Ethereum (ETH), la segunda plataforma blockchain más popular del mundo tras Bitcoin (BTC), aspira a ser todo lo que su predecesora no es. Algunas de las limitaciones de Bitcoin están frenando a Ethereum, como la insistencia de la primera en un algoritmo de consenso de prueba de trabajo (PoW) y la falta general de escalabilidad. La actualización en varias fases de Ethereum, que incluye la cadena Beacon y las cadenas Merge y Shard, pretende mejorar la escalabilidad y seguridad de la red Ethereum introduciendo varias modificaciones en la infraestructura. La más notable es la conversión de un método de consenso proof-of-work (PoW) en favor de un modelo proof-of-stake (PoS), ambos ofreciendo diferencias variables en el protocolo.
En 2013, el creador de Ethereum, Vitalik Buterin, propuso una plataforma blockchain que admitiera aplicaciones y otros beneficios no necesariamente centrados en las finanzas. Buterin vio un mundo en el que los desarrolladores podrían aprovechar el poder de la descentralización para construir sistemas de gobierno, plataformas de préstamos, bases de datos, representar activos físicos en un espacio digital y mucho más.
Buterin plantea Ethereum como un superordenador global, pero la red tiene dificultades para validar unos cientos de transacciones en un plazo razonable. Los usuarios que realizan pequeñas transacciones en Ethereum tienen que pagar, en ocasiones, más del 100% en comisiones y costes adicionales. Para ser una plataforma que pretende revolucionar la forma en que el mundo interactúa en una red, Ethereum se basa sin duda en una tecnología cuestionable.
Afortunadamente, Buterin, varios desarrolladores de la red y la Fundación Ethereum son conscientes de las limitaciones del proyecto. El equipo de Ethereum también entiende que las limitaciones de la cadena de bloques de Ethereum impiden que los inversores institucionales y otras partes interesadas adopten Ethereum.
Para resolver los problemas de escalabilidad de Ethereum, Buterin y el equipo de ETH han esbozado una actualización de la red llamada Ethereum 2.0, o Eth2. Ethereum 2.0 introduce cambios que alteran los cimientos del funcionamiento de Ethereum, pero tardará años en implementarse. Desde 2020, los desarrolladores de Ethereum han trabajado incansablemente para llevar a buen puerto la actualización de la red, con la esperanza de hacer Ethereum más rápido, más seguro y más accesible que nunca.
Desglose de Ethereum 2.0
Ethereum 2.0 supone un cambio significativo en el algoritmo de consenso de la red. En lugar de que Ethereum ejecute un algoritmo proof-of-work, que consume mucha energía, la actualización a Eth2 supone el cambio a un algoritmo proof-of-stake.
Un algoritmo PoS aporta muchas ventajas sobre uno PoW, ajustando varios aspectos de una red como la escalabilidad, la seguridad y la accesibilidad.
Proof-of-stake vs. proof-of-work
En términos de consenso de blockchain, proof-of-work fue el método original implementado por Bitcoin (la primera criptodivisa del mundo). En PoW, los mineros, usuarios que prestan su potencia informática como unidades de procesamiento gráfico (GPU) y unidades centrales de procesamiento (CPU), resuelven complejos algoritmos y validan bloques. Los bloques contienen una determinada cantidad de transacciones dentro de una red blockchain. Cuando un bloque está lleno, los mineros lo validan y lo registran en la cadena de bloques.
Esencialmente, cada bloque de transacciones debe ser único para evitar el doble gasto o la duplicación de transacciones. Cada bloque tiene su propio código hexadecimal de 64 dígitos que demuestra su unicidad, pero los mineros deben encontrar ese código. La potencia que prestan los ordenadores de los mineros se utiliza para resolver el código hexadecimal, de ahí el apodo de prueba de trabajo. Un ordenador utiliza energía real para trabajar y resolver un bloque.
Por desgracia, la minería de bloques no es muy respetuosa con el medio ambiente. Utiliza una tonelada de energía y aumenta significativamente las facturas de electricidad de un minero. Además, la minería de criptomonedas es una competición. Los mineros con una sola tarjeta gráfica compiten contra operaciones con cientos, si no miles, de tarjetas. Sólo el primer minero que encuentra el código obtiene una recompensa pagada en Bitcoin, lo que limita a los usuarios sin mucho dinero para invertir en un equipo de minería adecuado. Hay alternativas a la minería en solitario, como unirse a un pool de minería, pero la recompensa se divide entre docenas de participantes.
Sin embargo, Proof-of-stake resuelve muchos de los problemas propios de un algoritmo de consenso PoW. Proof-of-stake es similar a la minería en el sentido de que requiere que los usuarios validen las transacciones. Sin embargo, los participantes en una red PoS se denominan validadores. Los validadores son usuarios que apuestan, o bloquean, una cantidad de criptomoneda en la red. Para bloquear los fondos, estos usuarios señalan a la red que quieren ser validadores, y cuantos más fondos apuesten, más ganarán en recompensas por su participación.
Como validadores, los usuarios son responsables de validar las transacciones realizadas en la red en la que participan. Una vez que un validador valida una transacción, ésta se envía a la cadena de bloques y el validador obtiene una recompensa. En comparación con un sistema PoW, PoS es más accesible, ya que cualquiera puede participar si dispone de los fondos necesarios, en lugar de necesitar un hardware caro.
La accesibilidad de la red conduce a una mejor escalabilidad, ya que más usuarios están conectados a la red, validando las transacciones. Más usuarios validando una red también conduce a una mejor seguridad y descentralización. Cada vez hay más puntos de estabilidad en una red PoS, en lugar de un punto central al que puedan atacar los malos actores. El medio ambiente también sufre menos con una red PoS, ya que PoS requiere menos energía que la minería en una red PoW.
Más descentralización en una red también ayuda a prevenir lo que se llama un ataque del 51%, un ataque que es estándar en las redes PoW que implica a un actor malintencionado que toma el control del 51% de los nodos y valida transacciones malintencionadas. En cierto modo, el proof-of-stake evita un ataque del 51% porque para intentarlo es necesario poseer el 51% de todos los tokens de la red. Poseer el 51% de todos los tokens de una red PoS parece casi imposible, ya que para ello sería necesario robar potencialmente de cientos de monederos Ethereum a la vez.
Una vez completada la actualización, Ethereum experimentará todos los beneficios de proof-of-stake. PoS aportará a Ethereum mayor escalabilidad, accesibilidad y seguridad, y lo hará más respetuoso con el medio ambiente. Pero la transición de Ethereum a una red 2.0 no es tarea fácil, ya que requiere una gran cantidad de aportaciones de los usuarios y bastante tiempo para que los cambios surtan efecto.
La transición de Ethereum a 2.0 se divide en varias etapas.
Fase 0
La fase 0 de la actualización de Ethereum 2.0 introduce lo que se denomina Beacon Chain. Lanzada el 1 de diciembre de 2020, la Beacon Chain marca el cambio a PoS, permitiendo a los usuarios apostar (bloquear) su Ethereum y convertirse en validadores. Dicho esto, la Fase 0 no afecta a la blockchain principal de Ethereum, la Beacon Chain existe junto a la mainnet de Ethereum. Sin embargo, tanto la cadena Beacon como la mainnet acabarán vinculándose. El objetivo es "fusionar" Mainnet con el sistema de pruebas de participación controlado y coordinado por Beacon Chain.
Además, los validadores potenciales aún pueden registrar su interés en la cadena Beacon apostando 32 ETH. Pedir a los usuarios que apuesten 32 ETH es mucho pedir, teniendo en cuenta que 32 ETH equivalen a decenas de miles de dólares en Ethereum. Además, los fondos apostados se retendrán durante dos años o más y se liberarán cuando Ethereum 2.0 esté totalmente listo para su lanzamiento. Se espera que los primeros validadores estén muy comprometidos con el futuro del proyecto, de ahí los elevados requisitos de entrada.
Fase 1
La fase 1 debía lanzarse a mediados de 2021, pero se retrasó hasta principios de 2022. Los desarrolladores citan el trabajo inacabado y la auditoría del código como las principales razones del retraso de Ethereum 2.0. La siguiente fase fusionará la Beacon Chain con la red principal, cambiando oficialmente a un algoritmo de consenso PoS. A partir de la fase 1, Eth2 albergará todo el historial de transacciones de Ethereum y soportará contratos inteligentes en la red PoS. Los estacadores y validadores entrarán oficialmente en acción, ya que Ethereum 2.0 eliminará la minería de la red. Se espera que muchos mineros tomen sus participaciones y las estaquen para convertirse en validadores.
En un principio, los desarrolladores pretendían que la Fase 1 de la actualización a Ethereum 2.0 introdujera la fragmentación. La fragmentación es el acto de dividir una base de datos, o en este caso, la cadena de bloques, en varias cadenas más pequeñas conocidas como shards. Eth2 tendrá 64 shards, es decir, repartirá la carga de la red entre 64 nuevas cadenas. Los fragmentos facilitan el funcionamiento de un nodo al reducir los requisitos de hardware. Esta actualización se producirá después de que la red principal y la cadena Beacon se hayan fusionado.
Con Ethereum 2.0, los validadores y otros usuarios pueden gestionar sus propios fragmentos, validar transacciones y evitar que la cadena principal se congestione demasiado. Para que las redes de fragmentos entren con seguridad en el ecosistema de Ethereum, es necesario un método de consenso proof-of-stake. En la cadena Beacon se introducirá la prueba de participación, preparando el escenario para la actualización de la cadena de fragmentos que se producirá más adelante.
Fase 2
Por último, en la fase 2 se introducirá Ethereum WebAssembly o eWASM. WebAssembly fue creado por el World Wide Web Consortium y está diseñado para hacer Ethereum significativamente más eficiente de lo que es actualmente. Ethereum WebAssembly es un subconjunto determinista propuesto de WebAssembly para la capa de ejecución de contratos inteligentes de Ethereum.
Ethereum tiene actualmente lo que se llama una Máquina Virtual Ethereum, o EVM. Una EVM permite a Ethereum funcionar como un superordenador global. Los usuarios acceden a este ordenador en todo el mundo, ejecutando contratos inteligentes e interactuando con aplicaciones descentralizadas (DApps). La EVM almacena todo el código necesario para ejecutar comandos en Ethereum, a la vez que facilita las direcciones de los monederos para las transacciones y calcula las comisiones de transacción (gas) de cada operación.
La EVM puede soportar varias acciones a la vez, como saber si es necesario terminar un contrato inteligente (consume demasiado gas), si una DApp es determinista (si siempre ejecutará las mismas entradas y salidas) o si un contrato inteligente está aislado (si algo va mal, el error de ese contrato no afectará a la red Ethereum en general). Sin embargo, la red Ethereum se ha saturado demasiado. Debido a que se producen muchas transacciones a la vez, el EVM es mucho más lento de lo que se pretendía en un principio. El EVM de Ethereum también es difícil de actualizar teniendo en cuenta que fue escrito en un código específico y difícil de entender, Solidity. El eWASM se diseñó específicamente para sustituir al EVM, que vería la luz en la Fase 2.
El eWASM compila el código mucho más rápido que el EVM, lo que acelera los procesos dentro de la red. El gas funciona de forma más eficiente a través del eWASM, y éste es compatible con varios lenguajes de codificación tradicionales como C y C++. Básicamente, el eWASM pretende hacer mucho más accesible el desarrollo de Ethereum.
