¿Qué son las Layers o Capas en blockchain?

Las Layers o Capas en el contexto de la tecnología blockchain son niveles de infraestructura que permiten la construcción de una arquitectura escalable y eficiente. Estas capas se crean con el objetivo de distribuir diferentes tipos de operaciones y funcionalidades, permitiendo así una mayor flexibilidad y eficiencia en el procesamiento de transacciones y la ejecución de contratos inteligentes, entre otros aspectos.

Así, queda claro que el principal propósito de las capas en blockchain es resolver problemas relacionados con la escalabilidad, la velocidad de las transacciones y la interoperabilidad entre diferentes cadenas de bloques o sistemas.  Esto es posible al separar las funciones en diferentes niveles, se facilita la especialización de cada capa en un aspecto concreto, lo que mejora el rendimiento general del sistema.

Clasificación de las Layers o Capas

Las capas o Layers en blockchain se pueden clasificar principalmente en tres categorías:

• Layer 1: la capa base, donde se construye la blockchain original. Ejemplos incluyen Bitcoin, Ethereum, y otras blockchains principales. Se enfoca en mejorar la infraestructura principal a través de mejoras en el consenso o la estructura de datos.
• Layer 2: soluciones de escalabilidad construidas sobre la capa 1 que permiten un mayor número de transacciones por segundo, sin necesidad de alterar la capa base. Ejemplos incluyen Lightning Network para Bitcoin y diversas soluciones para Ethereum como Optimism y Arbitrum, que utilizan tecnología de rollups.
• Layer 3: se enfoca en la aplicación y la interoperabilidad, permitiendo que diferentes cadenas de bloques y sistemas se comuniquen y trabajen juntos de manera más eficiente.

¿Por qué se han creado estas capas o Layers?

Tal como hemos comentado, las capas o layers en blockchain han sido creadas como una solución a varios desafíos clave que enfrentan las tecnologías de cadena de bloques de primera generación, como Bitcoin y Ethereum. Así, podemos mencionar las siguientes razones por las cuales se han desarrollado estas capas:

Escalabilidad

Uno de los problemas más significativos de las blockchains de primera generación es su limitada capacidad para procesar transacciones de manera rápida y eficiente. Por ejemplo, Bitcoin puede procesar alrededor de 7 transacciones por segundo (TPS), y Ethereum, puede manejar entre 15 a 30 TPS. Estas cifras son insuficientes para satisfacer la demanda global, especialmente si se compara con sistemas de pago tradicionales como Visa, que puede manejar miles de TPS.

Es aquí donde entran en juego las capas superiores, como las soluciones de Layer 2, que se han creado para abordar este problema, permitiendo un mayor volumen de transacciones sin comprometer la seguridad de la red base (Layer1). Después de todo, estas soluciones procesan transacciones fuera de la cadena principal (off-chain) o mediante cadenas laterales (sidechains), agregando un resumen de estas transacciones a la cadena principal de manera periódica, lo que reduce significativamente la congestión y los tiempos de espera.

Eficiencia en el procesamiento de transacciones

Relacionado con el problema de escalabilidad está el costo de procesar transacciones, comúnmente conocido como «gas» en el contexto de Ethereum. Durante los períodos de alta demanda, el costo del gas puede aumentar significativamente, haciendo que las transacciones sean muy caras para los usuarios. Las capas superiores permiten procesar transacciones de manera más eficiente, reduciendo los costos asociados y haciendo que la blockchain sea más accesible para usuarios y desarrolladores.

Interoperabilidad

La interoperabilidad se refiere a la capacidad de diferentes cadenas de bloques para comunicarse e interactuar entre sí de manera fluida. Las blockchains de primera generación operan en gran medida como sistemas cerrados, lo que limita su capacidad para aprovechar las fortalezas de otras cadenas. El desarrollo de capas que facilitan la interoperabilidad, como ciertas soluciones de Layer 3, busca crear un ecosistema de blockchains más conectado, donde los activos y la información puedan transferirse sin problemas de una cadena a otra.

Adaptabilidad

Finalmente, las capas en blockchain permiten una mayor adaptabilidad a una amplia gama de aplicaciones. Al separar las funciones en diferentes capas, los desarrolladores pueden crear soluciones específicas para diversas industrias y casos de uso, desde finanzas descentralizadas (DeFi) y juegos hasta votaciones y gestión de identidades, sin sobrecargar la cadena base. Esto no solo mejora el rendimiento, sino que también fomenta la innovación y la experimentación en el ecosistema blockchain.

Impacto de las Layers en la seguridad blockchain

Otro punto importante en la implementación de capas o Layers en la tecnología blockchain, lo podemos ver en las implicaciones significativas en la seguridad del sistema. El impacto de estas capas en la seguridad es complejo y multifacético, ofreciendo tanto mejoras potenciales como nuevos desafíos. A continuación, se explora cómo la estratificación afecta la seguridad en el ecosistema blockchain:

Mejoras en la seguridad

Especialización y optimización

Al separar las funcionalidades en diferentes capas, cada una puede especializarse en manejar ciertos tipos de operaciones o datos, permitiendo una mayor optimización de la seguridad. Por ejemplo, una capa diseñada específicamente para transacciones financieras puede implementar protocolos de seguridad avanzados adecuados para ese tipo de operaciones, mientras que otra capa enfocada en contratos inteligentes puede optimizar la seguridad en ese contexto.

Descongestión de la red principal

Las soluciones de Layer 2 y Layer 3, permiten procesar transacciones fuera de la cadena principal, reduciendo la congestión y limitan las oportunidades para ciertos tipos de ataques, como los ataques de denegación de servicio distribuido (DDoS), que pueden ser más efectivos en redes sobrecargadas.

Desafíos y riesgos de seguridad

Complejidad aumentada

La adición de capas aumenta la complejidad del sistema blockchain. Con cada capa adicional, se introducen nuevos protocolos y puntos de interacción, lo que puede aumentar el riesgo de vulnerabilidades de seguridad no detectadas. La gestión de la seguridad se vuelve más compleja, y pueden surgir problemas de compatibilidad entre capas.

Dependencia de soluciones de terceros

Muchas soluciones de Layer 2 y Layer 3 son desarrolladas y mantenidas por terceros. Esto introduce una dependencia en la seguridad y la confiabilidad de estas entidades externas. Si una solución de Layer 2 sufre un fallo de seguridad, podría comprometer los fondos o datos gestionados a través de ella, incluso si la capa base permanece segura.

Interoperabilidad y puentes

La interoperabilidad entre diferentes cadenas de bloques y capas puede introducir vectores de ataque únicos, especialmente a través de los puentes blockchain que facilitan la transferencia de activos entre cadenas. Estos puentes son puntos críticos que, si se comprometen, pueden permitir ataques que afecten a múltiples sistemas simultáneamente.

Riesgos de seguridad en Off-Chain

Las transacciones y datos que se procesan fuera de la cadena principal (por ejemplo, en soluciones de Layer 2) pueden no beneficiarse de la misma seguridad inherente a la blockchain. Esta separación puede introducir vulnerabilidades si las medidas de seguridad implementadas en estas capas no son tan robustas como las de la cadena base.

Ejemplos concretos

• Bitcoin y Lightning Network: Bitcoin es un claro ejemplo de Layer 1, mientras que Lightning Network es una implementación de Layer 2 diseñada para permitir transacciones casi instantáneas y de muy bajo costo.
• Ethereum y soluciones Layer 2: Ethereum, como Layer 1, ha visto el desarrollo de múltiples soluciones de Layer 2 para mejorar su escalabilidad. Un ejemplo de Layer 2 en Ethereum son Optimism y Arbitrum, dos ejemplos de implementaciones que utilizan rollups para procesar transacciones de manera más eficiente.
• Polkadot y Cosmos: aunque no se ajustan estrictamente a la nomenclatura de capas, Polkadot y Cosmos son ejemplos de proyectos que buscan abordar problemas de interoperabilidad (un aspecto de lo que sería una Layer 3) permitiendo que diferentes blockchains interactúen entre sí.

En resumen, las capas en blockchain son fundamentales para superar las limitaciones de las primeras generaciones de esta tecnología, permitiendo una mayor escalabilidad, eficiencia e interoperabilidad. A medida que la tecnología blockchain evoluciona, es probable que veamos el desarrollo de más soluciones en cada una de estas capas.