Blockchain Scaling: Obsessed with Integrity and The Big Ideal

Obsesionado con la integridad y el gran ideal.

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Escalar la cadena de bloques es mucho más que dinero, comercio y NFT. Es un ideal noble: la integridad. Eli Ben-SassonCo-fundador y Presidente a Starkware explica.

Las cadenas de bloques serán la base de las transacciones financieras, cada vez estamos más convencidos de ello. En una encuesta reciente encargada por mi empresa, StarkWare Industries, aproximadamente el 53 % de los encuestados de EE. UU. estuvieron de acuerdo en que «las criptomonedas serán el futuro de las finanzas». La cifra fue de casi el 70% para el grupo de edad entre 25 y 34 años.

Pero las cadenas de bloques no pueden hacer frente a la demanda, lo que significa que son lentas y las tarifas del gas son altas. Estamos llegando al límite de cuánto pueden procesar estas redes descentralizadas. La solución es reducir la cantidad de trabajo que las computadoras -o «nodos»- de la cadena de bloques tienen que hacer para cada transacción.

Es realmente fácil de hacer si nos comprometemos con algunos de los valores fundamentales de la cadena de bloques. Sin embargo, es extremadamente difícil si nos atenemos a ellos.

El álgebra es noticia

La última semana ha sido surrealista para mí. La investigación de álgebra que realicé hace años con otros científicos informáticos se convirtió repentinamente en la base de un negocio de 8 mil millones de dólares, que es la solución de escalado de «capa 2» más grande para Ethereum. StarkWare, una empresa de solo 80 personas, acaba de recibir esta calificación en una ronda de inversión de la Serie D. Cuando la gente me preguntó mi reacción ante esta cifra, mi respuesta los confundió. «Esperábamos que hablaras de criptomonedas y, en cambio, te sumergiste en la filosofía», se rió un amigo.

Había dicho lo siguiente para provocar esta reacción. El gran CS Lewis dijo que la integridad es «hacer lo correcto, incluso cuando nadie está mirando». ¡Imagínese si el mundo operara sobre este principio! Hace esto a pequeña escala: en blockchain, donde cada nodo está mirando todo.

Durante los últimos cinco años, he trabajado con mi viejo amigo de la universidad Uri Kolodny, director ejecutivo de StarkWare, y un equipo talentoso, para permitir que blockchain lo haga en una escala lo suficientemente grande como para ser utilizada en todo el mundo. No se trata solo de permitir transacciones; se trata de proporcionar integridad. Es por eso que la cita de Lewis se convirtió en el lema no oficial de mi empresa.

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Varias rutas para escalar

Hay varias opciones para crear la escalera. Consideremos un par de ellos antes de seguir examinando el enfoque basado en el álgebra que yo y otros hemos adoptado.

Una es eliminar parte de la tensión de los nodos de una cadena de bloques establecida como Ethereum desviando el tráfico a muchas redes conectadas llamadas cadenas laterales. Esta es una idea interesante en principio, pero en la práctica se pierde algo valioso.

Una vez que deja Ethereum por una cadena lateral, también sale de su sólido perímetro de seguridad, supervisado por una gran cantidad de nodos. Cada cadena lateral decide y aplica su propio protocolo de seguridad, que inevitablemente es supervisado por menos nodos que Ethereum, el equivalente a un vecindario mal vigilado.

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Escalado de cadena de bloques: chip

Otra solución aparentemente interesante tiene un grave inconveniente de seguridad. Los chips llamados TEE (Trusted Execution Environments) podrían subcontratar gran parte del cálculo que actualmente realizan las cadenas de bloques, como proponen algunas empresas y académicos. Dichos chips pueden escupir una clave firmada que se escribe en la cadena, certificando de manera concisa que todos los cálculos realizados en el chip, fuera de la cadena de bloques, se han realizado correctamente.

Sin embargo, incluso los chips más seguros corren el riesgo de ser pirateados, como lo demuestra una larga lista de piratas informáticos. Incluyen una debilidad en el chip SLE66 CL PE «no pirateable» de Infineon en 2010 y la identificación en 2020 de fallas en Intel Software Guard Extensions, que supuestamente crearon enclaves, cuyo contenido no debería ser legible más allá del enclave.

Volviendo a mi declaración de apertura, necesitamos con urgencia reducir la carga que estamos infligiendo por transacción en los nodos de la cadena de bloques para que las criptomonedas se generalicen. Pero como empezamos a ver, un camino pavimentado con buenas intenciones puede llevar al infierno.

Siento que tenemos una sola obligación abrumadora con los miles de millones que confiarán su dinero, otros activos, datos y más a la cadena de bloques. Es escalar utilizando la definición de verdad más objetiva e indiscutible, la que dan las matemáticas. Quiero una realidad de que no puedes engañar al sistema más de lo que puedes argumentar con el hecho matemático de que 1 + 1 = 2.

Usa las matemáticas para escalar

Hablar de evidencia parece abstracto, así que seamos más específicos. Son protocolos diseñados para convencer a cualquiera que los mire de que los cálculos se hicieron bien, incluso cuando nadie los miraba. Esto es muy similar a una prueba de geometría que nos convence de que dos triángulos son iguales. Pero, en marcado contraste con las pruebas que usamos en la escuela secundaria, nuestras pruebas son fáciles de verificar para las computadoras. De hecho, usando el mismo esfuerzo computacional que se usaría para acuñar un solo NFT directamente en Ethereum, la tecnología basada en evidencia acuña decenas de miles.

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Estamos experimentando una explosión cámbrica de sistemas de pruebas matemáticas, con SNARK, BulletProof, PLONK y Halos probados e implementados en blockchain. El sistema que inventé conjuntamente, STARK, requiere que el probador presente pruebas de que se trata de un registro anotado del cálculo realizado, para dar fe de la integridad de muchas transacciones.

Un software ligero, el verificador, ahora comprueba que el cálculo es válido, pero sin necesidad de repetir el cálculo realizado por el probador, ni de leer el registro enviado. Más bien, el verificador realiza un muestreo aleatorio de las entradas de ese registro, y los modelos numéricos en esas muestras brindan toda la información necesaria para determinar la integridad computacional.

Escalar la cadena de bloques es mucho más que dinero, comercio y NFT.  Es un ideal noble: la integridad.  Explica Eli Ben-Sasson, cofundador y presidente de StarkWare.

Escalado de blockchain: cálculo válido

Si el cálculo es válido, y solo si es válido, el verificador considerará que la prueba es legítima y aceptará transacciones en la cadena de bloques. Puede haber cientos de miles de transacciones «enrolladas» en una sola prueba de 80 kilobytes, mucho menos que el tamaño de una foto de un teléfono inteligente, antes de que se agregue a la cadena de bloques.

No hay hardware que pueda ser pirateado, solo matemáticas revisadas por pares y verificadas públicamente y su implementación en código de software disponible públicamente. Este software solo verifica la evidencia y es lo único que se necesita para hacer cumplir la integridad a gran escala, por medios simples.

La cadena de bloques del mañana

No hay duda de que la cadena de bloques se generalizará. Pero hay una gran pregunta sobre cómo será mañana. ¿Reflejará bien la visión fundacional? ¿O hará grandes concesiones para volverse convencional?

Mi creencia es que podemos apegarnos a nuestras armas originales y tener escalabilidad. O, como me gusta decir, podemos tener nuestro pastel de criptomonedas y comérnoslo también.

Además, construya un sistema de escala matemática y no solo hágalo súper seguro para hoy, sino también para mañana. Porque las computadoras avanzarán, y tal vez incluso evolucionarán para explotar fenómenos cuánticos que romperían muchos esquemas de encriptación predominantes. Los sistemas criptográficos de calidad como el de STARK tendrán una validez duradera mientras permanezca Pi (por nombrar solo los primeros 10 dígitos) 3.1415926535. Tienen el poder de brindar integridad hoy y para las generaciones futuras.

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Sobre el Autor

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Eli Ben-Sasson es co-inventor de RÍGIDO, FRI y Zerocash y científico fundador de Zcash Company. A lo largo de los años, ha ocupado puestos de investigación en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, Harvard y el MIT y, más recientemente, fue profesor de informática en el Instituto de Tecnología Technion-Israel. Dejó esta publicación para cofundar StarkWare. Hoy dirige la empresa, como presidente, junto con el cofundador y director ejecutivo Uri Kolodny.

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