¿Qué es la congestión de la red Blockchain?

La congestión de la red blockchain ocurre cuando la cantidad de transacciones enviadas a una red blockchain excede su capacidad de procesamiento. Esta congestión provoca retrasos en las confirmaciones de transacciones y tarifas de transacción más altas. Afecta la experiencia del usuario y puede obstaculizar la usabilidad y adopción de las redes blockchain. Las criptomonedas populares como Bitcoin y Ethereum han experimentado eventos de congestión en el pasado, lo que ha provocado retrasos significativos y aumento de tarifas.

¿Cómo ocurre la congestión de la red Blockchain?

La congestión de la red Blockchain ocurre cuando la cantidad de transacciones excede la capacidad de una red. Las transacciones ingresan a un mempool, un área de espera, antes de la confirmación. Factores como el aumento de la demanda, los tamaños de bloque pequeños y los tiempos de bloque lentos contribuyen a la congestión. Esto provoca confirmaciones retrasadas, tarifas más altas y una escalabilidad reducida. Las soluciones incluyen aumentar el tamaño de los bloques, reducir los tiempos de los bloques, implementar soluciones de capa 2 y explorar la fragmentación. Se están realizando esfuerzos para abordar la congestión y mejorar la eficiencia de la red blockchain.

grupo de memoria

El mempool, abreviatura de "grupo de memoria", es un componente crucial de una red blockchain donde las transacciones pendientes se almacenan temporalmente antes de ser confirmadas y agregadas a un bloque. Sirve como un área de espera donde las transacciones esperan ser incluidas en el siguiente bloque disponible para su procesamiento y eventual inclusión en la cadena de bloques.

Cuando un usuario inicia una transacción en una cadena de bloques, primero se transmite a la red y ingresa al mempool. Los mineros (en las cadenas de bloques de prueba de trabajo) o los validadores (en las cadenas de bloques de prueba de participación) seleccionan transacciones del mempool para incluirlas en el siguiente bloque que intentan agregar a la cadena de bloques. El proceso de selección a menudo implica priorizar transacciones con tarifas más altas para incentivar a los mineros o validadores. Las transacciones permanecen en el mempool hasta que se incluyen en un bloque o se eliminan si caducan o se consideran inválidas.

El tamaño y el nivel de congestión del mempool pueden variar según el volumen de transacciones, la capacidad de la red y la disponibilidad de espacio en bloque. Durante períodos de alta demanda o recursos de red limitados, el mempool puede saturarse, lo que genera tiempos de confirmación más prolongados y tarifas de transacción potencialmente más altas. Los mineros y validadores priorizan las transacciones en función de varios factores, incluidas las tarifas de transacción, para optimizar sus ingresos y maximizar la eficiencia de la red.

Bloques candidatos

Los bloques candidatos, también conocidos como bloques propuestos, son bloques que los mineros (en las cadenas de bloques de prueba de trabajo) o los validadores (en las cadenas de bloques de prueba de participación) proponen agregar a la cadena de bloques. Estos bloques contienen una colección de transacciones no confirmadas que se han transmitido a la red pero que aún no se han incluido en la cadena de bloques.

Cuando se propone un bloque candidato, se somete a un proceso de validación según el mecanismo de consenso de la cadena de bloques. En los sistemas de prueba de trabajo como Bitcoin, los mineros compiten para resolver un complejo rompecabezas matemático, y el primer minero que lo resuelve con éxito agrega su bloque candidato a la cadena de bloques. En sistemas de prueba de participación como Ethereum 2.0, los validadores se seleccionan aleatoriamente para proponer bloques candidatos, que luego son atestiguados por otros validadores.

Los bloques candidatos contienen transacciones no confirmadas y sirven como estado temporal antes de convertirse en bloques confirmados. Una vez que un bloque candidato recibe suficiente validación y se agrega a la cadena de bloques, las transacciones incluidas en ese bloque se consideran confirmadas. Sin embargo, es importante tener en cuenta que en las redes blockchain con un tiempo de confirmación más largo, los bloques de la competencia aún se pueden extraer durante este período, lo que podría generar bifurcaciones temporales o bloques huérfanos.

Finalidad

La finalidad en blockchain se refiere al estado en el que una transacción u operación se vuelve irrevocable y no se puede cambiar ni revertir. Una vez que una transacción alcanza su finalidad, se registra permanentemente en la cadena de bloques y se convierte en una parte inmutable del historial de transacciones.

El concepto de finalidad varía ligeramente entre las diferentes redes blockchain. En la cadena de bloques de Bitcoin, por ejemplo, las transacciones se transmiten a la red y se agregan al mempool. Los mineros seleccionan transacciones del mempool y las incluyen en bloques agregados a la cadena de bloques. Mientras se confirman estas transacciones, se pueden extraer bloques competidores, lo que provoca bifurcaciones temporales. Para lograr un mayor nivel de confianza en la finalidad, se recomienda esperar a que se agreguen bloques adicionales encima del bloque que contiene la transacción. Normalmente, seis bloques adicionales son suficientes para considerar una transacción de Bitcoin como "final".

En Ethereum y algunas otras cadenas de bloques con tiempos de bloqueo más cortos, se puede recomendar una mayor cantidad de confirmaciones para lograr un nivel similar de confianza en la finalidad. Ethereum ha pasado a un mecanismo de consenso de prueba de participación, donde los validadores dan fe de la validez de los bloques. Una vez que un bloque recibe suficientes certificaciones, pasa de un bloque candidato a un bloque confirmado, lo que proporciona un mayor nivel de finalidad.

La finalidad es un aspecto crítico de la tecnología blockchain, ya que garantiza la integridad y la inmutabilidad de las transacciones y los datos registrados en la blockchain. Les da a los usuarios la confianza de que una vez que una transacción se confirma y alcanza su finalidad, no se puede revertir ni alterar.

Principio de cadena más larga

El principio de la cadena más larga es un concepto fundamental en la tecnología blockchain. Se refiere a la regla de que la versión válida de la blockchain es aquella que tiene la cadena de bloques más larga, representando la mayor cantidad de trabajo computacional acumulado.

En una red blockchain descentralizada, varios mineros o validadores pueden crear nuevos bloques válidos simultáneamente. Esto puede conducir a bifurcaciones temporales, donde existen diferentes ramas de la cadena de bloques. Sin embargo, la red finalmente converge en una única cadena de bloques válida siguiendo el principio de la cadena más larga.

Según este principio, los nodos de la red siempre eligen la cadena con el mayor trabajo computacional acumulado como cadena válida. Los mineros o validadores dedican potencia computacional a extender la cadena, haciéndola más larga. Como resultado, las ramas más cortas, a menudo llamadas bloques huérfanos o obsoletos, se descartan y sus transacciones se devuelven al mempool para su inclusión en la cadena válida.

El principio de la cadena más larga garantiza el consenso y la seguridad en la red blockchain. Ayuda a mantener la integridad de la cadena de bloques al seleccionar la versión más validada computacionalmente como la cadena autorizada, proporcionando un historial de transacciones claro y acordado y previniendo posibles ataques o manipulaciones.

¿Qué causa las congestiones de la red Blockchain?

La congestión de la red Blockchain ocurre cuando la cantidad de transacciones enviadas a la red excede su capacidad de procesamiento. Varios factores contribuyen a la congestión, algunos de los cuales se enumeran a continuación. Estos factores en conjunto ejercen presión sobre las redes blockchain, lo que provoca retrasos en las confirmaciones y una reducción de la eficiencia. Abordar la congestión requiere implementar soluciones que mejoren la escalabilidad de la red, optimicen el tamaño de los bloques y mejoren el rendimiento de las transacciones.

Aumento de la demanda

El aumento de los envíos de transacciones abruma la red, provocando una acumulación de transacciones no confirmadas en el mempool. La volatilidad de los precios y los ciclos de adopción masiva pueden desencadenar picos en las actividades transaccionales.

Tamaño de bloque pequeño

Cada blockchain tiene un tamaño de bloque máximo, lo que limita la cantidad de transacciones que se pueden incluir. Por ejemplo, el tamaño de bloque original de Bitcoin era de 1 megabyte, pero actualizaciones como Segregated Witness (SegWit) lo aumentaron a alrededor de 4 MB. Si las transacciones exceden este límite, se produce una congestión.

Tiempos de bloqueo lentos

El tiempo de bloque se refiere al intervalo entre la adición de nuevos bloques a la cadena de bloques. Por ejemplo, Bitcoin añade un bloque cada 10 minutos. Cuando la creación de transacciones supera la adición de bloques, se forma una acumulación de transacciones, lo que contribuye a la congestión.

Historia de las congestiones de la red Blockchain: algunos ejemplos

Congestión de la red Bitcoin (2017)

Durante el pico de popularidad de Bitcoin a finales de 2017 y principios de 2018, la red experimentó una congestión significativa. El aumento de las actividades transaccionales dio lugar a un gran número de transacciones no confirmadas y a un aumento vertiginoso de las tarifas de transacción. En un momento dado, las tarifas de transacción promedio alcanzaron más de $50, lo que pone de relieve los desafíos de la escalabilidad y la capacidad de la red.

Congestión de la red Ethereum (2017)

En 2017, la red Ethereum enfrentó una congestión debido al éxito viral del proyecto “CryptoKitties”. La popularidad de la cría y el comercio de gatos digitales en la cadena de bloques Ethereum provocó un aumento significativo en las transacciones, lo que resultó en tiempos de confirmación más lentos y tarifas más altas.

Congestión de tokens BRC-20 en Bitcoin (2023)

En la primavera de 2023, la red Bitcoin experimentó una congestión debido al aumento de las actividades de transacciones relacionadas con los tokens BRC-20. El aumento de las transacciones provocó un cuello de botella en el mempool, lo que provocó que las transacciones pendientes y las tarifas se dispararan. En un momento dado, se registraron casi 400.000 transacciones no confirmadas, lo que provocó importantes retrasos y un aumento sustancial de las tarifas de transacción.

Soluciones a las congestiones de la red Blockchain

Para aliviar la congestión de la red blockchain, se pueden considerar varias soluciones, cada una con sus pros y sus contras:

Aumentar el tamaño del bloque

Ampliar el tamaño del bloque permite incluir más transacciones, lo que aumenta el rendimiento de la red. Sin embargo, los bloques más grandes tardan más en propagarse y requieren un mayor almacenamiento, lo que potencialmente genera riesgos de centralización.

Disminución del tiempo de bloqueo

Reducir el intervalo entre adiciones de bloques acelera el procesamiento de transacciones. Sin embargo, tiempos de bloqueo más cortos pueden aumentar los bloques huérfanos y comprometer la seguridad.

Soluciones de capa 2

Los protocolos fuera de la cadena, como Lightning Network de Bitcoin y Plasma de Ethereum, permiten transacciones más rápidas procesándolas fuera de la cadena de bloques principal. Estas soluciones mejoran la escalabilidad pero introducen consideraciones de complejidad y seguridad.

Fragmentación

Dividir la cadena de bloques en fragmentos más pequeños capaces de procesar transacciones de forma independiente puede aumentar significativamente la capacidad de la red. Sin embargo, la fragmentación añade complejidad y desafíos de seguridad.

Conclusión

La congestión de la red blockchain es un problema crítico que surge cuando la cantidad de transacciones supera la capacidad de procesamiento de una red blockchain. Esta congestión puede provocar retrasos en las confirmaciones de transacciones, tarifas de transacción más altas y una experiencia de usuario degradada, lo que podría obstaculizar la adopción y usabilidad de las redes blockchain.

Se están explorando e implementando varias soluciones para aliviar esta congestión. Estos incluyen aumentar el tamaño del bloque, reducir el tiempo del bloque, implementar soluciones de capa 2 y explorar la fragmentación. Cada una de estas soluciones tiene sus ventajas y desafíos, y la elección de la solución depende de los requisitos y limitaciones específicos de la red blockchain.

Si bien la congestión de la red blockchain plantea desafíos importantes, también impulsa la innovación en el espacio blockchain. A medida que la tecnología madure y se desarrollen soluciones más eficientes, esperamos que las redes blockchain se vuelvan más escalables y eficientes, mejorando aún más su potencial para revolucionar varios sectores de nuestra economía.