Puentes entre blockchains – definición y tipos

Abr 28, 2022 | Master Ethereum | 0 Comentarios

tl;dr

  • Los puentes entre blockchains favorecen la productividad y utilidad de los actuales criptoactivos y crean nuevas oportunidades para los usuarios y los desarrolladores.
  • Existen multitud de diseños de puentes, clasificados según su funcionalidad, su mecanismo de validación o su método de transferencia.
  • Pesimismo sobre las aplicaciones cross-chain; optimismo sobre un futuro multicadena.

Introducción

La web3 ha evolucionado hacia una estructura de mercado multi-cadena, con multitud de blockchains L1 y soluciones de escalabilidad L2, cada una de ellas con capacidades y características diferentes. Conforme el número de blockchains sigue creciendo, surge la necesidad de mover los activos entre ellas. Para hacer frente a esta demanda, se necesitan puentes entre blockchains. Como se muestra en la figura 1, el año 2021 fue el periodo de explosión de blockchains alt-L1 y, por extensión, el de la creación de puentes, en un intento por unificar un panorama totalmente fragmentado. En este artículo explicamos qué son los puentes entre blockchains, para qué son necesarios, cómo funcionan y qué tipos de puentes existen.

¿Qué es un puente entre blockchains?

Un puente entre blockchains funciona de forma análoga a los puentes reales en el mundo físico. De igual manera que un puente físico conecta dos localizaciones, un puente entre blockchains conecta dos ecosistemas de blockchains. Esta conexión es importante porque, sin puentes, las blockchains son ecosistemas aislados que no pueden comunicarse entre ellas. Esto se debe a que cada blockchain (actualmente, existen más de 100 blockchains públicas) tiene su conjunto de reglas, mecanismos de gobernanza, activos nativos y datos que son incompatibles con otras. Sin embargo, con un puente entre dos blockchains, se posibilita la transferencia de criptoactivos y datos entre ellas.

Figura 1. Evolución TVL de blockchains L1. Fuente

¿Para qué se necesita un puente?

Cada blockchain ha desarrollado de forma individual sus propias fortalezas: mayor seguridad, mayor rapidez, transacciones más baratas, mayor privacidad, provisión de recursos específicos (p. ej.: almacenamiento, computación, ancho de banda…), etc. La figura 2 nos muestra los puentes (de todos los tipos y diseños) con mayor TVL en USD.

Como se ha mencionado previamente, cada blockchain se desarrolla de forma aislada y tiene diferentes reglas y mecanismos de consenso. Esto significa que no se pueden comunicar y que los activos no se pueden mover de forma libre entre blockchains. Por ello, los puentes nos dan:

 

    • Mayor productividad y utilidad para los actuales criptoactivos. Por ejemplo, se pueden transferir activos de Ethereum a Terra para hacer yield farming en Anchor.
    • Un aprovechamiento de las fortalezas de varias blockchains y mayor capacidad productiva para los actuales protocolos. Por ejemplo, bóvedas de yield farming en diferentes redes.
    • Nuevas posibilidades para desarrolladores y usuarios. Por ejemplo, arbitraje del precio de un token en DEXs de diferentes redes.

Figura 2.  Puentes con mayor TVL. Fuente

El proceso debajo de un puente

Antes de ver qué diseños de puentes existen, vemos cuál es el proceso que siguen la mayoría de ellos:

  • Monitoreo: normalmente, existen unos actores (oráculos, validadores, relayers) que observan el estado de la blockchain de origen.
  • Transmisión/Paso de mensajes (relaying): una vez que estos actores identifican un evento, éste necesita que se transmita de la blockchain de origen a la de destino.
  • Consenso: en algunos modelos, se necesita el consenso de estos actores para transmitir la información a la blockchain de destino.
  • Firma: los actores deben firmar criptográficamente la información que se envía a la blockchain de destino.
  • Verificación: el destinatario debe estar convencido que los datos se transmiten por el transmisor correcto.

En los primeros minutos de este vídeo, James Prestwich explica de forma simplificada e intuitiva lo que pasa «debajo de un puente».

Pero, ¿qué hace que un mensaje en la blockchain de destino se considere bueno? ¿qué hace que la red de destino considere que un mensaje desconocido recibido de un actor desconocido sea ejecutable? En algún momento, la blockchain de destino tiene que decidir si un mensaje es válido y actualizar su estado en base a ese mensaje. Para ello, se deben definir unos criterios concretos determinísticos. Cómo se diseñan estos criterios es lo que nos da los diferentes tipos de puentes.

 

Clasificación de puentes

Existen múltiples formas de clasificar un puente entre blockchains. Se puede hacer en base a:

  • La función que se les da.
  • El mecanismo que utilizan para validar las transacciones cross-chain.
  • Cómo mueven los activos entre blockchains.

Clasificación basada en qué función tienen

  • Puentes de activos específicos

Están diseñados para permitir la transferencia de activos no-nativos a diferentes blockchains, normalmente, mediante el método de lock & mint (ver definición abajo). Este tipo de puentes son fáciles de implementar, pero tienen una funcionalidad limitada y tienen que desarrollarse de forma individual en cada blockchain. Un ejemplo es wBTC.

  • Puentes de blockchains específicas

Generalmente están diseñados para la transferencia de activos únicamente entre dos blockchains concretas, usando también el mecanismo de lock & mint. Suelen ser puentes más rápidos que la mayoría debido a su sencillez, pero no pueden escalar fácilmente. Un ejemplo es el puente Polygon PoS (de Ethereum a Polygon, y viceversa) o el puente de Avalanche. 

  • Puentes de dApps específicos

Una aplicación que da acceso a dos o más blockchains, pero solamente para usar dentro de esta aplicación. Si bien es fácil de implementar su función específica en diferentes blockchains, es complicado extender sus funcionalidades. Un ejemplo es THORChain, un AMM descentralizado que ofrece liquidez cross-chain para el intercambio de activos entre blockchains.

  • Puentes generalizados

Están diseñados para transferir activos a través de múltiples blockchains, y pueden ser desplegados en cualquier L1 y L2. Este tipo de diseño tiene grandes efectos de red ya que una vez el proyecto se integra en el puente, puede disfrutar de todas las blockchains disponibles en él. A veces, esta escalabilidad es a cambio de reducir la seguridad y la rapidez. Un ejemplo es Connext.

La figura 3 nos muestra unos cuantos ejemplos de cada tipo de puentes según la clasificación arriba mencionada.

Figura 3. Clasificación de puentes según su funcionalidad. Fuente

Adicionalmente a los cuatro tipos principales de puentes, también existen otros:

  • Puentes de datos específicos

Están diseñados para la transferencia de datos arbitrarios entre varias blockchains. Suelen convertirse en la capa base para las dApps de un ecosistema y conseguir así composabilidad. Un ejemplo es IBC.

  • Puentes especializados

Se centran en un ecosistema específico y están diseñados para transferir activos entre dos regiones concretas. Debido a esto, suelen ser rápidos y baratos. Por ejemplo, Hop es un puente especializado en la transferencia de activos entre L2s de Ethereum.

Clasificación basada en qué mecanismo utilizan para validar las transacciones

  • Verificación nativa (light clients & relays)

Los verificadores monitorean la blockchain de origen y generan una prueba criptográfica de eventos pasados. Los relayers reenvían estas pruebas, junto con el block header, a los light clients (smart contracts) de la blockchain de destino, que verifican que dicho evento fue registrado.

Este es un diseño relativamente seguro ya que garantiza envíos válidos sin tener que confiar en terceros (lo que los relayers transmitan entre redes) ya que los light clients verificarán todas las transacciones. Este diseño consume una gran cantidad de recursos ya que se deben desplegar smart contracts en cada blockchain de destino, los cuales registran constantemente block headers para mantener la verificación “viva”. Puede, además, ser muy costoso para blockchains en las que el gas sea caro. Algunos ejemplos son IBC, Near Rainbow Bridge o los rollup de entrada/salida.

Ventajas:

Es el diseño de interoperabilidad entre dominios más trustless.

Permite la transferencia de mensajes generalizados entre dominios.

Desventaja:

Depende de los mecanismos de consenso de los dominios sobre los que funciona, así que tiene que construirse de forma individual para cada uno de ellos.

  • Externamente: validadores externos y federaciones

Se utiliza un grupo de actores/validadores (MPC, red de oráculos, multisig…), quienes, normalmente, tienen sus propios activos bloqueados como garantía, para transferir y validar, mediante consenso, los datos entre blockchains. Normalmente, este tipo de diseño utiliza activos wrappeados. Algunos ejemplos son wBTC, Multichain, Wanchain, PolyNetwork, etc.

Ventajas:

Permite la transferencia de mensajes generalizados entre dominios.

Puede extenderse fácilmente a cualquier dominio.

Desventaja:

Los usuarios confían plenamente sus activos/datos a verificadores externos.

  •  Localmente: redes de liquidez

Es un sistema similar a redes P2P, en las que cada router tiene un inventario de activos tanto de la blockchain de origen como de la de destino. En este tipo de diseños, sólo verifcan la interacción entre dominios las partes involucradas. Se valen de la seguridad de la blockchain sobre la que trabajan mediante el uso de mecanismos de bloqueo y disputa, de esta forma, los usuarios se aseguran que los routers no pueden llevarse sus activos. Un ejemplo de este tipo de diseños es Connext o Hop.

Ventajas:

Los activos que proveen los routers son nativos de las blockchains, lo que evita la fragmentación de liquidez.

Fáciles de expandir a otros dominios.

Desventaja:

No pueden usarase para la transferencia de datos generalizada.

En la figura 4, podemos ver cómo la mayoría de puentes (entre los que se encuentran lo que tienen mayor TVL) dependen de validadores externos:

Figura 4. Clasificación de puentes según mecanismo de validación. Fuente

Clasificación basada en cómo mueven los activos entre blockchains

  • Lock & Mint

Este tipo de puentes bloquean el activo en la blockchain de origen y (tras probar que efectivamente están depositados) acuñan un nuevo activo sintético en la blockchain de destino (la figura 5 nos muestra de forma gráfica este proceso). La seguridad de este tipo de mecanismo depende del propio puente y su red de validadores. Un ejemplo es wBTC o Polygon PoS.

  • Burn & Mint

Este tipo de puentes queman el activo en la blockchain de origen y acuñan uno nuevo en la blockchain de destino. Un ejemplo es Hop.

  • Atomic Swaps

Este tipo de puentes intercambian activos de la blockchain de origen por activos en la blockchain de destino. Normalmente, son más trustless porque dependen de smart contracts autoejecutables para el intercambio y eliminan el uso de un tercero como en los casos de lock & mint y burn & mint. Un ejemplo es Connext.

Figura 5. Infografía de mecanismo de lock & mint. Fuente

 

Futuro de la comunicación entre blockchains

Está por ver si el futuro de DeFi será cross-chain o multicadena, pero sea como sea, todavía hay mucho por explorar.

Existen muchos experimentos que realizar hasta encontrar la solución a un puente descentralizado, trustless, permissionless, eficiente y sostenible. Los múltiples hacks que han sufrido los contratos de puentes cross-chain hace pensar que el futuro se encamina hacia dos posibles escenarios; uno centrado en rollups o uno multicadena en el que un protocolo tendría que desplegar activos nativos en cada una de las blockchains en las que trabaje. Vitalik Buterin expuso su opinión en este escrito en el que describe por qué es pesimista sobre un futuro cross-chain.

En un segundo artículo de puentes entre blockchains, explicaremos cuáles son las propiedades para evaluar un puente, qué compromisos debemos tomar y qué riesgos existen.

Referencias

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