Blockchain

El Sharding como solución a la escalabilidad. Parte II: Casos Zilliqa, Devvio, Unit-e, Harmony y FLETA

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En nuestro post anterior hablamos sobre la tecnología revolucionaria que están implementando las mayorías de las plataformas blockchain en la actualidad para poder escalar, el Sharding o fragmentación de datos como se conoce en español.

Ahora en esta oportunidad hablaremos de otros casos ejemplares de proyectos que aplican o aplicarán esta tecnología en la escena blockchain.

Zilliqa

En la industria, Zilliqa fue la primera cadena de bloques pública basada en fragmentos que reclamó un rendimiento de 2,800 TPS con seis fragmentos de red que ejecutan 3,600 nodos, en comparación con las actuales 30 transacciones por segundo de Ethereum con cuatro veces los nodos. Zilliqa usa PoW como proceso de registro de identidad (es decir, prevención de ataque de Sybil).

La red de Zilliqa contiene un único comité de servicios de directorio y un comité de múltiples fragmentos (es decir, fragmentación de la red), cada uno de los cuales contiene cientos de nodos. Las transacciones se asignan a diferentes fragmentos y se procesan por separado (es decir, el procesamiento de transacciones). Los bloques resultantes de todos los fragmentos se recogen y se fusionan en el comité de servicio de directorio.

Zilliqa no es una solución de fragmentación de estado porque cada nodo tiene que mantener todo el estado de la cadena de bloques para poder procesar transacciones.

La red Zilliqa realiza otro tipo de fragmentación, denominada fragmentación computacional, también, en su marco Scilla. La fragmentación computacional se refiere a la capacidad de la red para ejecutar dApps a escala, con más de una instrucción ejecutándose a través de la red a la vez.

Esto contrasta con otras plataformas de contrato inteligente como Ethereum que permiten procesar solo una instrucción a la vez, lo que requiere que las tareas de cálculo se repitan en todos los nodos de la red.

Devvio

A principio de año, la empresa anunció que había creado un protocolo de contabilidad distribuido altamente eficiente basado en sharding, protocolos de capa 2 y un mecanismo de consenso eficiente que permite ampliarse a negocios financieros globales al ejecutar hasta ocho millones de transacciones por segundo.

En el protocolo ‘Devv’ de la compañía, cada shard representa un libro mayor de Blockchain y la empresa afirma que miles de fragmentos se pueden agregar a una cadena de bloques pública global con el tiempo para procesar, en última instancia, decenas de millones de transacciones por segundo.

Por ejemplo, cada fragmento es un nodo de Blockchain independiente en el ledger descentralizado Devv que puede manejar hasta 3000 TPS. Agregar otro nodo duplicaría el número de transacciones que se pueden procesar.

El CEO de Devvio, Tom Anderson, indica que cada fragmento o shard (que también es una billetera crypto) se convierte en una entrada en una red más grande, que Devvio llama la red T1, los shards individuales pueden comunicarse con otros a través de una red transaccional separada llamada T2.

Anderson afirma que su Start-up no solo es la que posee transacciones más rápida, sino menos costosa que , por ejemplo, el protocolo de la cadena de bloques de Ethereum, ya que utiliza un mecanismo de consenso sensitivo llamado Prueba de Validación y emplea ‘sharding’ para aumentar la eficiencia.

Similar a la Prueba de Autoridad, la Prueba de Validación de Devvio es un mecanismo de consenso en el cual los validadores recogen transacciones y se turnan para proponer nuevos bloques en una cadena. Otros validadores envían mensajes criptográficamente seguros que confirman que el bloque es válido, y el validador que propone la propuesta agrega el bloque, incluidos los mensajes de validación, una vez que el 51% de los validadores han verificado el bloque.

Unit-e

Este es un proyecto financiado por una organización sin fines de lucro en Suiza que reúne a siete universidades importantes del mundo entre ellas MIT, Universidad de Stanford, y la Universidad de California en Berkeley, para construir un sistema de pago basado en Blockchain para superar las redes financieras tradicionales como VisaNet en cuanto a capacidad transaccional.

La Fundación de Investigación para la Tecnología Distribuida (DTR), es la organización suiza en cuestión detrás del nuevo esfuerzo de desarrollo de criptomoneda llamado Unit-e.

La nueva criptomoneda que se espera entre en escena en fase de pruebas en el segundo semestre del año en curso, tiene como objetivo lograr las latencias de confirmación de las transacciones en el orden de 15 segundos para transacciones en cadena y de 2 a 4 segundos para transacciones fuera de cadena dijo la organización.

Según palabras de la organización en un documento técnico a principios de este año 2019, están dirigiendo rendimientos de entre 5000 y 10000 transacciones por segundo. Unit-e utiliza un algoritmo de consenso Proof of Stake que es mucho más eficiente y computacional menos exigente que Proof of Work, el algoritmo utilizado por las criptos populares como Bitcoin y Ethereum.

Su nuevo protocolo llamado ‘Prism’ es un mecanismo de consenso que deconstruye explícitamente los diversos roles que desempeñan los bloques en una Blockchain: registrar transacciones, proponer transacciones y votar sobre otros bloques.

Además Unit-e utilizará ‘formas completamente nuevas de sharding’, con la cual según explicaron los investigadores, las redes de canales de pago actuarán como ‘redes superpuestas’ que utilizan el consenso en la cadena de bloques para configurar cuentas de garantías o canales entre pares de usuarios.

Unit-e utiliza el nuevo mecanismo sharding llamado ‘PolyShard’, una solución de almacenamiento y computación que vuelve más eficiente con más usuarios sin sacrificar la seguridad, según DTR. La clave es que combina datos de diferentes usuarios y transacciones de una manera que aún permite una recuperación de datos precisa.

Este mecanismo de fragmentación utiliza ideas de la teoría de la codificación para lograr al mismo tiempo garantías óptimas en seguridad, eficiencia de almacenamiento y eficiencia computacional. La clave es que los nodos no deben almacenar datos replicados, en su lugar, deben almacenar combinaciones de datos codificados.

Harmony

Harmony es una cadena de bloques de Proof of Stake con una red fragmentada (sharded network) donde cada fragmento contiene un gran grupo de validadores (~ 400 en el inicio de la red principal). Los validadores validan los nuevos bloques y votan para llegar a un consenso utilizando su algoritmo FBFT, donde se necesita un quórum de 2/3 de votos para el consenso.

Harmony se inspira en estas las soluciones anteriores de fragmentación propuestas anteriormente por Zilliqa, Omniledger y RapidChain con el uso de la Regla de Cuco limitada para reorganizar los nodos sin interrupciones, y diseña un esquema de fragmentación completo basado en PoS que es linealmente escalable y probablemente seguro.

Harmony contiene una cadena de baliza y múltiples cadenas de fragmentos. La cadena de balizas sirve como baliza de aleatoriedad y registro de identidad, mientras que las cadenas de fragmentos almacenan estados de Blockchain separados y procesan transacciones de forma concurrente.

Harmony propone un algoritmo eficiente para Generación de aleatoriedad mediante la combinación de Función aleatoria verificable (VRF) y función de retardo verificable (VDF). Harmony también incorpora PoS en el proceso de fragmentación que cambia la consideración de seguridad de un fragmento del mínimo número de nodos al número mínimo de acciones con derecho a voto.

En Harmony, el proceso de consenso y fragmentación está orquestado por el concepto de las ‘épocas’ y una época dura aproximadamente un día. Dentro de una época, los validadores en cada fragmento permanecen igual y ejecutan el consenso repetidamente. Cuando cambie la época, los nuevos validadores con acciones de voto recientemente consolidadas se asignarán al azar para unirse a los fragmentos. Los validadores existentes sin ninguna acción de voto garantizado saldrán de los fragmentos.

Al comienzo de una nueva época, los validadores se permutan aleatoriamente en función de la aleatoriedad del protocolo DRG y forman una secuencia aleatoria. A partir de la primera posición de la secuencia, los validadores se turnan para ser el líder del consenso FBFT y cada validador permanece como líder durante 40 bloques.

Dado que el tiempo de época es de 16384 bloques y un intervalo de bloques estimado de 5 s, esta configuración garantiza que cada validador tendrá una posibilidad de ser el líder durante una época.

En comparación con el conjunto de validadores de 21 a +100 en otras blockchains de PoS, Harmony prevé ser más descentralizado con miles de validadores a través de diferentes fragmentos.

FLETA

El procesamiento paralelo de transacciones es una tecnología fundamental que lleva a la velocidad de transacción a niveles realemnte altos. En FLETA, la transacción se asigna a cierto fragmento de acuerdo con una regla predeterminada y el resultado de la transacción se procesa de forma independiente en cada fragmento.

Es decir, cada fragmento funciona independientemente sin ser incluido o conectado mutuamente con otros fragmentos, lo que significa que cada fragmento tiene su propia cadena. Una cuenta puede acceder a todos los fragmentos con la misma clave y dirección.

Las claves y direcciones son herramientas básicas para probar la autoridad de cambio de datos en blockchain, por lo que los usuarios deben poseer las claves y direcciones antes de poder acceder a ellas. Esto se aplica no solo a los fragmentos sino también a la cadena principal. Sin embargo, cualquier persona puede ver el contenido de un bloque o transacción, independientemente de si posee una clave o dirección.

En el nuevo modelo de fragmentación de FLETA, cada fragmento funciona de forma independiente como si fuera una cadena principal única para actualizar la tecnología de fragmentación real. La cadena principal mantiene varias cadenas de fragmentos y cada cadena opera de manera independiente en una estructura paralela, lo que significa que no se puede hacer doble gasto en este diseño.

Esto, a su vez, proporciona una velocidad de transacción inigualable, haciendo que todas las transacciones de tokens y monedas sean rápidas y eficientes.

El sistema Shard básicamente no comparte datos y, por lo tanto, no es posible duplicar el gasto en este diseño. Las cadenas independientes de fragmentos actualizan la estructura paralela completa, aumentando la velocidad de procesamiento.

Dos formas de fragmentación implementadas por FLETA incluyen:

  1. Partición de almacenamiento de datos donde cada dApp opera su propia subcadena.
  2. Proceso de partición de transacciones para que las transacciones sean locales a cada cadena.

El fragmento que se describe a continuación se refiere al procesamiento de una transacción en paralelo mediante el uso de varios nodos como fragmentos.

A través de la red de prueba alfa de FLETA, se demostró que una sola cadena se desempeñaba consistentemente a 10,000 TPS. Esto significa que las transacciones globales por segundo que podrían ser manejadas por la red de FLETA podrían ser igual a 10,000,000 TPS con 1000 sub-cadenas operando al mismo tiempo.

En teoría, el total de transacciones por segundo que la red puede procesar no tiene límites, ya que no hay límite para la cantidad de sub-cadenas que la red puede soportar.


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Daniel Jimenez

Ingeniero y apasionado de la tecnologia Blockchain y del Bitcoin desde el 2009.
2 Comments
  1. Avatar
    Daniel 2 meses ago
    Reply

    Recuerda que BTC ya no necesita escalar porque su uso se ha dado mas como reserva de valor que como medio de pagos masivos o desarrollo de DAPPS

  2. me parece genial este articulo, es bueno ver que hay mucha movida en el lado de la escalabilidad, el problema es determinar cual es la solución mas estable en factor de seguridad para ser implementada por bitcoin, lo malo de bitcoin es que prácticamente se convirtió en la reserva de valor del mundo cripto y el peso de esa responsabilidad se ve reflejado en lenta toma de decisiones las soluciones llegan tarde, mientras el resto de cadenas no tienen tanta responsabilidad y esto lo veo como las distros linux Bitcoin es debian(estable pero aburrido) all-coins son fedora(rápido y asombroso, pero suele tener uno que otro error)

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