La capa 3 es para la interoperabilidad

La pila de protocolos para la Internet del valor

Se dice que las tecnologías de Capa 2 como Lightning y Plasma “prometen grandes avances en escalabilidad, interoperabilidad y funcionalidad” para blockchains. Sin embargo, la mayoría de los proyectos de Capa 2 se centran principalmente en la escalabilidad y solo ocasionalmente mencionan la interoperabilidad. ¿Por qué? Esto no es solo una cuestión de tiempo o etapa de desarrollo. Así es como debería ser, porque la Capa 2 es para escalar. La capa 3 es para la interoperabilidad.

El escalado y la interoperabilidad son preocupaciones complementarias pero separadas que se abordan mejor a través de diferentes capas de protocolo. Para hacer este caso, daré un poco de antecedentes sobre el propósito de las arquitecturas de protocolo en capas y los roles de las Capas 1, 2 y 3. También explicaré cómo separar la escalabilidad y la interoperabilidad mejora las soluciones para ambos y allana el camino para una Internet de valor cuyo diseño es sorprendentemente análogo a la propia Internet.

El propósito de los protocolos en capas

Siempre es posible aglutinar varios problemas separados en una única solución compleja e interdependiente. En la mayoría de los casos, esta es una mala idea.
– RFC 1925: Las doce verdades sobre redes

Internet es el mejor ejemplo de una arquitectura de protocolo en capas y este diseño fue un factor clave en el crecimiento y la utilidad de Internet. Las diferentes piezas de funcionalidad se dividen en protocolos separados que se construyen entre sí, en lugar de agruparse en un sistema monolítico.

Por ejemplo, el Protocolo de Internet (IP) se basa en diferentes tecnologías de red subyacentes o protocolos de “capa de enlace”, como Ethernet y WiFi. Debido a que IP se diseñó como una capa separada, no está vinculada a ninguna tecnología de red específica y puede funcionar de la misma manera en muchos tipos diferentes de conexiones por cable o inalámbricas.

Las arquitecturas de protocolo en capas brindan una serie de beneficios importantes:

La creación de capas es una herramienta esencial para diseñar sistemas como Internet o Internet of Value, pero decidir qué características encajan en qué capas es la parte más difícil. Demasiadas capas hacen que el sistema sea demasiado complejo, pero demasiados paquetes dificultan la interoperabilidad y la capacidad de actualización.

Una pila de protocolos para la Internet del valor

La pila de protocolos de Interledger tiene paralelos directos con el conjunto de protocolos de Internet, en gran parte porque descubrimos que dividir la funcionalidad en capas análogas ayudó a resolver problemas en cada nivel. A continuación, analizaré brevemente cada una de las capas para explicar sus funciones y mostrar los beneficios de centrar la Capa 3 en la interoperabilidad.

Capa 1: Libros mayores

Las cadenas de bloques y otros tipos de libros de contabilidad son como los cables físicos que sustentan Internet. En última instancia, la comunicación digital es posible gracias a enlaces cableados e inalámbricos que conectan dispositivos individuales y transportan datos entre ellos. De manera similar, los libros de contabilidad son la base de Internet of Value, porque permiten que dos personas que aceptan el mismo activo o tienen cuentas en el mismo sistema realicen transacciones.

Al igual que los cables físicos, los libros de contabilidad y las cadenas de bloques necesitan protocolos adicionales construidos sobre ellos para facilitar el intercambio de datos o dinero. En el caso de las cadenas de bloques, los problemas principales son escalar el rendimiento de las transacciones y reducir las latencias mientras se mantiene la descentralización.

Los libros mayores están destinados a ser cuellos de botella de rendimiento porque están centralizados lógicamente. Ya sea que un libro mayor se mantenga de manera centralizada o descentralizada, necesita un estado único y consistente de cuentas y saldos compartidos para garantizar que el dinero no se pueda “gastar dos veces”. Actualizar el estado ampliamente compartido siempre será relativamente costoso y lento. El cuello de botella será la velocidad del consenso en un libro mayor distribuido o el rendimiento de una sola máquina en el caso de un libro mayor centralizado. Mejorar la escalabilidad del libro mayor es muy útil, pero mover las transacciones comunes y repetidas fuera del libro mayor usando protocolos de Capa 2 aumentará el rendimiento y reducirá aún más las latencias.

Capa 2: Redes de área local

Las soluciones de capa 2 para escalar cadenas de bloques son análogas a los protocolos de capa de enlace de la pila de Internet, como Ethernet y WiFi. Esta capa crea enlaces bilaterales o redes de área local (LAN) * que permiten que las partes o dispositivos conectados directamente se comuniquen de manera eficiente a través de la red subyacente.

Las tecnologías de capa 2 para blockchains están diseñadas para permitir transacciones rápidas, económicas y de alto rendimiento en el libro mayor subyacente, generalmente mediante una forma de depósito en garantía programático. Esta categoría incluye tecnologías bilaterales como canales de pago y canales estatales generalizados, así como soluciones multilaterales que incluyen redes de canales de pago como Lightning y Raiden, sidechains y Plasma. Cada uno de estos permite transacciones más rápidas y económicas al permitir que pares o grupos más pequeños de titulares de cuentas realicen transacciones sin necesidad de interactuar con el libro principal cada vez.

Depósito de garantía programático

El mecanismo central de las soluciones de Capa 2 es una forma de custodia programática. Los activos se colocan primero en una cuenta de cartera, script o contrato inteligente en el libro mayor principal. Luego, dos o más partes pueden realizar numerosas transacciones rápidas actualizando su estado local para cambiar la asignación de los activos en custodia. Si o cuando las partes desean cerrar su relación fuera del libro mayor, presentan el estado final al libro mayor principal, que verifica su validez y distribuye los activos en custodia en consecuencia.

Es importante destacar que las características que ofrece el libro mayor subyacente determinan directamente los tipos de funcionalidad que puede incluir el sistema de Capa 2, porque los libros mayores varían en los tipos de depósito en garantía programático que admiten.

Las soluciones de Capa 2 están necesariamente ligadas a ciertos libros mayores, porque aprovechan capacidades específicas en el sistema de Capa 1 subyacente.

Esta es la razón por la que Lightning se define en términos de scripts de Bitcoin, Raiden usa contratos inteligentes específicos de Ethereum, y las implementaciones de Plasma también usarían contratos inteligentes bien especificados. Lightning puede funcionar con bifurcaciones específicas (compatibles con SegWit) de Bitcoin como Litecoin, y Raiden y Plasma pueden funcionar con otras cadenas de bloques que utilizan la máquina virtual Ethereum (EVM). Sin embargo, la tecnología Each Layer 2 sería peor si intentaran admitir libros de contabilidad con conjuntos de características muy diferentes (por ejemplo, Lightning sin SegWit o Plasma implementado usando solo scripts de Bitcoin). ¡Sin embargo, esto está completamente bien! Las soluciones de escalamiento de capa 2 pueden y deben aprovechar todas las capacidades proporcionadas por el libro mayor subyacente.

La estrecha conexión entre las Capas 1 y 2 es precisamente la razón por la que necesitamos una capa separada para la interoperabilidad. La verdadera interoperabilidad tiene que ver con la abstracción y requiere minimizar el conjunto de características que utiliza el protocolo. Cuantas menos características espere la capa de interoperabilidad de la capa inferior, más redes heterogéneas se pueden conectar. Dado que las soluciones de Capa 2 pueden y deben aprovechar las capacidades específicas de la Capa 1, necesitamos una capa separada para la interoperabilidad que utilice la menor cantidad posible de funciones específicas del libro mayor.

Capa 3: Interoperabilidad

El propósito de la Capa 3 es abstraer las diferencias entre las diferentes tecnologías de Capa 1 y 2 para conectar tipos de redes muy diferentes. Este es el papel del Protocolo de Internet (IP) en Internet y el Protocolo Interledger (ILP) en Internet of Value.

El protocolo central de la pila de Internet, IP, enruta paquetes de datos a través de las redes mientras abstrae las diferencias entre las tecnologías de telecomunicaciones subyacentes. Internet tuvo éxito precisamente porque utilizó una abstracción tan limpia y pudo conectar todo , desde líneas telefónicas (mediante acceso telefónico), redes celulares y satelitales, cables de fibra óptica dedicados, e incluso palomas mensajeras.

La única característica que la IP requiere de las redes subyacentes es la capacidad de enviar datos. No depende de ninguna característica adicional o incluso garantías de velocidad o confiabilidad. Debido a su simple abstracción, IP pudo crear una red universal de redes que hoy conecta a más de la mitad de la población humana.

Abstracción mínima en redes de capa 2

En Internet of Value, ILP empaqueta valor como IP empaqueta datos. Enruta paquetes de dinero a través de las redes mientras abstrae las diferencias entre los activos y las tecnologías de contabilidad o de capa 2. Al igual que IP, el núcleo de ILP es el formato de dirección y paquete independiente de la red.

La única característica que ILP requiere de la capa subyacente es la capacidad de enviar valor. No requiere ningún tipo de transacción especial, funcionalidad o depósito en garantía programático. Las transacciones más rápidas y económicas mejoran la experiencia del usuario, pero ni siquiera ellas son estrictamente necesarias.

La abstracción mínima de ILP permite la interoperabilidad con todos los tipos de redes de Capa 1 y 2, incluidas aquellas que no fueron diseñadas para ser interoperables. Hasta la fecha, se ha utilizado para conectar Bitcoin Lightning Network, canales de pago bilaterales de Ethereum y canales de pago XRP, tres sistemas de Capa 2 muy diferentes. Se está trabajando para conectar todos los demás tipos de sistemas de Capa 1 y 2 (¡y debería participar!).

Para obtener una descripción completa de cómo funciona el protocolo, consulte Interledger: Cómo interconectar todas las cadenas de bloques y las redes de valor. Para ver todas las características que se eliminaron de ILP para hacer que el protocolo central y la abstracción sean lo más simples e interoperables posible, lea Simplificando Interledger: El cementerio de las posibles características del protocolo.

Las capas 4 y 5 no son el tema central de esta publicación, pero puede leer Transmitir dinero y datos a través de ILP para obtener más información sobre STREAM, la Capa 4 recomendada protocolo de transporte inspirado en QUIC . Esté atento a las publicaciones futuras sobre la Capa 5 y los protocolos específicos de la aplicación basados ​​en ILP y STREAM.

Conclusión: Separación del escalado y la interoperabilidad

La escala y la interoperabilidad son complementarias, pero son fundamentalmente diferentes tipos de problemas que se resuelven mejor con capas de protocolo separadas. Las soluciones de escalabilidad como Lightning y Plasma funcionan mejor cuando aprovechan la gama completa de funciones proporcionadas por sus libros de contabilidad subyacentes. Por el contrario, los protocolos de interoperabilidad como Interledger requieren abstracciones mínimas que les permitan trabajar en tipos muy diferentes de redes subyacentes.

Un beneficio sutil de separar la capa de enlace y la capa de interoperabilidad se destaca por el hecho de que Internet todavía funciona en la actualidad. El Protocolo de Internet fue diseñado para computadoras del tamaño de una habitación y, sin embargo, sigue siendo aplicable a teléfonos celulares y dispositivos de Internet de las cosas. Al reducir las funciones que IP requería de las redes subyacentes, también permitió importantes mejoras posteriores en las tecnologías subyacentes. Esto hubiera sido imposible si IP se hubiera construido sobre características específicas o API de redes en el momento en que se desarrolló.

No estamos ni cerca del final del desarrollo de los sistemas blockchain o de libro mayor de Capa 1 y Capa 2. Al abstraerse de las diferencias entre estos con Layer 3, podemos crear experiencias de usuario mejores y más independientes de la tecnología, al tiempo que permitimos desarrollos futuros que harán que Internet of Value sea más rápido, más barato y más eficiente.

* Hay una pregunta abierta interesante sobre si las soluciones de Capa 2 bilaterales o multilaterales son mejores. También existe un paralelo sorprendente para la pila de Internet, y este artículo sostiene que Internet, o al menos IPv6, debería haberse construido sobre enlaces bilaterales en lugar de LAN.

Gracias a Egor Homakov , los organizadores de la L2 Summit y al canal estatal de L2 Summit panelistas ( Rick Dudley, Lefteris Karapetsas, Ethan Heilman, Patrick McCorry, y Sami Mäkelä ) por las discusiones que me llevaron a escribir este artículo. Gracias a Danny Aranda, Asheesh Birla, Rick Dudley, Brian Fabian Crain, Nick Grossman, Egor Homakov, Austin King, Eli Krenzke, Neha Narula, Ruaridh O & # x27; Donnell, Dan Robinson, Dino Rodríguez, Vanessa Pestritto, Jinglan Wang, y Udi Wertheimer por darnos su opinión sobre este artículo.