¿Qué es la escalabilidad? Definición y explicación

Tiempo de lectura: 7 minutos Escalabilidad de criptomonedas

La escalabilidad se refiere a la capacidad de un sistema para continuar funcionando normalmente cuando el número de usuarios aumenta en un orden de magnitud. En francés, también podemos hablar de escalabilidad, la capacidad de escalar o la capacidad de escalar.

Cuando se trata de criptomonedas y sistemas blockchain, la escalabilidad es un problema real. De hecho, estos sistemas descentralizados son muy poco complejos por naturaleza, en el sentido de que la ampliación generalmente reducirá su descentralización teórica y, por lo tanto, su seguridad.

En este artículo, descubriremos cuál es la compensación en juego, cómo es posible mejorar la escalabilidad y analizaremos diferentes formas de implementar esta tarea.

¿Cuál es la compensación con la escalabilidad?

Cada sistema blockchain está sujeto a una compensación entre su descentralización y capacidad.

La descentralización es la distribución de nodos en la red peer-to-peer que soporta la cadena de bloques: cuanto mayor es la diversidad de estos nodos, más difícil es para un atacante comprometer el sistema. Por lo tanto, la descentralización está estrechamente relacionada con la capacidad de rotar un nodo.

En particular, esta descentralización es esencial a nivel de validadores (los famosos mineros en el caso de Bitcoin). De hecho, una alta concentración de estos validadores es perjudicial para el buen funcionamiento de la cadena. Si un consorcio de actores logra controlar más de la mitad de la potencia de validación (potencia de cálculo o tokens), entonces la seguridad de la cadena puede verse alterada, por ejemplo, por un ataque de doble gasto llamado «51%» o por la censura activa de ciertas transacciones.

La capacidad de una cadena es el número de transacciones que es capaz de procesar en un intervalo de tiempo determinado. La carga es la misma para cada nodo de la red para garantizar la robustez del sistema. Esta es la razón por la que en algún nivel esta capacidad entra en conflicto directamente con la descentralización: cuantas más transacciones tenga que procesar un nodo, mayores serán los recursos para mantenerlo (computación, ancho de banda, almacenamiento) si quiere continuar.

De ahí la existencia del compromiso entre descentralización y capacidad, un compromiso que suele manifestarse por un límite presente en el protocolo para limitar artificialmente la capacidad transaccional del sistema:

  • Para Bitcoin Cash (BCH), esto es simplemente un límite de tamaño de bloque, que actualmente es (julio de 2020) de 32 MB. Inicialmente 1 MB en Bitcoin, este límite se ha aumentado dos veces para ser lo que es hoy. Esto permite que la red de Bitcoin Cash procese teóricamente alrededor de 236 transacciones simples por segundo.
  • Para Bitcoin (BTC), este es un límite de peso de bloque según lo definido por SegWit en agosto de 2017, que actualmente es de 4 millones de unidades de peso. Este límite artificial permite en la práctica obtener bloques de hasta 1,3 MB de media. Por lo tanto, Bitcoin puede procesar poco más de 10 transacciones simples por segundo.
  • Para Ethereum (ETH), el límite se define como un límite del gas consumido por las transacciones contenidas en un bloque. A partir de julio de 2020, cada bloque estaba restringido a 12 millones de unidades de gas, lo que significa que Ethereum podría procesar alrededor de 38 transacciones simples por segundo.

Las consecuencias de tal compromiso

Este compromiso tiene una consecuencia directa en el funcionamiento económico de los sistemas blockchain. Por lo tanto, las redes de las dos criptomonedas más populares, Bitcoin y Ethereum, sufren regularmente congestión.

Este es particularmente el caso durante los vuelos especulativos que atraen a los recién llegados ansiosos por obtener ganancias rápidas y empujar a los comerciantes a realizar más operaciones. Podemos mencionar el aumento en el precio de bitcoin a 20.000$ o el episodio de cryptokitties en Ethereum en diciembre de 2017.

Estas congestiones tienen consecuencias en el modelo económico de las cadenas de bloques. Dado que el espacio en un bloque es limitado, los validadores eligen las transacciones con la mayor cantidad de tarifas. El usuario se enfrenta al siguiente dilema: o bien pagar altas tarifas para que su transacción se confirme rápidamente, o esperar a que la congestión de la red disminuya. Al realizar el efecto de licitación, esto resulta en un aumento general en las tarifas de transacción y los tiempos de confirmación.

Desde principios de diciembre de 2017 hasta mediados de enero de 2018, por ejemplo, más de 100.000 transacciones permanecieron sin confirmar simultáneamente en la red Bitcoin.

Mempool de Bitcoin BTC en 2017
Mempool de Bitcoin (BTC) en 2017

Estas congestiones tienen la consecuencia de reducir mecánicamente la demanda. O los usuarios recurren a una criptomoneda sustituta: por lo general, podríamos ver actividades que se deportan a Litecoin y Bitcoin Cash después de la congestión de la red bitcoin. O abandonan el mundo de las criptomonedas por completo: Steam, por ejemplo, dejó de aceptar bitcoin en diciembre de 2017 debido a las tarifas relacionadas.

Es por eso que la cuestión de la escalabilidad es tan crucial: si algunos sistemas criptoeconómicos como Bitcoin o Ethereum no tienen problemas para seducir (especialmente gracias a su descentralización), el compromiso que hacen no los hace lo suficientemente escalables como para satisfacer la demanda correctamente.

¿Cómo mejorar la escalabilidad de una blockchain?

Como hemos visto, el compromiso hecho por los sistemas blockchain los convierte en sistemas que inherentemente no son muy escalables. Por lo tanto, la capacidad de escalar una cadena de bloques radica principalmente en mejorar la tecnología, no en implementar nuevo hardware.

No hay fábricas adicionales que construir como sería el caso de una empresa, lo que aumentaría la cantidad de bienes que se pondrán en el mercado. Sin embargo, ciertamente es necesario contratar nuevos desarrolladores para mejorar dicha tecnología.

A veces, la tecnología utilizada ya ha alcanzado sus límites y ya no se puede mejorar. Podemos mejorar algunas funciones añadiendo tal o cual elemento, pero nos encontraremos en un tiempo limitado porque el sistema no estaba pensado originalmente para evolucionar más allá de un cierto límite.

Sin embargo, existen dos métodos para aumentar la escalabilidad de un sistema blockchain. Las mejoras básicas son:

  1. Optimización de la infraestructura de software para que la carga sea mínima. Los desarrolladores de Bitcoin Core, la implementación de referencia de Bitcoin, están trabajando hacia este objetivo continuamente.
  2. El aumento en el rendimiento del hardware que se produce naturalmente en la economía: para un grado dado de rendimiento, el costo del hardware informático correspondiente es cada vez menor. A veces se la conoce como la Ley de Moore.

Otras mejoras incluyen:

  • La evolución del protocolo con el fin de mejorar el compromiso realizado por una cadena de bloques, incluyendo:
    • El cambio del algoritmo de consenso. Por ejemplo, Ethereum planea pasar del algoritmo Ethash (basado en la prueba de trabajo) a Casper (basado en la prueba de participación). En términos generales, la prueba de participación (PoS) hace que el sistema sea más escalable, ya que no requiere una instalación minera para su validación. También hay otros algoritmos innovadores que podrían ser más eficientes como Avalanche.
    • El pensamiento de fragmentación para Ethereum. Podría compartir la carga de la validación sin afectar demasiado al consenso.
  • Protocolos de segunda capa (descentralizados) para absorber parte de la actividad de la cadena, incluyendo:
    • Cadenas laterales como la cadena lateral líquida en Bitcoin que es desarrollada por Blockstream. Otras cadenas laterales de Bitcoin podrían construirse en el futuro gracias al proyecto Drivechain. Ethereum también podría algún día tener un sistema de cadena lateral bastante similar con Plasma o ZK-rollups.
    • Los canales de pago bidireccionales le permiten realizar pagos gratuitos entre dos partes. También están los canales estatales en Ethereum que hacen lo mismo en el contexto de los contratos inteligentes.
    • Redes de canales como Lightning Network para Bitcoin o la red Raiden para Ethereum.
  • El uso de terceros de confianza. De hecho, las instituciones centralizadas permiten llevar a cabo muchas operaciones que de otro modo serían imposibles. Estos incluyen:
    • Mercados en los que deposita cantidades en criptomonedas como Kraken o Binance. Estos permiten operar con alta liquidez, lo que ayuda en particular a obtener un precio confiable.
    • Los criptobancos como Coinbase cumplen el mismo papel que los bancos tradicionales, manteniendo los criptoactivos de sus usuarios y ofreciéndoles una experiencia de riesgo reducido.
    • Casinos en línea para juegos de azar.
    • Fabricantes de esquinas físicas. Las unidades físicas permiten (sujeto a la confianza del productor) la transferencia mano a mano, sin necesidad de una conexión a Internet. Opendime es uno de los ejemplos más reputados de este tipo de servicio.

¿Es más fácil empezar de cero y crear una nueva blockchain?

Por lo que acabamos de explicar, esta forma de escalar una blockchain es algo problemática.

Hay limitaciones técnicas que son complejas de superar. La arquitectura de una cadena de bloques es tal que es difícil cambiar su modo de operación en su conjunto. A lo sumo, es posible agregar algunas pequeñas correcciones en la parte superior, pero llegará un momento en que será complicado hacer más.

En el caso de Ethereum, el problema es algo diferente. Si la red realmente está planeando cambiar a PoS, debe tenerse en cuenta que esto es algo complejo y el equipo no puede lograrlo de la noche a la mañana. En particular, son muchos los problemas que surgen con la prueba de participación y que no surgen con la prueba de trabajo: cuestiones de estabilidad, seguridad… Todo esto debe resolverse antes de que se realice el cambio, y es por eso que Ethereum todavía funciona con prueba de trabajo hasta el día de hoy.

Algunos equipos de desarrolladores han preferido crear su propia cadena de bloques, diseñada para reducir estos problemas recurrentes de escalabilidad.

Crear algo desde cero es un gran desafío que es difícil de lograr:

  1. En primer lugar, hay que tener un proyecto sólido y realista.
  2. Debe poder encontrar un equipo de desarrollo competente y poder configurar un sistema de este tipo.
  3. La nueva blockchain debe ser capaz de demostrar su efectividad de manera irrefutable.
  4. Entonces es necesario dar a conocer la cadena de bloques a la mayor cantidad de personas posible.
  5. Las personas que usan las tecnologías «antiguas» y que han desarrollado sus hábitos con ellas deben aceptar migrar a algo nuevo.

Entre la idea básica revolucionaria y la adopción masiva, hay un largo camino por recorrer. Además, las criptomonedas como BTC o ETH ya han demostrado que son operativas e incluso si tienen problemas de escalabilidad, sabemos que funcionan. Es por eso que las cadenas de bloques más antiguas siguen siendo populares entre los usuarios, incluso si su tecnología se está quedando atrás.

No es imposible que surja una cadena de bloques innovadora resolviendo todos los problemas de escalabilidad, pero tomará tiempo antes de que ocurra tal evento. Muchos proyectos «innovadores» de blockchain ya han surgido, pero por ahora, muy pocos han podido proporcionar un producto terminado efectivo y una locura entre los usuarios.

Conclusión sobre la escalabilidad

No debemos olvidar que solo estamos en los albores de las criptomonedas. Todavía estamos en algo relativamente nuevo y el mercado carece claramente de madurez.

La principal incógnita que tenemos en este momento es si resolverá los problemas de escalabilidad a través de la mejora del funcionamiento de los criptoactivos existentes o bien creando algo nuevo que reemplace lo que sabemos ahora.

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Sobre la autora: Fátima Ruiz

Fátima Ruiz

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