que el de la cadena principal de Bitcoin, alineándose con las tendencias de energía verde.

En aplicaciones reales, Nostr (red social descentralizada) usa Lightning para enviar y recibir pequeñas propinas; Strike permite transferencias internacionales rápidas y baratas mediante Lightning; y plataformas como OpenNode facilitan a los comercios aceptar pagos en Bitcoin y liquidarlos inmediatamente.

Cadenas laterales (Sidechains)

Las cadenas laterales son blockchains independientes que se conectan a la cadena principal mediante enlaces bidireccionales. Tienen mecanismos de consenso propios y pueden optimizarse para tipos específicos de transacciones, mejorando eficiencia y reduciendo costos.

No heredan toda la seguridad de la cadena principal, por lo que los usuarios deben confiar en los nodos y en el proceso de consenso de la cadena lateral. Sin embargo, esto ofrece mayor libertad para experimentar con nuevas funciones sin afectar la estabilidad de la cadena principal.

Polygon PoS, Skale y RSK son soluciones de cadenas laterales reconocidas. Polygon busca crear una “Internet de cadenas” que permita a los desarrolladores desplegar cadenas compatibles con Ethereum rápidamente. Originalmente llamado Matic Network, cambió su nombre para reflejar su enfoque multichain. Su ecosistema DeFi tiene un valor bloqueado de aproximadamente 1,3 mil millones de dólares, soportando protocolos como Compound y Aave.

Ventajas de las soluciones Layer 2

• Transacciones rápidas: procesamiento fuera de la cadena reduce significativamente los tiempos de confirmación
• Costos bajos: menos operaciones en la cadena principal disminuyen los gastos para los usuarios
• Seguridad preservada: mediante liquidaciones periódicas con Layer 1, se garantiza la finalización de las transacciones
• Flexibilidad en aplicaciones: diferentes soluciones Layer 2 pueden optimizarse para distintos escenarios
• Implementación rápida: más sencilla que modificar el protocolo de Layer 1

Desafíos de las soluciones Layer 2

• Limitaciones en transacciones: algunos protocolos Layer 2 pueden no interoperar perfectamente con otros Layer 2 o con la cadena principal, fragmentando el ecosistema
• Fragmentación de liquidez: múltiples soluciones Layer 2 dispersan aún más la liquidez limitada
• Experiencia de usuario compleja: gestionar múltiples puentes y cuentas aumenta la carga para los usuarios
• Dificultad de acceso: la estructura en capas requiere más pasos de conexión y puentes para gestionar activos

La adopción en la práctica ya está en marcha

En el sector financiero

En el ecosistema de Ethereum, MakerDAO utiliza contratos inteligentes para ofrecer la stablecoin DAI, respaldada por Ether, manteniendo su valor en 1 dólar. La Lightning Network permite que Bitcoin evolucione hacia un efectivo electrónico punto a punto real: micropagos, transferencias rápidas y transacciones en juegos, con un consumo energético insignificante en comparación con la cadena principal.

Mercado de NFT

Ethereum es el principal escenario para transacciones de NFT, permitiendo transferir valor de arte, música y otros contenidos digitales mediante tokens no fungibles. Polygon reduce aún más las barreras de entrada: las tarifas de transacción son mínimas, haciendo que las transacciones de NFT sean más accesibles para usuarios comunes.

Ecosistema de juegos

Polygon estableció en julio de 2021 Polygon Studios, dedicado a migrar juegos de Web 2.0 a Web 3.0. Este estudio apoya a los desarrolladores con marketing, construcción de comunidades y recursos de inversión. Gracias a la escalabilidad de Polygon, los juegos pueden mejorar en velocidad de transacción, latencia y rendimiento, además de aumentar la eficiencia en transacciones de NFT.

¿Qué cambiará con Ethereum 2.0?

La hoja de ruta de Ethereum (incluyendo la finalización de The Merge y los planes de sharding) representa los avances más recientes en la optimización de Layer 1. La versión actualizada de Ethereum busca alcanzar aproximadamente 100,000 TPS, mucho más allá de los 30 TPS actuales.

Pero esto no significa que Layer 2 será reemplazado. Al contrario, el papel de Layer 2 en el ecosistema de Ethereum puede volverse aún más importante:

• La actualización de Layer 1 solo resuelve parcialmente la escalabilidad
• Layer 2 ofrece mejores soluciones para operaciones DeFi complejas y comunicación entre protocolos
• La combinación de ambas capas puede maximizar la eficiencia del ecosistema completo

Por ejemplo, proyectos como Polygon están desarrollando marcos de interoperabilidad entre cadenas, eliminando gradualmente las barreras entre diferentes Layer 2.

Comparación directa entre Layer 1 y Layer 2

La hoja de ruta híbrida para el futuro

Los proyectos más innovadores ya reconocen que una solución única no puede abordar todos los escenarios a la perfección. La tendencia futura es:

• Combinar las optimizaciones fundamentales de Layer 1 con la escalabilidad flexible de Layer 2
• Utilizar tecnologías de interoperabilidad para reducir fricciones entre diferentes soluciones
• Permitir a los usuarios cambiar de capa según sus necesidades

Esta estrategia híbrida puede garantizar tanto la seguridad y descentralización como una mayor capacidad y mejor experiencia de usuario.

Perspectivas

El desarrollo de tecnologías de escalabilidad blockchain es clave para la adopción masiva de las criptomonedas. Con la maduración continua de soluciones Layer 1 y Layer 2, se está formando un ecosistema con transacciones más rápidas y costos menores. DeFi, juegos y pagos también prosperarán en este entorno.

No solo es un avance técnico, sino un paso necesario para llevar activos digitales y contratos inteligentes a la vida cotidiana. Para quienes desean participar en esta transformación, ahora es el mejor momento.