Trie

¿Qué es un trie?

Un trie es una estructura de datos similar a un árbol que se utiliza para almacenar y recuperar datos de clave-valor siguiendo paso a paso partes de una clave.

En cripto, un trie es importante porque las blockchains necesitan una forma fiable de organizar cuentas, saldos, almacenamiento de contratos inteligentes, transacciones y pruebas.

La palabra trie procede de retrieval y normalmente se pronuncia como «try».

Una base de datos normal puede almacenar una clave y un valor directamente, pero un trie divide la clave en partes más pequeñas y sitúa esas partes a lo largo de una ruta.

Cada paso de la ruta acota la búsqueda hasta que el sistema alcanza el valor conectado a la clave completa.

Esto hace que los tries sean útiles para datos que deben buscarse, actualizarse y verificarse muchas veces.

En sistemas blockchain, los tries se combinan a menudo con hash criptográfico para crear estructuras de datos autenticadas.

Una estructura de datos autenticada permite a los usuarios verificar que datos concretos pertenecen a un conjunto de datos más grande sin descargar cada elemento de dicho conjunto.

Por eso los tries son importantes para nodos, carteras, exploradores de blockchain, clientes ligeros, contratos inteligentes y la investigación sobre escalabilidad blockchain.

El ejemplo cripto más conocido es el trie Merkle Patricia modificado de Ethereum, que se utiliza en toda la capa de ejecución para organizar datos de clave-valor de forma determinista y verificable criptográficamente.

Por qué los tries son importantes en cripto

Los tries son importantes en cripto porque las blockchains deben permitir que muchos ordenadores independientes acuerden el mismo estado.

Estado significa la condición actual de la blockchain, incluidos los saldos de cuentas, el código de contratos inteligentes, los valores de almacenamiento y otros datos del libro mayor.

Si dos nodos procesan el mismo bloque, deben terminar con la misma raíz de estado.

Una raíz de estado es un resumen criptográfico compacto de todo el estado.

Si incluso un saldo de cuenta o valor de almacenamiento cambia incorrectamente, la raíz resultante debe cambiar.

Esto permite a los nodos comparar un valor raíz pequeño en lugar de comparar manualmente toda la base de datos.

Ethereum.org explica que un trie Merkle Patricia es determinista y verificable criptográficamente, y que cualquier intento de modificar el estado con valores diferentes genera un hash de raíz de estado distinto mediante su documentación sobre Merkle Patricia Trie.

Esta propiedad es esencial para el consenso de blockchain, ya que validadores y nodos necesitan una forma común de saber si un productor de bloques calculó el resultado correcto.

Sin tries autenticados o estructuras similares, verificar estados grandes de blockchain sería mucho más difícil y menos eficiente.

Cómo funciona un trie básico

Un trie básico almacena datos dividiendo las claves en símbolos más pequeños.

Por ejemplo, un trie basado en palabras podría almacenar «cat», «car» y «cap» compartiendo las dos primeras letras «ca» y ramificándose en la última letra.

Esta estructura de prefijos compartidos reduce el almacenamiento repetido cuando muchas claves comienzan de la misma forma.

En los sistemas cripto, las claves no suelen ser palabras sencillas en inglés.

Pueden ser direcciones, slots de almacenamiento con hash, índices de transacciones o valores codificados.

El trie sigue la clave pieza por pieza hasta alcanzar el valor.

Si la clave no está presente, la ruta fallará antes de alcanzar un valor válido.

Esta estructura puede admitir en teoría búsquedas, inserciones y eliminaciones rápidas.

Sin embargo, un trie simple puede ser ineficiente si las claves son largas y muchas rutas contienen solo un nodo hijo.

Por eso los sistemas blockchain suelen utilizar formas optimizadas de trie, como los tries Patricia y los tries Merkle Patricia.

Trie frente a árbol

Un trie es un tipo de árbol, pero está diseñado en torno a claves y prefijos.

Un árbol normal puede organizar valores por comparación, jerarquía o relaciones padre-hijo.

Un trie organiza valores recorriendo los símbolos de una clave.

Esto hace que los tries sean especialmente útiles cuando muchas claves comparten prefijos.

En una blockchain, las claves pueden ser cadenas largas de bytes, por lo que un árbol simple no siempre sería ideal.

Un trie puede hacer que la ruta hasta un valor dependa directamente de la propia clave.

Esto resulta útil cuando los nodos necesitan un comportamiento determinista.

Comportamiento determinista significa que cada nodo honesto llega al mismo resultado al recibir la misma entrada.

En cripto, las estructuras de datos deterministas son importantes porque la red no puede depender de un único servidor central de bases de datos para decidir la respuesta.

Cada nodo completo debe poder calcular la misma raíz a partir de los mismos datos.

Trie frente a árbol de Merkle

Un trie organiza datos mediante rutas de claves, mientras que un árbol de Merkle organiza datos aplicando hash a las hojas conjuntamente hasta que queda un hash raíz.

Un árbol de Merkle es útil porque crea un compromiso criptográfico con un conjunto de datos.

Una prueba de Merkle puede demostrar que un dato pertenece al conjunto comprometido sin revelar ni descargar el conjunto completo.

Un trie resulta útil porque permite una búsqueda eficiente de clave-valor.

Un trie Merkle Patricia combina estas ideas.

Utiliza rutas de claves similares a las de un trie para la búsqueda y hash al estilo Merkle para la verificación.

Esta combinación es potente porque los nodos blockchain necesitan tanto acceso a una base de datos como prueba criptográfica.

Un trie normal puede encontrar valores, pero no prueba automáticamente que esos valores formen parte de una raíz de estado fiable.

Un árbol de Merkle normal puede demostrar pertenencia, pero no siempre está diseñado para actualizaciones eficientes de clave-valor.

Un trie Merkle Patricia proporciona a los sistemas al estilo Ethereum una forma de gestionar un estado cambiante manteniendo un compromiso raíz verificable.

¿Qué es un trie Patricia?

Un trie Patricia es un trie optimizado que comprime rutas cuando existen tramos largos sin ramificaciones.

PATRICIA significa Practical Algorithm To Retrieve Information Coded in Alphanumeric.

El objetivo es evitar desperdiciar espacio en nodos que solo apuntan a un único nodo siguiente.

En un trie normal, una clave larga puede requerir muchos pasos incluso si no hay ninguna ramificación relevante en el recorrido.

Un trie Patricia puede almacenar un segmento de ruta compartido de forma más compacta.

Esto es útil para claves de blockchain porque las direcciones y los hashes pueden ser largos.

Ethereum.org explica que la estructura de datos de Ethereum toma características de PATRICIA porque está diseñada para recuperar eficientemente elementos que conforman el estado de Ethereum en su guía sobre Patricia Merkle trie.

La compresión de rutas ayuda a reducir el número de nodos que deben recorrerse, almacenarse y demostrarse.

Esto importa porque el estado de blockchain puede incluir millones de cuentas e incluso más entradas de almacenamiento.

Una estructura más pequeña y eficiente ayuda a los nodos a procesar cambios de estado con menos sobrecarga.

¿Qué es un trie Merkle Patricia?

Un trie Merkle Patricia es una estructura de datos autenticada de clave-valor que combina hash de Merkle, búsqueda mediante trie y compresión de rutas Patricia.

A veces se abrevia como MPT.

Ethereum utiliza un trie Merkle Patricia modificado para datos importantes de la capa de ejecución.

La documentación sobre estructuras de datos de Ethereum indica que los tries Patricia Merkle codifican pares clave-valor en un trie determinista y autenticado criptográficamente.

En Ethereum, el MPT permite a la red comprometerse con una gran base de datos de estado utilizando un único hash raíz.

El hash raíz se almacena en los datos del bloque y actúa como una huella del estado después de ejecutar las transacciones.

Si un nodo calcula una raíz de estado distinta de la del proponente del bloque, el nodo sabe que algo no es correcto.

Esta es una de las razones por las que los MPT son fundamentales para el modelo de ejecución de Ethereum.

Ayudan a conectar las actualizaciones de bases de datos locales con el consenso global.

También admiten pruebas de Merkle que pueden demostrar datos de cuentas o almacenamiento frente a una raíz conocida.

Trie Merkle Patricia modificado en Ethereum

La versión de Ethereum suele denominarse trie Merkle Patricia modificado.

El Ethereum Yellow Paper establece que Ethereum mantiene el mapeo del estado global en un árbol Merkle Patricia modificado y que el hash del nodo raíz puede servir como identidad segura de todo el estado del sistema en el Ethereum Yellow Paper.

Esto significa que la raíz del trie se compromete con el conjunto completo de estados de cuentas.

Un estado de cuenta incluye datos como nonce, saldo, raíz de almacenamiento y hash de código.

El almacenamiento de contratos inteligentes también se organiza mediante estructuras de trie.

Cuando una transacción cambia un saldo o un valor de almacenamiento de contrato, la ruta relevante del trie cambia.

Ese cambio afecta a los hashes padres hasta llegar a la raíz.

La raíz de estado final refleja entonces el estado actualizado de la blockchain.

Así es como un hash pequeño puede representar una enorme cantidad de datos de estado cambiantes.

El MPT modificado es una de las razones por las que los nodos de Ethereum pueden verificar independientemente si la ejecución de un bloque fue correcta.

Nodos de un trie Merkle Patricia

Un trie Merkle Patricia utiliza varios tipos de nodos.

Ethereum.org enumera nodos nulos, nodos de ramificación, nodos hoja y nodos de extensión en su documentación sobre MPT.

Un nodo nulo representa un valor vacío.

Un nodo de ramificación puede apuntar a múltiples rutas siguientes posibles.

Un nodo hoja almacena la ruta codificada final y el valor.

Un nodo de extensión almacena un segmento de ruta compartido y apunta a otro nodo.

Estos tipos de nodos permiten al trie almacenar eficientemente datos dispersos de clave-valor.

Una estructura dispersa significa que existen muchas claves posibles, pero solo algunas tienen valores.

Las claves de Ethereum se representan a menudo en nibbles, donde un nibble equivale a medio byte.

El uso de nibbles proporciona al trie hasta 16 opciones de ruta en cada nodo de ramificación.

Este diseño permite al trie navegar por rutas de claves hexadecimales de forma predecible.

Trie de estado

El trie de estado es el trie que se compromete con el estado global de Ethereum.

El estado global incluye todas las cuentas y sus datos de cuenta.

Cada cuenta puede ser una cuenta de propiedad externa controlada por una clave privada o una cuenta de contrato controlada por código.

El trie de estado asigna direcciones de cuentas a datos de cuentas codificados.

La raíz de estado es el hash raíz de este trie después de procesar las transacciones de un bloque.

Cuando los validadores verifican un bloque, vuelven a ejecutar las transacciones y calculan la raíz de estado resultante.

La página de la hoja de ruta de árboles Verkle de Ethereum.org explica que un bloque verificado es aquel cuyo hash de raíz de estado calculado coincide con la raíz proporcionada por el proponente del bloque.

Esto convierte al trie de estado en un elemento central de la validación de bloques.

No es solo un detalle de almacenamiento oculto en el software cliente.

Forma parte de cómo Ethereum demuestra que las transiciones de estado son válidas.

Trie de almacenamiento

Un trie de almacenamiento guarda el almacenamiento de contratos inteligentes de una cuenta específica.

Cada cuenta de contrato inteligente tiene una raíz de almacenamiento que apunta a su propio trie de almacenamiento.

Este trie de almacenamiento asigna claves de almacenamiento a valores de almacenamiento.

Por ejemplo, un contrato de token puede almacenar saldos, asignaciones, datos de oferta y valores de configuración en el almacenamiento.

Cada uno de estos valores puede representarse mediante slots de almacenamiento.

Cuando un usuario transfiere un token, el almacenamiento del contrato puede cambiar porque se actualizan los saldos.

Ese cambio de almacenamiento actualiza la raíz del trie de almacenamiento del contrato.

Los datos de la cuenta en el trie de estado cambian entonces porque cambió la raíz de almacenamiento de la cuenta.

Esto crea una cadena de compromisos criptográficos desde un slot de almacenamiento hasta la raíz de estado general.

Esa cadena hace posibles las pruebas de almacenamiento.

Trie de transacciones

Un trie de transacciones se compromete con las transacciones incluidas en un bloque.

Cada bloque tiene una raíz de transacciones que resume las transacciones de ese bloque.

Esto permite a nodos y clientes verificar la inclusión de transacciones frente a los datos del bloque.

Los tries de transacciones son distintos del trie de estado porque describen el contenido de los bloques, no el estado actual de las cuentas.

El trie de estado cambia a medida que las transacciones actualizan cuentas y contratos.

El trie de transacciones registra qué transacciones se incluyeron en un bloque específico.

Esta distinción es importante porque la inclusión de una transacción y su efecto sobre el estado están relacionados, pero no son idénticos.

Una transacción puede incluirse en un bloque y aun así fallar durante la ejecución.

El trie de transacciones puede demostrar inclusión, mientras que el trie de recibos puede mostrar detalles del resultado de ejecución.

Los usuarios que comprueban una transacción deben entender que la inclusión en un bloque es solo una parte de toda la historia de la transacción.

Trie de recibos

Un trie de recibos se compromete con los recibos de transacciones de un bloque.

Un recibo registra el resultado de la ejecución de una transacción.

Puede incluir estado, gas utilizado, registros y datos relacionados con eventos según las reglas de la cadena y la visualización del cliente.

Los recibos son importantes para carteras, exploradores, indexadores y aplicaciones descentralizadas.

Por ejemplo, un evento de transferencia de tokens suele leerse desde los registros de transacciones.

El trie de recibos ayuda a comprometer esos resultados en los datos del bloque.

Esto permite a los clientes verificar que un recibo concreto pertenece a un bloque.

Para los desarrolladores, las pruebas de recibos pueden ser importantes al crear mensajería cross-chain, bridges, herramientas analíticas o aplicaciones basadas en pruebas.

Para los usuarios, el trie de recibos suele ser invisible.

Sin embargo, ayuda a respaldar los datos de explorador en los que se apoyan los usuarios al comprobar el éxito o fallo de una transacción.

Raíz de trie

Una raíz de trie es el hash de nivel superior que resume todos los datos de un trie.

Si cambia cualquier valor dentro del trie, la raíz debe cambiar.

Esto convierte la raíz en un compromiso compacto con todo el conjunto de datos.

En Ethereum, las cabeceras de bloques incluyen raíces que resumen estructuras de datos importantes.

La raíz de estado resume el estado posterior al bloque.

La raíz de transacciones resume las transacciones del bloque.

La raíz de recibos resume los recibos de transacciones del bloque.

Estas raíces ayudan a nodos independientes a acordar qué ocurrió sin confiar en un servidor central.

Una raíz incorrecta indica que el cálculo de un nodo o los datos de un proponente de bloque no coinciden con el resultado esperado.

En cripto, esta es una de las formas prácticas en que el hash convierte datos sin procesar en consenso verificable.

Pruebas de Merkle y tries

Una prueba de Merkle es un conjunto de datos que demuestra que un valor está incluido en una estructura de datos comprometida más amplia.

En un trie, una prueba suele incluir los nodos a lo largo de la ruta desde la raíz hasta el valor que se demuestra.

El verificador puede aplicar hash a los datos de la prueba paso a paso y comparar el resultado con la raíz conocida.

Si la raíz calculada coincide con la raíz de confianza, la prueba es válida conforme a los supuestos de hash.

Esto permite a un cliente ligero o contrato inteligente verificar un valor concreto sin almacenar todo el estado.

Por ejemplo, una prueba podría demostrar que una cuenta determinada tenía un saldo concreto en una raíz de estado conocida.

Una prueba también podría demostrar que un slot de almacenamiento de un contrato inteligente tenía un valor concreto.

Las pruebas de almacenamiento son útiles para bridges, aplicaciones cross-chain, rollups y verificación histórica de estado.

Sin embargo, la generación y verificación de pruebas pueden ser complejas porque el formato exacto del trie, la codificación y la raíz deben coincidir con las reglas de la cadena.

Una prueba solo tiene sentido si el verificador confía en la raíz frente a la que la comprueba.

Tries y clientes ligeros

Los clientes ligeros son clientes blockchain que no almacenan ni procesan todo lo que almacenan y procesan los nodos completos.

Dependen de pruebas compactas, cabeceras y compromisos criptográficos fiables.

Los tries ayudan a los clientes ligeros porque un hash raíz puede comprometerse con un estado grande.

Un cliente ligero puede verificar una prueba pequeña frente a una raíz conocida en lugar de descargar toda la base de datos.

Esto es importante para carteras móviles, dispositivos integrados, navegadores y aplicaciones que no pueden ejecutar un nodo completo.

Sin embargo, las pruebas actuales de trie Merkle Patricia pueden ser grandes para algunos casos de uso.

Ethereum.org explica que los testigos actuales de trie Merkle son demasiado grandes para admitir clientes sin estado de forma eficiente en su documentación sobre árboles Verkle.

Por eso los investigadores de Ethereum han estudiado árboles Verkle y otras mejoras de compromisos de estado.

El objetivo es hacer que la verificación sea más ligera sin debilitar la seguridad.

Por tanto, los tries son importantes no solo para los nodos actuales, sino también para los futuros diseños de escalabilidad blockchain.

Tries y clientes sin estado

Un cliente sin estado es un cliente que puede verificar bloques sin almacenar localmente todo el estado actual.

En lugar de conservar toda la base de datos de estado, el cliente recibe un testigo junto con el bloque.

Un testigo contiene los fragmentos de estado y los datos de prueba necesarios para verificar la transición de estado del bloque.

Ethereum.org explica que los clientes sin estado utilizan un testigo de los datos de estado en lugar de una copia local propia de toda la base de datos de estado mediante su hoja de ruta sobre clientes sin estado y árboles Verkle.

El reto es que los testigos basados en las estructuras actuales de trie Merkle pueden ser demasiado grandes.

Los testigos grandes son un problema porque deben compartirse rápidamente por la red peer-to-peer.

Si solo máquinas potentes con gran ancho de banda pueden mantenerse al día, la red se vuelve más centralizada.

Mejores estructuras de trie o árbol pueden reducir el tamaño de los testigos y facilitar la verificación para más usuarios.

Por eso el diseño de estructuras de datos está directamente relacionado con la descentralización.

Una estructura de datos que parece un detalle técnico de bajo nivel puede afectar a quién puede ejecutar un nodo.

Tries y árboles Verkle

Los árboles Verkle son una vía de actualización propuesta para la estructura de datos de estado de Ethereum.

Un árbol Verkle tiene un propósito similar al de un árbol de Merkle, pero utiliza compromisos vectoriales para admitir testigos más pequeños.

Ethereum.org explica que los árboles Verkle pueden ayudar a los nodos a dejar de almacenar grandes cantidades de datos de estado sin perder la capacidad de validar bloques mediante la hoja de ruta oficial de árboles Verkle.

Esto importa porque el trie de estado actual de Ethereum es grande y dificulta la validación ligera.

Los árboles Verkle están diseñados para hacer los testigos más pequeños y prácticos para clientes sin estado.

No son lo mismo que los tries Merkle Patricia.

Forman parte de un esfuerzo orientado al futuro para mejorar el acceso y la verificación del estado.

Para los lectores de un glosario, el punto clave es que los tries no son un tema resuelto e inmutable.

Las estructuras de datos blockchain continúan evolucionando porque las redes necesitan mejor escalabilidad, menores requisitos de hardware y una mayor eficiencia de pruebas.

Comprender los tries facilita entender por qué se investigan los árboles Verkle.

Tries y costes de gas

Las operaciones de trie pueden afectar al rendimiento de blockchain y a los costes de transacción.

Cuando una transacción lee o escribe estado, el cliente puede necesitar acceder a datos relacionados con el trie y actualizarlos.

Las escrituras en el almacenamiento de contratos inteligentes son caras, en parte porque modifican un estado persistente.

Modificar un estado persistente cuesta más que realizar un cálculo temporal porque el resultado debe almacenarse y verificarse por la red.

Una transferencia de tokens puede actualizar saldos en el almacenamiento de un contrato.

Una transacción DeFi puede actualizar muchos slots de almacenamiento en varios contratos.

Cada actualización puede contribuir al crecimiento del estado y al trabajo de mantenimiento del trie.

Esta es una de las razones por las que los desarrolladores blockchain se preocupan por optimizar el almacenamiento.

Escribir contratos inteligentes eficientes no consiste únicamente en ahorrar comisiones a los usuarios.

También consiste en reducir la presión del estado sobre la red a largo plazo.

Tries y almacenamiento de contratos inteligentes

El almacenamiento de contratos inteligentes es uno de los ámbitos más importantes en los que los tries importan a los desarrolladores.

Cuando un contrato almacena datos de forma permanente, esos datos pasan a formar parte del estado de blockchain.

La raíz de almacenamiento del contrato se compromete con el trie de almacenamiento del contrato.

En última instancia, cada variable de almacenamiento se representa mediante slots de almacenamiento.

Los tipos de datos complejos de Solidity, como mappings y arrays, se codifican en slots de almacenamiento conforme a las reglas del compilador.

Cuando los usuarios interactúan con un contrato, esos slots pueden leerse o modificarse.

Los desarrolladores deben entender que el almacenamiento no es solo una comodidad de programación.

Forma parte de una base de datos global comprometida criptográficamente.

Un mal diseño de almacenamiento puede aumentar los costes de gas, hacer las pruebas más grandes y generar riesgos de actualización.

Un buen diseño de almacenamiento puede hacer que los contratos sean más baratos, claros y fáciles de auditar.

Tries y exploradores de blockchain

Los exploradores de blockchain dependen de estructuras de datos blockchain, indexación y datos de clientes para mostrar información legible a los usuarios.

Un usuario puede buscar una dirección y ver saldos, transferencias de tokens, llamadas a contratos e historial de transacciones.

Detrás de la interfaz, la propia blockchain almacena el estado y los datos de bloques en formas más técnicas.

Los tries ayudan a comprometerse con esos datos, mientras que los exploradores los indexan y muestran.

Los usuarios deben entender que un explorador es una herramienta de consulta, no la fuente de verdad por sí misma.

La fuente de verdad son los datos de blockchain verificados por nodos y comprometidos mediante raíces.

Si un explorador se retrasa o tiene un error de indexación, la cadena subyacente puede seguir siendo correcta.

Por eso los desarrolladores y usuarios avanzados suelen verificar los datos mediante nodos, pruebas o múltiples fuentes.

Las raíces de trie proporcionan a la cadena una base criptográfica sobre la que los exploradores pueden construirse.

El explorador hace los datos legibles para humanos, pero el trie ayuda a hacerlos verificables.

Tries y rollups

Los rollups pueden utilizar sus propios árboles de estado o tries para seguir el estado off-chain o de capa 2.

Un rollup necesita una forma de comprometerse con su estado actual y demostrar que las transiciones de estado son válidas.

Algunos rollups utilizan pruebas de conocimiento cero, pruebas de fraude, pruebas de Merkle u otras estructuras de compromiso.

Incluso cuando la estructura de datos exacta no es el MPT de Ethereum, suele aparecer la misma idea básica.

El sistema se compromete con un estado grande utilizando una raíz compacta.

Los usuarios o contratos pueden verificar afirmaciones frente a esa raíz.

Por eso aprender sobre tries ayuda a comprender la arquitectura de los rollups.

Los rollups no consisten únicamente en transacciones más baratas.

También se relacionan con compromisos de estado, generación de pruebas, disponibilidad de datos y verificación.

Las estructuras similares a tries son una de las bases que hacen posibles estos sistemas.

Tries y bridges

Los bridges utilizan a veces pruebas para verificar eventos, saldos, mensajes o valores de almacenamiento de otra cadena.

Un bridge puede necesitar demostrar que ocurrió una transacción o que cambió un valor de almacenamiento.

Las pruebas de trie pueden ayudar a verificar dichas afirmaciones cuando la cadena de destino o el verificador conoce la raíz de confianza de la cadena de origen.

Sin embargo, la seguridad de un bridge depende de mucho más que de la propia prueba de trie.

También puede depender de conjuntos de validadores, relayers, lógica de clientes ligeros, supuestos de finalidad, seguridad de contratos inteligentes y controles de actualización.

Una prueba correcta puede seguir siendo insegura si la raíz de confianza procede de una fuente débil o comprometida.

Por eso los usuarios no deben asumir que la palabra «prueba» hace que un bridge esté libre de riesgos.

Una prueba debe estar conectada a un modelo de verificación seguro.

Los tries proporcionan una herramienta potente para la inclusión de datos, pero el diseño de bridges debe gestionar muchos riesgos adicionales.

Un buen análisis de bridge examina toda la ruta de confianza desde el estado de la cadena de origen hasta la acción en la cadena de destino.

Tries y seguridad

Los tries mejoran la seguridad al facilitar la detección de manipulaciones de datos.

Si alguien modifica un valor almacenado, los hashes a lo largo de la ruta deben cambiar.

Ese cambio debe conducir a una raíz distinta.

Un nodo que compara la raíz calculada con la raíz esperada puede detectar la discrepancia.

Esta es una parte esencial de la integridad criptográfica.

Sin embargo, un trie no es por sí solo una solución de seguridad completa.

Un trie no puede impedir que un usuario firme una transacción maliciosa.

Un trie no puede corregir un error en un contrato inteligente.

Un trie no puede hacer correcto un precio erróneo de un oráculo.

Un trie no puede proteger fondos si un bridge confía en la raíz equivocada.

Los tries ayudan a demostrar la integridad de los datos, pero la seguridad de las aplicaciones sigue requiriendo código seguro, buena gestión de claves, auditorías y un diseño sólido del protocolo.

Ventajas de los tries en sistemas blockchain

La primera ventaja de un trie es el almacenamiento organizado de clave-valor.

La segunda ventaja es la búsqueda determinista, que ayuda a nodos independientes a alcanzar el mismo resultado.

La tercera ventaja es la compresión de prefijos compartidos cuando se utiliza una optimización al estilo Patricia.

La cuarta ventaja es la verificación criptográfica cuando el trie se combina con hash de Merkle.

La quinta ventaja es el soporte de pruebas, que permite a los usuarios verificar datos concretos frente a una raíz.

La sexta ventaja es el compromiso de estado, que ayuda a las blockchains a resumir bases de datos grandes mediante hashes pequeños.

La séptima ventaja es la compatibilidad con la investigación sobre clientes ligeros y clientes sin estado.

Estas ventajas explican por qué los tries aparecen en el diseño de protocolos blockchain serios.

No son solo informática abstracta.

Ayudan a redes reales a almacenar, verificar y actualizar datos financieros.

Limitaciones de los tries

Los tries pueden ser complejos de implementar correctamente.

Las reglas de codificación deben seguirse exactamente o las raíces no coincidirán.

Las pruebas pueden hacerse grandes cuando se necesitan muchas rutas o nodos hermanos.

El crecimiento del estado puede hacer que la base de datos subyacente sea pesada para los nodos.

Actualizar el estado puede requerir muchas lecturas y escrituras de base de datos.

Las distintas implementaciones de clientes deben acordar las mismas reglas de trie.

El estado histórico puede requerir almacenamiento adicional si los nodos necesitan proporcionar pruebas antiguas.

Los testigos de trie Merkle Patricia son lo suficientemente grandes como para que Ethereum investigue los árboles Verkle como una estructura futura más eficiente.

Estas limitaciones no significan que los tries sean malos.

Significan que las estructuras de datos blockchain conllevan compensaciones entre verificación, almacenamiento, coste de actualización, tamaño de pruebas y descentralización.

Malentendidos comunes sobre los tries

El primer malentendido es que un trie es igual que un árbol normal.

Un trie es una estructura de datos de rutas de claves, mientras que un árbol general puede representar muchos tipos de jerarquía.

El segundo malentendido es que un trie proporciona automáticamente seguridad criptográfica.

Un trie básico no proporciona seguridad de prueba a menos que se combine con hash u otro método de compromiso.

El tercer malentendido es que una raíz de estado almacena directamente todo el estado.

Una raíz de estado es solo un compromiso compacto con el estado, no toda la base de datos.

El cuarto malentendido es que una prueba de Merkle demuestra algo para siempre sin contexto.

Una prueba solo tiene sentido respecto de una raíz de confianza concreta y las reglas correctas de la cadena.

El quinto malentendido es que los usuarios nunca necesitan preocuparse por los tries.

La mayoría de los usuarios no interactúan directamente con tries, pero los tries afectan a las pruebas de carteras, la validación de bloques, la seguridad de bridges y la descentralización de la red.

Cómo deben entender los desarrolladores los tries

Los desarrolladores deben considerar los tries como parte del sistema de compromiso de estado de la blockchain.

Cuando escriben contratos inteligentes, crean cambios de estado que finalmente afectan a las raíces de trie.

Cuando crean carteras o indexadores, pueden depender de datos procedentes de estados respaldados por tries.

Cuando crean bridges o sistemas de pruebas, pueden necesitar verificar pruebas de trie.

Cuando optimizan contratos, deben recordar que el almacenamiento persistente tiene costes para toda la red.

Cuando diseñan protocolos, deben entender si necesitan pruebas de pertenencia, de no pertenencia, históricas o de almacenamiento.

Estas necesidades de pruebas pueden influir en la elección de la estructura de datos.

Un desarrollador no necesita implementar manualmente un trie para cada dApp.

Sin embargo, comprender los tries ayuda a los desarrolladores a evitar supuestos erróneos sobre el almacenamiento blockchain.

También les ayuda a comprender por qué las reglas de clientes de bajo nivel son tan importantes.

Cómo deben entender los traders y usuarios los tries

Los traders y usuarios cotidianos no necesitan calcular manualmente raíces de trie.

Sin embargo, deben entender que los saldos de blockchain y estados de contratos no se almacenan como simples capturas de pantalla en una cartera.

Forman parte de un estado global verificable.

Cuando una transacción cambia un saldo, ese cambio actualiza compromisos criptográficos dentro de la cadena.

Por eso pueden utilizarse un hash de transacción, un número de bloque y una raíz de estado para la verificación.

Para los usuarios, la lección práctica es confiar más en la verificación on-chain que en capturas de pantalla o mensajes.

Si falta un depósito, importan el hash de la transacción y los datos del explorador.

Si un bridge afirma verificar otra cadena, importa el modelo de prueba.

Si una cartera afirma un saldo, el saldo debe poder rastrearse en última instancia hasta el estado de la cadena.

Los tries hacen posible esa verificación entre bastidores.

Preguntas frecuentes

¿Qué es un trie en cripto?

Un trie en cripto es una estructura de datos de clave-valor que organiza datos mediante rutas de claves y suele combinarse con hash criptográfico para permitir la verificación.

¿Cómo se pronuncia trie?

Trie suele pronunciarse como «try».

¿Por qué Ethereum utiliza tries?

Ethereum utiliza tries Merkle Patricia modificados para codificar y verificar estados, transacciones, recibos y almacenamiento de contratos inteligentes mediante hashes raíz criptográficos.

¿Qué es un trie Merkle Patricia?

Un trie Merkle Patricia es una estructura de datos que combina búsqueda mediante trie, compresión de rutas Patricia y hash de Merkle.

¿Qué es un trie de estado?

Un trie de estado es la estructura de datos que se compromete con el estado actual de cuentas y contratos de la blockchain.

¿Qué es un trie de almacenamiento?

Un trie de almacenamiento es un trie específico de un contrato que se compromete con los valores de almacenamiento de una cuenta de contrato inteligente.

¿Qué es una raíz de trie?

Una raíz de trie es el hash de nivel superior que resume todos los datos almacenados en un trie.

¿Qué ocurre si cambia un valor de un trie?

Si cambia un valor, cambian los hashes a lo largo de su ruta y también debe cambiar la raíz final.

¿Un trie es lo mismo que un árbol de Merkle?

No. Un trie organiza datos mediante rutas de claves, mientras que un árbol de Merkle organiza datos principalmente mediante hash repetido de hojas.

¿Qué es una prueba de Merkle?

Una prueba de Merkle es un conjunto de datos que demuestra que un valor pertenece a una estructura de datos mayor comprometida mediante una raíz conocida.

¿Por qué los tries son importantes para clientes ligeros?

Los tries ayudan a los clientes ligeros a verificar datos concretos con pruebas, en lugar de descargar y almacenar todo el estado de blockchain.

¿Qué son los árboles Verkle?

Los árboles Verkle son una actualización propuesta de la estructura de datos de estado que puede crear testigos más pequeños que las estructuras actuales de trie Merkle.

¿Los usuarios interactúan directamente con tries?

La mayoría de los usuarios no interactúan directamente con tries, pero estos respaldan la verificación de saldos, recibos, pruebas de almacenamiento y validación de bloques.

¿Los tries están libres de riesgos?

No. Los tries ayudan con la integridad de datos, pero no eliminan errores de contratos inteligentes, fallos de carteras, riesgos de bridges ni un mal diseño de aplicaciones.

Conclusión

Un trie es una estructura de datos de rutas de claves que ayuda a los sistemas blockchain a organizar y recuperar datos de clave-valor.

En cripto, los tries se vuelven especialmente potentes cuando se combinan con hash criptográfico.

Esta combinación crea estructuras de datos autenticadas que pueden comprometerse con grandes cantidades de datos blockchain utilizando hashes raíz compactos.

El trie Merkle Patricia modificado de Ethereum es el ejemplo más conocido porque admite raíces de estado, raíces de almacenamiento, raíces de transacciones, raíces de recibos y pruebas de Merkle.

Los tries ayudan a nodos independientes a verificar que alcanzaron el mismo estado después de procesar un bloque.

También permiten demostrar que datos concretos de cuentas, transacciones, recibos o almacenamiento pertenecen a una raíz blockchain conocida.

Sin embargo, los tries también conllevan compensaciones, como complejidad de implementación, presión de almacenamiento, costes de actualización y tamaños de testigos elevados.

Estas compensaciones son una de las razones por las que Ethereum investiga árboles Verkle para obtener testigos más pequeños y mejor soporte para clientes sin estado.

Para los desarrolladores, los tries explican por qué el almacenamiento de contratos inteligentes y el diseño de pruebas requieren una reflexión cuidadosa.

Para los usuarios, los tries explican por qué los datos blockchain pueden verificarse en lugar de limitarse a confiar en ellos.

En un glosario cripto, Trie debe entenderse como una estructura de datos fundamental detrás del estado blockchain, las pruebas criptográficas, la verificación de nodos y el futuro de las redes descentralizadas escalables.