Explorando el consenso local en una pila modular
Autores: Felipe Argento y Brandon J. Isaacson
Una interpretación de plátanos generada por IA en un casino intergaláctico
Un mundo modular está sobre nosotros.
En Endgame, Vitalik Buterin contempló un mundo en el que Ethereum se convierte en una capa especializada de seguridad y disponibilidad de datos. Desde entonces, tanto Arbitrum como Optimism han visto una adopción impresionante como capas especializadas de ejecución y liquidación. Cartesi, a su vez, se ha centrado en proporcionar entornos de ejecución modulares específicos de aplicaciones que pueden ejecutarse sobre estas otras capas de la pila.
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 períodos de uso intensivo durante DeFi Summer (2020) y NFT Summer (2021) expusieron una verdad incómoda sobre el L1 más utilizado: Ethereum se convierte en poco más que un patio de juegos para personas ricas cuando los participantes se ven 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 sobre cada acción individual en la red.
Adoptar una pila modular ahora nos permite explorar la frontera del consenso modular, capacitando a las aplicaciones y a los usuarios para que definan sus propios niveles óptimos de localidad de consenso, mientras se mantienen las sólidas garantías de seguridad de una capa base global altamente descentralizada.
En una red en la que el tamaño del bloque está limitado de manera efectiva (como a través de los límites de gas de Ethereum), necesariamente estamos limitando el suministro de potencia informática disponible. Como resultado, el tamaño del bloque define efectivamente el punto de saturación de la atención computacional de la red. Un nodo de consenso, sin importar cuán grande o poderoso sea, solo dedica un bloque de atención computacional (espacio/tiempo) al universo de demandas de los usuarios en un momento dado.
A medida que crece la cantidad de transacciones y la funcionalidad 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 tal universo, las aplicaciones y los usuarios que no pueden permitirse participar en una guerra de ofertas por este suministro finito de poder de cómputo están necesariamente excluidos de participar.
Entonces, ¿cómo podemos crear un sistema más inclusivo?
Una solución a menudo debatida es aumentar la potencia informática de la red aumentando el tamaño del bloque (¡traigamos esa gran energía de nodo!). Si bien puede parecer el camino más simple, esta estrategia tiene un alto costo para la descentralización. Cualquier aumento material en el tamaño del bloque haría que el software del nodo de consenso requiriera más recursos y, por lo tanto, su costo de ejecución fuera más prohibitivo para muchos participantes. A la luz de este mayor riesgo de centralización, Vitalik Buterin ha descrito esta estrategia de aumentar el suministro de la red como “fundamentalmente un callejón sin salida”.[1]
Si valoramos la descentralización (¡lo cual hacemos!), en su lugar, debemos diseñar sistemas que gobiernen de manera eficiente la demanda de atención computacional en todo el ecosistema de la cadena de bloques.
Los protocolos que desean que la tecnología blockchain se vuelva realmente accesible y expresiva deben permitir a los usuarios definir qué acciones deben exigir la atención computacional de toda la red (es decir, consenso global) y qué acciones pueden delegarse a actores especializados cuya atención computacional no necesita ser similar. restringido (es decir, consenso local).
Exploremos el espectro de la localidad de consenso utilizando algunos arreglos existentes en el ecosistema Ethereum, y discutamos brevemente sus beneficios y compensaciones. Para simplificar la conversación, supongamos que cada universo capaz de lograr un consenso tiene precisamente una CPU de atención computacional de sobra. Cada vez que una aplicación en un universo determinado le pide a la CPU que verifique una acción, exige una asignación del suministro total de atención computacional disponible en ese universo.
Consenso mundial
Ethereum: todas las aplicaciones se ejecutan juntas en el mismo universo
En este universo L1, para interactuar sin confianza con un puesto de frutas en la calle, uno debe verificar todas las interacciones que ocurren dentro de un casino en otro planeta y una pista de cohetes en otra galaxia.
El principal beneficio de ejecutar todas las aplicaciones en el mismo universo (verificado por la misma CPU) es la componibilidad sin fricciones. Diferentes aplicaciones que operan en el mismo universo pueden comunicarse, integrarse e intercambiar activos sin problemas. Pero hay un precio relevante a pagar por esta comodidad. El puesto de frutas, el casino, la pista de cohetes y todas las demás aplicaciones del universo compiten caníbalmente por una escasa parte de la atención computacional de la CPU.
Como resultado de esta lucha interna, la innovación se ve obstaculizada. Las aplicaciones renuncian a la optimización para su propósito más elevado a favor de reducir sus interacciones con la CPU. Los jugadores pequeños no pueden darse el lujo de pelear por una parte en disputa del poder de cómputo de la red. El universo se vuelve aburguesado.
En última instancia, solo las aplicaciones que pueden pagar el precio (principalmente DApps con un enfoque financiero) sobreviven a este entorno hostil.
Consenso fragmentado
Arbitrum One u Optimism: algunas aplicaciones se ejecutan juntas en un universo paralelo para escapar del hacinamiento en el universo L1
Incapaz de competir con el creciente contingente de DeFi Death Stars en la L1, el puesto de frutas y el casino se trasladan a un universo paralelo más pequeño con su propia CPU. En este nuevo entorno, la persona que compra duraznos en el puesto de frutas todavía tiene que verificar todas las interacciones del casino. Pero debido a que 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 ahora tiene espacio para respirar en ambos universos.
Todavía hay una excelente componibilidad para las aplicaciones que se ejecutan juntas dentro de este universo paralelo (el puesto de frutas puede ofrecer cupones de mango sin problemas a los degens más leales del casino). En el lado negativo, ahora hemos agregado algo de fricción cuando se trata de comunicarse con otros universos (el L1). Pero para muchas aplicaciones y usuarios, esa es una compensación que vale la pena a cambio de menos competencia por la atención de la CPU.
Críticamente, el estado completo de este universo paralelo todavía se comparte de vez en cuando con la L1 (a través de un portal hiperespacial descentralizado que puede efectuar transferencias de datos interuniversales, obviamente).
Para el puesto de frutas y sus clientes, “de vez en cuando” suele ser suficiente cuando se trata de mantener al estado global informado sobre el consumo de kiwi multiverso.
Cadenas de aplicaciones o consenso local
Cartesi Rollups: cada aplicación se ejecuta en su propio universo.
El mercado de frutas 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 existe el casino.
Con una CPU dedicada para sí misma, el puesto de frutas ya no tiene que luchar por la atención computacional en absoluto. Esta ganancia en el poder de cómputo proporciona al puesto de frutas una mejora de órdenes de magnitud en la eficiencia de costos, la escalabilidad computacional, la previsibilidad y la experiencia del usuario. Es una ganancia tan poderosa que nuestro puesto de frutas descentralizado ahora tiene un sistema operativo adecuado para ejecutarse, ¡incluido el sistema de archivos!
Nuestro puesto de frutas mantiene periódicamente al estado global informado de sus actividades. Pero ahora, se imponen aún menos demandas a los recursos computacionales de los universos paralelos, lo que desbloquea un potencial aún más innovador para el multiverso en su conjunto.
Sin duda, el puesto de frutas se enfrenta a otra capa de burocracia cuando se comunica con otras aplicaciones y universos. Pero las ganancias asociadas con un aumento en el poder de cómputo ahora permiten que el puesto de frutas persiga su propia vocación más alta.
El futuro (más allá de las cadenas de aplicaciones)
Cadenas específicas de CPU (agrupaciones secundarias): cada aplicación puede invocar múltiples universos
El puesto de frutas se ha encontrado con Morfeo. Ha sido liberado de Matrix.
Cada fruta ahora domina su propio universo. Los masticadores de mango validan solo los mangos que están masticando. No compiten por la atención con los apologistas de las manzanas.
Ni siquiera han oído hablar de un casino antes.
Aquí, las DApps comienzan a imitar las aplicaciones tradicionales con respecto a la rentabilidad y la inmensa escalabilidad computacional que proviene de la capacidad de paralelizar.
Se requiere una sinergia de agentes especializados, cada uno con la capacidad de escalar datos o computación en órdenes de magnitud en paralelo, si queremos que la tecnología blockchain descentralizada se vuelva verdaderamente accesible y expresiva.
Con ese fin, debemos diseñar conscientemente sistemas que reduzcan la demanda globalizada de poder de cómputo, permitiendo que las aplicaciones y sus usuarios elijan un nivel óptimo de localidad de consenso en función de su propia descentralización, seguridad, computación, componibilidad y consideraciones financieras.
Un agradecimiento especial a Erick de Moura y Augusto Texeira por sus valiosas reseñas y su ayuda para escribir este artículo.
