¿Qué es Polkadot 2.0?

El desarrollo de Polkadot 2.0 representa una transformación significativa en el ecosistema de Polkadot, ya que esta nueva actualización introduce una serie de innovaciones claves que redefinen su framework y el potencial de esta plaforma. Innovaciones pensadas en ofrecer una mayor flexibilidad, eficiencia y un espectro de utilidad más amplio para Polkadot de cara a los desarrolladores y sus usuarios.

Y es que impulsado por la visión de Gavin Wood, co-fundador de Ethereum y creador de Polkadot, Polkadot 2.0 pretende transformar este proyecto en una plataforma computacional global integrada, lejos de ser solo una red de blockchains interconectadas.

La visión de Polkadot 2.0, fue presentada por Gavin Wood durante el evento Polkadot Decoded en 2023, con la finalidad de expandir las capacidades de la plataforma, haciendo la red más accesible para las cadenas de aplicaciones específicas (app-chains) y mejorando la eficiencia en la asignación y uso de recursos computacionales.

Optimización de recursos para Polkadot 2.0

El objetivo principal de Polkadot 2.0 es el de introducir una serie de cambios radicales, especialmente en la forma en que se asignan recursos como el tiempo de cómputo (coretime) y el espacio de bloque (blockspace), transitando de un modelo basado en subastas a un sistema más flexible y orientado al mercado.

Este sistema está pensado especialmente para flexibilizar y reducir la dificultad del acceso a los servicios y la red Polkadot. El que quizás sea uno de los principales problemas de Polkadot 1.0: el sistema de subasta desincentiva el crecimiento de la red y hace que el desarrollo en la red sea complejo. Incluso con la llegada de Kusama (la red canaria de Polkadot) esa realidad cambio muy poco y los desarrolladores de Polkadot entendieron esto.

Sin embargo, cambiar este sistema no es una tarea fácil, ya que por la forma de funcionamiento de Polkadot, era necesario mejora la infraestructura de funcionamiento de la red para hacerla más abierta y accesible. Es aquí, donde Polkadot 2.0 entra en juego, puesto que mejora una serie de elementos que hace posible esta evolución.

Y aquí comenzamos a examinar estos avances:

Agile Coretime, mejorando el acceso a los recursos de Polkadot

El primer avance lo vemos en el desarrollo de Agile Coretime, esta es una innovación clave dentro del desarrollo de Polkadot 2.0, que está diseñada para optimizar la utilización de los recursos de la red y proporcionar una mayor flexibilidad económica para los constructores de la plataforma.

Este concepto representa una generalización y una evolución significativa con respecto a lo que inicialmente se propuso en el libro blanco de Polkadot, marcando un hito importante en la dirección hacia la que se dirige el ecosistema de Polkadot.

Así, entre sus principales beneficios podemos destacar:

1. Mejora de la eficiencia en la asignación de recursos. En la versión anterior de Polkadot, la única forma de que una parachain (una cadena lateral nativa de Polkadot) se asegurara por la red de Polkadot era mediante el alquiler de un espacio a través de una subasta, lo que garantizaba la validación de bloques de parachain por hasta dos años. Este proceso requería el bloqueo de una cantidad significativa de DOT (token nativo de Polkadot), creando una barrera de entrada elevada para los proyectos de blockchain de pequeña y mediana escala. Además, las parachains producían bloques en intervalos regulares de 12 segundos, independientemente de la actividad de la red, lo que llevaba a una asignación ineficiente de recursos y a incentivos económicos mal colocados. Pues bien, Agile Coretime permite a los desarrolladores comprar los recursos que necesitan sin tener que pasar por el proceso de subasta.
2. Agilidad y flexibilidad.  El Agile Coretime resuelve estas limitaciones permitiendo la compra de tiempo de núcleo en «bloque», con una asignación por un mes. Esto permite a las parachains que necesitan autorizar un bloque cada 12 segundos (o cada 6 segundos a través del Asynchronous Backing) renovar su núcleo cada mes de manera continua. Las órdenes de renovación del núcleo tienen prioridad sobre las órdenes nuevas y protegen contra las fluctuaciones de precios, lo que permite a las parachains planificar su presupuesto y costos de proyecto de manera más efectiva.
3. Mercado secundario y on-demand coretime. El tiempo de núcleo comprado también puede dividirse y venderse en partes, hasta un solo bloque por mes, lo que permite que los mercados secundarios prosperen y mejoren la eficiencia en la asignación del tiempo de núcleo. Además, el Agile Coretime ofrece funcionalidad de tiempo de núcleo bajo demanda que permite la autorización de un bloque de parachain bajo demanda, eliminando barreras de entrada y permitiendo una prueba de concepto rápida con acceso completo al ecosistema de Polkadot.

De esta forma, Agile Coretime, junto con el Asynchronous Backing y la función de Escalabilidad Elástica (aunque esta última aún está en desarrollo), aborda uno de los mayores puntos débiles que exhibía el concepto de Polkadot 1.0, señalando hacia un futuro de un Polkadot altamente eficiente. Con estas innovaciones, Polkadot ofrece un conjunto de Propuestas de Valor Únicas (USPs, por sus siglas en inglés) que ningún otro ecosistema puede ofrecer, como seguridad económica alta, espacio de bloque garantizado mensualmente y escalabilidad según las necesidades.

Elastic Scaling, recursos elásticos para Polkadot

Elastic Scaling es una de las innovaciones introducidas como parte de la actualización de Polkadot 2.0, centrada en mejorar la escalabilidad y eficiencia de la red al proporcionar una adaptabilidad dinámica en la asignación de recursos computacionales para las parachains. Este concepto es crucial dentro del marco de Polkadot 2.0, porque busca ofrecer una plataforma más flexible y escalable para el desarrollo de aplicaciones descentralizadas (dApps) y cadenas de bloques específicas de aplicaciones (app-chains).

La idea detrás de Elastic Scaling radica en permitir que la capacidad computacional de la red Polkadot se ajuste dinámicamente según la demanda de las parachains. Esto contrasta con el modelo anterior, donde la capacidad asignada a cada parachain era fija, independientemente de si se utilizaba por completo o no.

En este punto, los Elastic Scaling tienen como objetivo, permitir lo siguiente:

1. Adaptabilidad dinámica. Elastic Scaling permite que las parachains aumenten o disminuyan el poder computacional que necesitan en tiempo real. Esto significa que durante los períodos de alta demanda, una parachain podría adquirir más recursos para mantener un rendimiento óptimo, mientras que en momentos de baja actividad, podría reducir estos recursos para optimizar costos.
2. Optimización de costos. Al permitir una asignación de recursos más precisa y adaptada a las necesidades reales, Elastic Scaling ayuda a optimizar los costos para los desarrolladores y proyectos que construyen en Polkadot. Esto es especialmente relevante para aplicaciones con patrones de uso variables.
3. Mejora la escalabilidad. Al ajustar la capacidad computacional necesaria para las parachains, Elastic Scaling mejora significativamente la escalabilidad de la red. Esto facilita el manejo de cargas de trabajo más pesadas y complejas, crucial para aplicaciones que requieren un alto rendimiento.
4. Fomenta la innovación. Con recursos computacionales más accesibles y eficientemente asignados, los desarrolladores tienen mayor libertad para experimentar e innovar. Esto puede llevar a la creación de aplicaciones más complejas y ricas en características, expandiendo el ecosistema de Polkadot.

Asynchronous Backing, mejorando la eficiencia de la red

Finalmente, tenemos a Asynchronous Backing, un componente crucial de Polkadot 2.0, diseñado para mejorar significativamente la eficiencia y la escalabilidad de la red al introducir una forma más avanzada y flexible de procesar y validar bloques de parachain, denominados parablocks. Este mecanismo es fundamental para acelerar el tiempo de confirmación de transacciones y aumentar la capacidad general de la red, lo que a su vez facilita una gama más amplia de aplicaciones descentralizadas (dApps) al permitirles operar más rápidamente y a mayor escala.

Recordemos que en la arquitectura de Polkadot, los parablocks son generados por los collators en el lado de la parachain y enviados a los validadores en el lado de la Relay Chain para su validación y respaldo. El respaldo es un paso crucial en el proceso de validación de los parablocks, actuando como la primera línea de defensa para garantizar la resistencia a la censura. Sin embargo, un parablock solo necesita ser respaldado por un validador, y el respaldo en sí mismo no asegura la validez del parablock.

La implementación de Asynchronous Backing introduce el concepto de pipelining en la generación de bloques de parachain, su respaldo y su inclusión. Esta metodología es análoga al pipelining en arquitecturas de procesadores tradicionales, donde algunas instrucciones pueden ejecutarse antes de que otras se completen y donde las instrucciones también pueden ejecutarse en paralelo. Esto permite que varias partes del procesador trabajen simultáneamente en diferentes instrucciones, mejorando el rendimiento.

Beneficios del Asynchronous Backing

1. Aumento de la eficiencia y escalabilidad de la red. Al permitir el pipelining y el procesamiento paralelo de bloques, Asynchronous Backing aumenta significativamente el rendimiento de toda la red. Los parablocks pueden ser incluidos cada 6 segundos, en comparación con los 12 segundos del modelo anterior, lo que resulta en un mayor rendimiento o menor latencia.
2. Mayor capacidad de datos en los parablocks. Con el Asynchronous Backing, el tiempo máximo de ejecución de un parablock se incrementa a 2 segundos, permitiendo que un parablock contenga 4 veces más datos. Esto es crucial para aplicaciones que requieren procesar una gran cantidad de datos rápidamente.
3. Flexibilidad mejorada para los collators. Los collators pueden construir parablocks basándose no solo en el último bloque incluido en la Relay Chain, sino también en ancestros incluidos en bloques de la Relay Chain anteriores, con información adicional de los segmentos no incluidos más recientes. Esto les permite comenzar a construir parablocks con antelación, mejorando la eficiencia.
4. Reutilización de espacio de bloque. Los parablocks que no se incluyeron con éxito en un primer intento pueden ser reprocesados, lo que disminuye el desperdicio de espacio de bloque no utilizado.

La introducción de Asynchronous Backing es un cambio de juego para Polkadot, ya que reduce a la mitad el tiempo de bloque, de 12 a solo 6 segundos, permitiendo la validación de transacciones en paralelo y la producción de bloques, y proporcionando hasta 10 veces mayor rendimiento para el protocolo de consenso de parachain de Polkadot. Este avance marca el inicio de una serie de mejoras que culminarán en Polkadot 2.0, preparando el escenario para un crecimiento acelerado de dApps al mejorar la escalabilidad, los costos, la velocidad y la flexibilidad de la red.

Hacia un ecosistema más interoperable

Como puedes ver, Polkadot 2.0 no solo busca facilitar la entrada de nuevas app-chains, sino también mejorar la interoperabilidad y flexibilidad entre las app-chains existentes, permitiendo que las aplicaciones operen de manera fluida a través de todo el ecosistema de Polkadot. Iniciativas como Accords y Project CAPI, junto con el concepto de Hermit Relay, son testamento de este esfuerzo por construir un paisaje de aplicaciones multi-cadena integrado y más seguro.

La transición a un enfoque más centrado en las aplicaciones proporciona un sistema más accesible y versátil, lo que tiene implicaciones significativas para los desarrolladores y el ecosistema de Polkadot en general. Esto promueve una mayor tasa de desarrollo de app-chains e innovación, ofreciendo a los proyectos la flexibilidad de escalar sus recursos de acuerdo con sus necesidades y capacidades financieras.

Mientras Polkadot avanza hacia su iteración 2.0, queda claro que el camino por delante está marcado por planes ambiciosos para escalar y mejorar la eficiencia, para realizar el pleno potencial de Polkadot como una plataforma escalable, interoperable y flexible para aplicaciones Web3. Aunque es difícil establecer plazos precisos en el espacio blockchain, los cambios introducidos son esperados a implementarse en diferentes etapas a corto, medio y largo plazo.