Solucionando el problema de la escalabilidad: ¿cómo funciona la tecnología hash en blockchain?

Resumen ejecutivo

La fragmentación representa una de las soluciones más importantes propuestas para abordar las limitaciones de escalabilidad en las redes de blockchain de capa uno. Esta técnica divide la red en múltiples “fragmentos”, lo que permite procesar transacciones de manera paralela. El resultado: mayor velocidad, menores costos y un rendimiento de red mejorado. Pero la fragmentación no está exenta de desafíos de seguridad y técnicos que deben abordarse con precaución.

El desafío fundamental: la paradoja del blockchain triple

La tecnología blockchain enfrenta una contradicción fundamental: no se puede lograr descentralización, seguridad y escalabilidad al mismo tiempo. Esto se conoce como “la triple amenaza”.

Las redes tradicionales han optado por sacrificar la escalabilidad a cambio de mantener la seguridad y la descentralización. Cada nodo mantiene una copia completa de los datos, lo que garantiza la seguridad y la transparencia, pero ralentiza significativamente el procesamiento.

Aquí es donde entra en juego la fragmentación como una solución estratégica que busca lograr un equilibrio entre estos tres elementos.

¿Qué es exactamente la fragmentación?

La fragmentación es un concepto inspirado en la gestión moderna de bases de datos. La idea es simple: en lugar de procesar todas las transacciones de forma secuencial, la red se divide en secciones independientes llamadas “fragmentos”.

Cada parte funciona como una unidad independiente, capaz de:

• Procesar sus transacciones de forma independiente
• Ejecución de contratos inteligentes
• Verificación de la validez de los datos
• Todo eso en paralelo con las otras partes

La aplicación de este modelo en redes blockchain logra dos objetivos principales: mejorar la velocidad manteniendo la descentralización.

Cómo aplicar la fragmentación prácticamente

de secuencial a paralelo

En el modelo tradicional (, el procesamiento secuencial ), cada nodo en la red es responsable de:

• Procesar cada transacción
• Verificar su validez
• Almacenar todos los datos completos

Esto proporciona alta seguridad, pero crea un verdadero cuello de botella en el rendimiento.

La fragmentación cambia completamente este escenario. En lugar de un solo procesamiento lineal, múltiples procesamientos ocurren al mismo tiempo en diferentes partes. Esto significa un número mucho mayor de transacciones procesadas por segundo.

División horizontal: la base técnica de la fragmentación

La fragmentación se basa en lo que se llama “división horizontal” y no vertical.

División horizontal: los datos se dividen por filas y se distribuyen en diferentes nodos. Cada nodo mantiene un subconjunto independiente de datos. Esto garantiza que no se pierda la integridad de la información.

División vertical: los datos se dividen según las columnas (las características). Cada nodo retiene todas las características de un conjunto específico de entidades. Esto es menos eficiente para la blockchain.

¿Por qué la división horizontal es la óptima?

Tres razones principales:

1. Escalabilidad real: Cada parte funciona de manera independiente, lo que aumenta enormemente el número de transacciones procesadas.
2. Descentralización preservada: Se pueden unir más nodos porque los requisitos de computación y almacenamiento son mucho menores.
3. Seguridad de los datos: Cada parte mantiene sus transacciones completas, lo que preserva la integridad de los datos

Las ventajas tangibles de la tokenización

acelerar las transacciones de manera drástica

En lugar de esperar a que se complete la primera transacción antes de comenzar la segunda, se pueden procesar miles de transacciones al mismo tiempo en diferentes partes.

Ejemplo práctico: La red Ziliqua ya utiliza la fragmentación y realiza miles de transacciones por segundo. Esto era imposible con el modelo tradicional.

Reducción de la carga computacional y financiera

El modelo tradicional impone a cada nodo:

• Almacenamiento de la cadena de datos completa
• Procesar cada transacción
• Verificar cada operación

Esto significa que participar en la red requiere enormes recursos y costos muy altos.

Con la fragmentación, cada nodo procesa solo una parte de los datos totales. Resultado: personas con dispositivos comunes pueden convertirse en validadores. Esto refuerza la verdadera descentralización y mantiene el carácter democrático de la red.

Mejora del rendimiento general de la red

En las redes tradicionales, a medida que aumenta el número de nodos, el rendimiento disminuye ( porque la comunicación entre ellos se vuelve más compleja ).

La fragmentación refleja esta tendencia. Cada parte opera en paralelo, y los nuevos nodos se añaden a partes específicas y no a toda la red. El resultado: un mejor rendimiento con el crecimiento de la red, no un deterioro.

Los desafíos y riesgos que no se pueden ignorar

debilidad de las partes individuales ante los ataques

En el modelo de división, la potencia computacional necesaria para controlar una parte es mucho menor que la de controlar toda la red.

Esto abre la puerta a un “ataque del uno por ciento”: un atacante con recursos relativamente limitados podría ser capaz de controlar una sola parte. Esta es una amenaza de seguridad real que requiere mecanismos de protección adicionales robustos.

complejidad de las transacciones entre partes

Cuando una transacción involucra datos de múltiples partes, las cosas se vuelven muy complicadas.

El problema: el riesgo del gasto doble. Si nadie supervisa con precisión el estado de una parte sobre otra, los usuarios pueden aprovechar esto para gastar el mismo dinero dos veces. Gestionar este escenario requiere protocolos muy complejos.

proporciona datos y red

Si algunas partes se vuelven no disponibles (, contratos no conectados a Internet ), la red puede enfrentar problemas para recuperar y verificar los datos completos. Esto puede interrumpir toda la red.

desequilibrio entre las partes

Si los datos y las operaciones no se distribuyen de manera equitativa entre las partes, algunas partes pueden volverse demasiado pesadas mientras que otras permanecen ociosas. Esto perjudica el rendimiento total.

retraso en la sincronización entre nodos

La compartición y actualización de datos entre miles de nodos diferentes lleva tiempo. Y si hay un nodo con una velocidad de conexión lenta o un procesamiento débil, puede interrumpir todo el proceso.

La aplicación de la fragmentación en Ethereum: el camino hacia el futuro

Ethereum planea implementar la fragmentación como parte de la actualización Ethereum 2.0 (también conocida como Eth2 o Serenity).

Objetivo: mejorar la velocidad y la eficiencia de la red, lo que permite procesar muchas más transacciones y reducir la congestión.

Las etapas:

• Fase uno y dos: mejoras graduales
• Fase final: aplicación completa de la fragmentación

Los desarrolladores de Ethereum esperan que esta actualización resuelva los problemas de escalabilidad y altos costos. Pero la aplicación requiere pruebas muy rigurosas para asegurarse de que no se comprometan la seguridad y la descentralización.

Resumen: El futuro de la blockchain pasa por la fragmentación

La fragmentación representa un paso serio hacia la solución de la paradoja trifásica del blockchain. A pesar de los verdaderos desafíos técnicos, el potencial es enorme:

• Expansión real sin sacrificar la descentralización
• Velocidades de transacciones competitivas
• Redes más democráticas y justas

Muchas otras cadenas de bloques están estudiando la fragmentación seriamente. El éxito de Ethereum en la implementación de la fragmentación será un modelo a seguir.

Sin embargo, como ocurre con cualquier tecnología emergente, el verdadero éxito dependerá de la inversión continua en investigación, desarrollo y pruebas rigurosas antes de la aplicación general.