Shard chain

¿Qué es una shard chain en cripto?

Una shard chain es un segmento de blockchain más pequeño, diseñado para gestionar una parte de los datos, las transacciones o el estado de una red blockchain más amplia.

En lugar de exigir que una única cadena procese todas las transacciones de todos los usuarios, el diseño de shard chains distribuye la carga de trabajo entre varias cadenas conectadas.

Cada shard chain puede procesar la actividad que tiene asignada y, al mismo tiempo, seguir vinculada al sistema blockchain general.

El principal objetivo de una shard chain es mejorar la escalabilidad.

Cuando una blockchain gana popularidad, más usuarios, wallets, aplicaciones y contratos inteligentes compiten por un espacio de bloque limitado.

Esto puede ralentizar la red y encarecer su uso cuando la demanda es elevada.

Las shard chains se propusieron como una forma de aumentar la capacidad, permitiendo que distintas partes de la red trabajen en paralelo.

En términos sencillos, una shard chain es como un carril dentro de un sistema de autopistas más amplio.

Cada carril absorbe parte del tráfico, pero toda la autopista sigue necesitando reglas compartidas, coordinación y sistemas de seguridad.

En el ámbito de las criptomonedas, una shard chain debe ser algo más que una red lateral independiente.

Debe estar conectada a la seguridad, la coordinación de validadores y las reglas de consenso del protocolo principal.

Definición sencilla de shard chain

Una shard chain es una de las cadenas que forman parte de una arquitectura blockchain fragmentada.

Almacena o procesa una parte específica de la actividad de la red, en lugar de gestionar toda la carga de trabajo global.

Una blockchain puede utilizar muchas shard chains para aumentar el rendimiento y reducir la carga de cada nodo.

Este concepto está estrechamente relacionado con el sharding, que consiste en dividir un sistema grande en partes más pequeñas llamadas shards.

Una shard chain es la versión basada en cadenas de esa idea.

Proporciona a cada shard su propio historial de bloques o flujo de datos, mientras que una capa de coordinación mantiene alineadas todas las shard chains.

Cómo funciona una shard chain

Una shard chain funciona asignando una parte de la actividad de la red a una cadena más pequeña.

Esta actividad puede incluir transacciones, datos de contratos inteligentes, saldos de cuentas o tareas de disponibilidad de datos.

A continuación, se asignan validadores o grupos de nodos para comprobar la shard chain y confirmar que sus datos cumplen las reglas del protocolo.

En muchos diseños, los validadores rotan entre las shard chains para reducir el riesgo de que un grupo pequeño controle un shard.

Una capa central de coordinación, una beacon chain o un sistema de consenso principal suele realizar el seguimiento del estado de cada shard chain.

Esta capa de coordinación ayuda a la red a determinar qué bloques de las shard chains son válidos.

También puede ayudar a gestionar las asignaciones de validadores, la finalidad, la aleatoriedad y la comunicación entre shards.

Sin esta coordinación compartida, las shard chains podrían convertirse en blockchains independientes con una seguridad más débil o inconsistente.

El objetivo es que las shard chains procesen tareas en paralelo y sigan funcionando como un único ecosistema blockchain de mayor tamaño.

Por qué las shard chains fueron importantes para la escalabilidad de blockchain

Las shard chains cobraron importancia porque los primeros diseños de blockchain no estaban preparados para un uso global ilimitado.

Una red de cadena única puede ser sencilla y segura, pero puede congestionarse cuando muchos usuarios envían transacciones al mismo tiempo.

Es posible que todos los nodos tengan que descargar, verificar y almacenar la misma información.

Esto protege la ausencia de confianza, pero también limita el rendimiento.

Las shard chains se diseñaron para reducir este cuello de botella.

Si una blockchain se divide en muchas shard chains, la red puede procesar más actividad total sin exigir que todos los nodos realicen todas las tareas.

Esto puede facilitar el uso de aplicaciones descentralizadas para pagos, videojuegos, finanzas descentralizadas, sistemas de identidad y activos tokenizados.

Sin embargo, las shard chains también plantean nuevos retos.

La red debe coordinar numerosas cadenas, proteger cada shard frente a ataques y permitir que los usuarios interactúen entre shards de forma segura.

Shard chain frente a sharding

El sharding es el método general para dividir la carga de trabajo de una blockchain en partes más pequeñas.

Una shard chain es una de las posibles estructuras creadas mediante sharding.

El sharding puede aplicarse a la red, las transacciones, el estado o la disponibilidad de datos.

Una shard chain suele referirse a una partición independiente, similar a una cadena, que gestiona una parte del sistema.

Por ejemplo, una blockchain puede tener numerosas shard chains, cada una de las cuales procesa un conjunto distinto de cuentas o contratos inteligentes.

Cada shard chain puede generar bloques, mantener su estado local e informar a una capa de consenso compartida.

Por eso, las shard chains son un concepto más específico que la idea general de sharding.

Shard chain frente a sidechain

Una shard chain no es lo mismo que una sidechain.

Una sidechain suele ser una blockchain independiente que funciona junto a una blockchain principal y puede tener su propio conjunto de validadores, bridge y modelo de seguridad.

Una shard chain suele diseñarse como parte del mismo protocolo y compartir la seguridad de la red general.

Esta diferencia es importante para los usuarios.

Si una sidechain tiene una seguridad más débil, los activos transferidos a ella pueden depender de supuestos de confianza diferentes.

Una shard chain bien diseñada debería seguir conectada al sistema de consenso y validadores de la red principal.

En la práctica, cada protocolo puede definir estos términos de forma diferente, por lo que los usuarios siempre deben comprobar cómo protege realmente una cadena los fondos y los datos.

Shard chain frente a Layer 2

Una shard chain también es distinta de una red Layer 2.

Un sistema Layer 2 procesa transacciones fuera de la capa base y después publica pruebas, datos o resultados en la blockchain base.

Una shard chain suele considerarse parte de la propia estructura de escalabilidad del protocolo de capa base.

Tanto los sistemas Layer 2 como las shard chains pueden mejorar la escalabilidad, pero utilizan métodos diferentes.

El escalado mediante Layer 2 traslada la ejecución fuera de la capa base.

Las shard chains distribuyen el trabajo de la capa base entre varias cadenas conectadas.

El escalado actual de Ethereum se centra más en los rollups y la disponibilidad de datos que en las shard chains tradicionales.

La documentación oficial de escalabilidad de Ethereum explica que el sharding formó parte de la hoja de ruta de Ethereum durante mucho tiempo, pero que el auge del escalado Layer 2 cambió las prioridades.

Ethereum y la historia de las shard chains

Ethereum es el contexto más habitual en el que los usuarios de criptomonedas encuentran el término shard chain.

En los primeros planes de Ethereum, se esperaba que las shard chains contribuyeran a escalar la red dividiéndola en muchas cadenas paralelas.

Estas shard chains habrían aumentado la cantidad de datos y transacciones que podía gestionar la red.

La Beacon Chain se introdujo como una capa de coordinación basada en Proof of Stake que podría respaldar futuras mejoras de escalabilidad.

La documentación oficial de Ethereum sobre la Beacon Chain explica que el sharding requería incorporar el consenso Proof of Stake al ecosistema de forma segura.

Tras completar The Merge, la hoja de ruta de Ethereum siguió evolucionando.

Los rollups se convirtieron en la principal vía de escalado y Ethereum dejó atrás las shard chains tradicionales.

La hoja de ruta oficial de Danksharding de Ethereum indica que las shard chains ya no forman parte de la hoja de ruta.

Esta es una de las actualizaciones más importantes para entender el término en la actualidad.

¿Siguen las shard chains en la hoja de ruta de Ethereum?

Las shard chains tradicionales ya no forman parte de la hoja de ruta actual de Ethereum.

La dirección de escalabilidad de Ethereum se centra ahora en los rollups, los blobs, Proto-Danksharding, Danksharding y el muestreo de disponibilidad de datos.

Esto no significa que haya desaparecido el término sharding.

Significa que Ethereum ha pasado de las shard chains de ejecución al sharding centrado en los datos.

En lugar de crear muchas shard chains independientes para ejecutar transacciones, Ethereum está aumentando la cantidad de datos que los rollups pueden publicar en la capa base.

Esto ayuda a los sistemas Layer 2 a procesar más transacciones, mientras Ethereum sigue proporcionando liquidación, consenso y disponibilidad de datos.

Por tanto, la hoja de ruta actual de Ethereum gira en torno a los rollups, no a las shard chains.

Para los usuarios actuales, shard chain suele ser un término histórico relacionado con Ethereum, más que una función que utilicen directamente hoy.

¿Qué sustituyó a las shard chains de Ethereum?

Las shard chains de Ethereum fueron sustituidas por una hoja de ruta de escalado de datos centrada en Danksharding.

Danksharding está diseñado para mejorar la escalabilidad de Ethereum al ampliar la disponibilidad de datos para los rollups.

Los rollups necesitan espacio para datos porque procesan transacciones fuera de la capa base, pero deben publicar suficiente información para que los usuarios y verificadores puedan comprobar la actividad.

El primer gran paso de Ethereum hacia este modelo fue Proto-Danksharding.

Proto-Danksharding se introdujo mediante EIP-4844 y añadió transacciones que transportan blobs.

La especificación EIP-4844 describe las transacciones que transportan blobs como un formato que contiene grandes cantidades de datos cuyo compromiso puede consultar la Ethereum Virtual Machine.

Los blobs son objetos de datos temporales diseñados para hacer más eficiente la publicación de datos de los rollups.

La actualización Dencun activó Proto-Danksharding en Ethereum Mainnet el 13 de marzo de 2024.

La sección de preguntas frecuentes oficial de Ethereum sobre Dencun explica que Dencun introdujo blobs de datos temporales para abaratar el almacenamiento de los rollups.

Shard chains y disponibilidad de datos

La disponibilidad de datos es uno de los principales problemas técnicos relacionados con las shard chains.

La disponibilidad de datos significa que la red puede acceder realmente a los datos necesarios para verificar la actividad de la blockchain.

Una shard chain puede procesar sus propios datos, pero la red general sigue necesitando garantías de que esos datos están disponibles y son válidos.

Si los datos de una shard chain están ocultos, es posible que los usuarios no puedan verificar saldos, transacciones o resultados de contratos inteligentes.

Esto puede generar graves riesgos de seguridad.

La investigación actual sobre escalabilidad se centra en gran medida en la disponibilidad de datos, porque producir bloques rápidamente no es suficiente.

Una blockchain también debe permitir que los participantes honestos comprueben lo sucedido.

La documentación oficial de Ethereum sobre disponibilidad de datos explica por qué los rollups y los clientes ligeros necesitan un acceso fiable a los datos para verificarlos.

Por eso, el muestreo de disponibilidad de datos es importante en los debates actuales sobre sharding.

Permite que los nodos comprueben pequeñas partes aleatorias de los datos, en lugar de descargarlos todos directamente.

Shard chains y validadores

Los validadores son responsables de mantener la seguridad de los sistemas de shard chains.

En una blockchain Proof of Stake, los validadores bloquean activos en staking y ayudan a la red a alcanzar un acuerdo sobre los bloques válidos.

Un diseño de shard chains puede asignar distintos validadores a diferentes cadenas.

Estos validadores comprueban las transacciones, votan sobre la validez de los bloques y ayudan a finalizar el estado del shard.

A menudo se utiliza una asignación aleatoria para dificultar que los atacantes puedan centrarse en un shard.

La rotación de validadores también puede reducir el riesgo de que un único grupo controle una shard chain durante mucho tiempo.

La documentación oficial de Ethereum sobre Proof of Stake explica cómo los validadores proponen bloques y dan fe de ellos en el sistema de consenso de Ethereum.

Aunque Ethereum ya no prevé utilizar shard chains tradicionales, la coordinación de validadores sigue siendo fundamental para su hoja de ruta de escalabilidad y seguridad.

Comunicación entre shards

La comunicación entre shards consiste en enviar información o valor entre shard chains.

Es uno de los aspectos más complejos del diseño de shard chains.

Si dos usuarios están en la misma shard chain, su transacción puede ser sencilla.

Si una transacción debe interactuar con otra shard chain, la red necesita una forma segura de transmitir mensajes entre ellas.

Los contratos inteligentes pueden complicar aún más el proceso, porque un contrato puede necesitar datos de otro contrato ubicado en un shard diferente.

Un sistema débil de comunicación entre shards puede provocar retrasos, transacciones fallidas o vulnerabilidades de seguridad.

Un sistema robusto debe evitar el doble gasto, los ataques de repetición, las actualizaciones de estado incoherentes y los problemas de orden de los mensajes.

Esta es una de las razones por las que muchas hojas de ruta de blockchain avanzaron con cautela al investigar las shard chains.

Ventajas de las shard chains

La principal ventaja de las shard chains es una mayor escalabilidad.

Varias shard chains pueden procesar actividad en paralelo, lo que puede aumentar la capacidad total de una red blockchain.

Las shard chains también pueden reducir la carga de trabajo de cada validador o nodo.

En lugar de exigir que cada nodo procese todas las transacciones, un nodo puede tener que encargarse únicamente de las tareas asignadas a una shard chain.

Esto puede ayudar a mantener más razonables los requisitos de hardware.

Una menor exigencia de hardware puede favorecer la descentralización, ya que más personas podrían participar en la red.

Las shard chains también pueden ofrecer a los desarrolladores más margen para crear aplicaciones que necesitan transacciones frecuentes o grandes cantidades de datos.

Si se implementan de forma segura, pueden mejorar la experiencia de usuario al reducir la congestión y los costes.

Riesgos de las shard chains

Las shard chains también plantean riesgos importantes.

Uno de ellos es que la seguridad de cada shard sea más débil.

Si un atacante controla suficientes validadores asignados a una shard chain, esta podría quedar expuesta.

Otro riesgo es la complejidad de la comunicación entre shards.

Las transacciones entre shard chains requieren una transmisión de mensajes, unas reglas de finalidad y una sincronización del estado cuidadosamente diseñadas.

Las shard chains también pueden dificultar la creación y el mantenimiento del software blockchain.

Una mayor complejidad puede incrementar la probabilidad de errores, fallos de los clientes y comportamientos inesperados de la red.

La disponibilidad de datos es otro riesgo importante.

Si los usuarios no pueden acceder a los datos de un bloque de una shard chain, tal vez no puedan verificar la validez de la cadena.

Estos riesgos explican por qué los diseños de shard chains requieren una investigación exhaustiva, auditorías, testnets y un despliegue gradual.

Shard chain en el uso actual de las criptomonedas

Hoy en día, el término shard chain suele utilizarse de dos maneras.

En primer lugar, puede describir una arquitectura blockchain general en la que muchas cadenas más pequeñas comparten un mismo modelo de seguridad.

En segundo lugar, puede referirse al antiguo plan de escalabilidad de Ethereum, sustituido ahora por un escalado centrado en los datos.

Esta distinción es importante porque muchos artículos antiguos siguen describiendo las shard chains de Ethereum como si fueran una función pendiente de implementación.

Esa explicación está desactualizada.

La hoja de ruta actual de Ethereum se centra en los rollups y el sharding de datos, no en las shard chains tradicionales.

En otros ecosistemas blockchain aún puede haber diseños similares a las shards, pero la estructura concreta depende del protocolo.

Por ejemplo, algunas redes utilizan shards, chunks o estados particionados para aumentar el rendimiento.

Los usuarios siempre deben consultar la documentación técnica actual de la blockchain que estén estudiando.

Shard chains y blockchains modulares

Las shard chains también están relacionadas con la idea de las blockchains modulares.

Una blockchain modular separa funciones principales como la ejecución, la liquidación, el consenso y la disponibilidad de datos.

Un diseño de shard chains puede considerarse una forma de distribuir el trabajo de una blockchain entre distintos componentes.

Sin embargo, los diseños modulares actuales suelen depender más de los rollups y de las capas especializadas de disponibilidad de datos que de las shard chains clásicas de ejecución.

Este cambio refleja una tendencia más amplia en la infraestructura cripto.

En lugar de hacer que una sola cadena se encargue de todo, los protocolos separan cada vez más las responsabilidades en distintas capas.

Esto puede mejorar la escalabilidad y permitir que la capa base se centre en la seguridad y la verificación.

Ejemplo de shard chain

Imagina una blockchain con cuatro shard chains.

La shard chain A procesa un grupo de cuentas.

La shard chain B procesa otro grupo de cuentas.

La shard chain C gestiona un grupo distinto de contratos inteligentes.

La shard chain D gestiona otra parte de la actividad de la red.

Cada shard chain genera bloques para el área que tiene asignada.

Una capa central de consenso registra resúmenes o compromisos de todas las shard chains.

Si un usuario de la shard chain A necesita interactuar con un contrato de la shard chain C, la red recurre a la comunicación entre shards para completar la acción.

Esta estructura puede aumentar la capacidad, pero también requiere una coordinación cuidadosa.

Errores comunes sobre las shard chains

Una shard chain no es automáticamente más rápida en todas las situaciones.

La velocidad depende del diseño del protocolo, el rendimiento de los validadores, el ancho de banda de la red y la comunicación entre shards.

Una shard chain tampoco es automáticamente más barata para los usuarios.

Las comisiones siguen dependiendo de la demanda, los costes de los datos, los costes de ejecución y la actividad de las aplicaciones.

Una shard chain no es lo mismo que una blockchain independiente con un bridge propio.

Una shard chain propiamente dicha debería formar parte de un protocolo y un modelo de seguridad compartidos.

Además, una shard chain no forma parte del plan actual de escalabilidad de Ethereum.

Ethereum sigue una hoja de ruta centrada en los rollups y las mejoras de disponibilidad de datos, en lugar de utilizar shard chains tradicionales.

Por qué son importantes las shard chains para los usuarios

Las shard chains son importantes porque explican una de las principales formas en que las blockchains han intentado resolver el problema de la escalabilidad.

Aunque los usuarios nunca interactúen directamente con una shard chain, el concepto influye en las comisiones, la velocidad de las transacciones, el diseño de las aplicaciones y la seguridad de la red.

Entender las shard chains también ayuda a los usuarios a evitar información desactualizada.

Muchas explicaciones antiguas sobre criptomonedas siguen presentando las shard chains como el futuro del escalado de Ethereum.

Eso ya no es correcto en la hoja de ruta actual de Ethereum.

Los usuarios deben saber que el escalado actual depende cada vez más de los rollups, los blobs, el muestreo de disponibilidad de datos y la arquitectura modular.

Este conocimiento ayuda a tomar decisiones más fundamentadas al evaluar redes, wallets, aplicaciones y afirmaciones sobre infraestructuras.

Por qué son importantes las shard chains para los desarrolladores

Las shard chains son importantes para los desarrolladores porque cambian la forma en que las aplicaciones pueden almacenar datos y comunicarse a través de la red.

Una aplicación de cadena única suele poder dar por hecho que todos los contratos inteligentes comparten el mismo entorno de ejecución.

Una aplicación basada en shard chains puede tener que gestionar comunicaciones asíncronas entre shards.

Esto puede afectar a la experiencia de usuario, el diseño de los contratos, el orden de las transacciones y la gestión de errores.

Los desarrolladores también deben entender los supuestos de seguridad de cada modelo de escalado.

Desarrollar en un sistema centrado en los rollups es distinto de hacerlo en un sistema tradicional de shard chains.

En el desarrollo actual de Ethereum, es más probable que los desarrolladores tengan en cuenta la ejecución en Layer 2 y la disponibilidad de datos basada en blobs que el despliegue directo en shard chains.

Preguntas frecuentes

¿Qué significa shard chain?

Una shard chain es una cadena más pequeña dentro de un sistema blockchain fragmentado que gestiona una parte de los datos, las transacciones o el estado de la red.

¿Cuál es el objetivo de una shard chain?

El objetivo de una shard chain es mejorar la escalabilidad al permitir que distintas partes de una red blockchain procesen tareas en paralelo.

¿Una shard chain es lo mismo que el sharding?

No. El sharding es el método general de escalado, mientras que una shard chain es una partición basada en cadenas creada mediante un diseño de sharding.

¿Una shard chain es lo mismo que una sidechain?

No. Una shard chain suele formar parte del mismo protocolo y compartir su modelo de seguridad, mientras que una sidechain suele tener un modelo de seguridad independiente.

¿Ethereum sigue teniendo previsto utilizar shard chains?

No. La hoja de ruta actual de Ethereum ya no incluye las shard chains tradicionales y se centra en los rollups, los blobs, Proto-Danksharding, Danksharding y el muestreo de disponibilidad de datos.

¿Qué sustituyó a las shard chains en Ethereum?

Ethereum sustituyó la hoja de ruta tradicional de shard chains por un escalado centrado en los datos mediante Proto-Danksharding, Danksharding, blobs y la disponibilidad de datos para los rollups.

¿Por qué es difícil crear shard chains?

Las shard chains son difíciles de crear porque requieren una asignación segura de validadores, comunicación entre shards, disponibilidad de datos y coordinación entre numerosos segmentos de cadena.

¿Pueden las shard chains reducir las comisiones por transacción?

Las shard chains pueden ayudar a reducir las comisiones al aumentar la capacidad, pero estas siguen dependiendo de la demanda de la red, los costes de los datos y de ejecución, y el diseño del protocolo.

¿Son seguras las shard chains?

Las shard chains pueden ser seguras si utilizan un consenso sólido, una asignación aleatoria de validadores, seguridad compartida, disponibilidad de datos fiable y una comunicación segura entre shards.

¿Por qué deberían aprender los usuarios de criptomonedas sobre las shard chains?

Los usuarios deberían aprender sobre las shard chains porque este concepto explica la escalabilidad de blockchain y ayuda a distinguir las afirmaciones desactualizadas sobre escalado de las hojas de ruta actuales de los protocolos.

Conclusión

Una shard chain es una partición basada en cadenas dentro de una arquitectura blockchain fragmentada.

Su objetivo es mejorar la escalabilidad al permitir que la red distribuya el trabajo entre varias cadenas conectadas.

Si se diseñan correctamente, las shard chains pueden aumentar el rendimiento, reducir la carga de trabajo de los nodos y dar cabida a más usuarios.

También plantean retos relacionados con la seguridad de los validadores, la comunicación entre shards, la disponibilidad de datos y la complejidad del protocolo.

Ethereum dio notoriedad a las shard chains en los primeros debates sobre escalabilidad, pero su hoja de ruta actual ya no utiliza las shard chains tradicionales.

El enfoque actual de Ethereum se centra en los rollups, los blobs, Proto-Danksharding, Danksharding y el muestreo de disponibilidad de datos.

Para los usuarios actuales de criptomonedas, la forma más precisa de entender las shard chains es como un concepto de escalabilidad importante y una parte histórica de la hoja de ruta de Ethereum.

La idea general sigue siendo importante: las blockchains necesitan formas de escalar sin renunciar a la descentralización, la seguridad o la verificabilidad pública.