Vitalik sobre la “computadora mundial criptográfica”: del libro blanco de Bitcoin a la evolución del paradigma de Ethereum

Autor: Vitalik Buterin

Compilación: Saoirse, Foresight News

Nota del editor: Este artículo es la versión escrita ampliada de la conferencia magistral de Vitalik en la Semana Internacional de Blockchain de Shanghái. Sobre la base de la conferencia, el autor añade numerosas comparaciones y tablas técnicas, explica sistemáticamente que Ethereum está evolucionando de un libro mayor tradicional a una «computadora mundial criptográfica», analiza cambios fundamentales como PoS, las pruebas ZK y PeerDAS, vislumbra la hoja de ruta técnica tras la bifurcación Hegota y explora un nuevo paradigma de equilibrio entre descentralización, privacidad y escalabilidad.

Llamamos a Ethereum «una cadena de bloques», como si en esencia fuera del mismo tipo de tecnología que el Bitcoin creado por Satoshi Nakamoto en 2009. En muchos aspectos son similares, e incluso el futuro «Ethereum minimalista» planificado según Strawmap conserva las características centrales de una cadena de bloques. Pero al mismo tiempo, esta tecnología ha evolucionado enormemente en los últimos quince años y seguirá iterando durante los próximos tres. Para entonces, sería muy razonable describir la forma en que Ethereum está evolucionando como un sistema de naturaleza completamente distinta.

El Ethereum actual tiene computación de propósito general, un mecanismo de prueba de participación, aplicaciones en cadena con pruebas de conocimiento cero y redes de segunda capa para escalabilidad y privacidad. El Ethereum del futuro tendrá una capacidad de cómputo que podrá ajustarse con flexibilidad entre una escalabilidad extrema y una generalidad completa; contará con múltiples modos de construcción de bloques con participación de varias partes, una prueba de participación profundamente optimizada, y las pruebas de conocimiento cero estarán integradas en el protocolo base, desempeñando un papel central.

Este artículo repasará, tanto desde el nivel técnico como desde las propiedades del sistema que perciben los usuarios, algunas de las diferencias fundamentales más importantes entre las cadenas de bloques de la década de 2010 y las de 2030.

Primero, leamos sección por sección el libro blanco original de Bitcoin y comparémosla con Ethereum, usando amarillo para el Ethereum de 2015, verde para el de 2025 y azul para el de 2030.

Esta imagen, adaptada del diagrama de transacciones del artículo de Satoshi Nakamoto sobre Bitcoin, muestra el modelo clásico de transferencia con firmas encadenadas e indica que el nuevo esquema puede agregar firmas fuera de la cadena, enviando a la cadena un único registro, y a menudo reemplaza las firmas tradicionales por pruebas de conocimiento cero.

Esta imagen compara el mecanismo PoW de Bitcoin con el PoS de Ethereum posterior a 2022: antes se iteraba continuamente el nonce para encontrar un hash que cumpliera las condiciones y un único participante producía el bloque; ahora se usan firmas de validadores, y en el futuro se recurrirá a FOCIL para lograr una construcción de bloques con múltiples roles y poderes distribuidos, mientras que componentes relacionados con las transacciones, como firmas y pruebas, se dividirán y agregarán en el mempool.

Esta imagen extrae el proceso de seis pasos de funcionamiento de la red del libro blanco de Bitcoin y señala que su diseño nativo carece de agregación en el mempool, construcción distribuida de bloques y anonimización del remitente, al tiempo que explica las mejoras del PoS de Ethereum y PeerDAS: la construcción de bloques se separa de la elección de bifurcación, los nodos solo necesitan descargar una pequeña parte del bloque y se reduce la latencia del consenso mediante pruebas paralelas.

Esta imagen compara el esquema de poda de árboles de Merkle propuesto en el libro blanco de Bitcoin con la nueva estrategia de almacenamiento de Ethereum: Bitcoin puede eliminar transacciones ya gastadas para liberar espacio en disco, mientras que el futuro Ethereum reducirá aún más el almacenamiento mediante la separación de estado e historia y las pruebas SNARK, e introducirá almacenamiento de estado distribuido y medios de almacenamiento diversificados para optimizar.

Esta imagen interpreta la idea de privacidad del libro blanco de Bitcoin: depender únicamente del anonimato de la clave pública solo oculta la identidad, pero los montos de las transacciones son públicos, un esquema insuficiente ante el análisis de datos moderno, mientras que ZK‑SNARK, FOCIL y EIP‑8288 pueden construir una privacidad programable más sólida, aunque aún es necesario resolver los problemas de privacidad en la lectura de consultas y en la difusión por la red.

Casi todos los capítulos del libro blanco presentan cambios enormes. Para simplificar, lo resumimos en la siguiente tabla:

Casi todas las propiedades centrales que abarca el concepto de cadena de bloques ya han cambiado de raíz o están a punto de sufrir transformaciones fundamentales:

• Mecanismo de verificación: descargar y volver a ejecutar → muestreo PeerDAS y verificación SNARK
• Mecanismo de consenso: prueba de trabajo → prueba de participación → prueba de participación profundamente optimizada
• Permiso de construcción de bloques: un solo minero genera el bloque → múltiples partes construyen el bloque conjuntamente

Tomando prestado el tono de la IA, la única conclusión objetivamente confiable (bueno, la idea central): las redes criptográficas modernas como Ethereum tras completar su actualización minimalista se llaman «cadena de bloques» en gran medida solo por razones históricas. En realidad, es una arquitectura híbrida que fusiona dos grandes sistemas:

1. Las ideas centrales de Satoshi Nakamoto
2. Nuevas y poderosas herramientas criptográficas nacidas de cincuenta años de investigación académica, tecnologías que en 2009 aún no existían o no estaban maduras

¿Cuánta criptografía se esconde realmente en el sistema criptográfico? Comparación entre 2009, 2020 y 2030

La criptografía no es la única disciplina clave. La verificación formal, la teoría de bases de datos, las mejoras en la teoría de redes P2P, la teoría de la información y la economía son igualmente importantes. Pero todas estas tecnologías pueden ser compatibles con esta lógica básica: todos intentan generar el siguiente bloque con una prueba de trabajo válida, alguien lo logra y lo difunde, todos los demás descargan el bloque y lo vuelven a ejecutar, y así sucesivamente. El cambio a nivel criptográfico es completamente distinto.

Entonces, ¿qué significa todo esto para los usuarios? La conclusión más importante es que las dimensiones en las que los usuarios deben sopesar ventajas y desventajas están cambiando radicalmente:

Al desarrollar aplicaciones, la estructura de cómputo se vuelve crucial. En una cadena de bloques simple, un byte es un byte y una unidad de gas es una unidad de gas. En la arquitectura futura: si metes todo el cómputo en una única transacción difícil de descomponer y de ejecución serial, el costo de la misma cantidad de cómputo será mucho mayor; pero si divides el cómputo en tareas independientes bien encapsuladas, que admitan paralelismo o que puedan podarse con antelación, idealmente completando el preprocesamiento antes de que la transacción entre en el bloque final, el costo bajará significativamente. Esto cambiará los incentivos de los desarrolladores y, con el tiempo, la arquitectura de todas las aplicaciones de Ethereum cambiará en consecuencia: a largo plazo, quizás surja un nuevo paradigma de programación: solo se registran en la cadena la información central que describe los cambios de estado no conmutativos y el orden de ejecución, mientras que todos los demás datos se agregan antes de incorporarse al bloque.

Organizar razonablemente el cómputo permite que la cadena de bloques se concentre mejor en sus tareas centrales

Quizás el cambio más importante sea este: la naturaleza descentralizada de la red ya no es solo una carga de rendimiento que se soporta a cambio de seguridad y robustez; en algunos escenarios limitados, la descentralización en sí misma puede convertirse incluso en una ventaja de rendimiento. Una red descentralizada puede almacenar cantidades masivas de datos en paralelo; gran parte del cómputo puede ejecutarse en paralelo, y mucho de él se realiza directamente en el mempool de transacciones. En algunos escenarios, la descentralización también puede mejorar la privacidad, porque solo una red descentralizada puede ocultar eficazmente los metadatos (por ejemplo, el origen de los datos y las solicitudes).

Ya a mediados de la década de 2010, esta era la visión temprana de Ethereum: la descentralización no solo servía para mejorar la robustez, sino también para mejorar la escalabilidad. Los sistemas centralizados pueden mejorar el rendimiento dividiendo tareas entre múltiples participantes, y las cadenas de bloques también pueden hacerlo. En aquel entonces, esa idea no podía materializarse, y la principal carencia era el mecanismo de verificación. Tras dividir las tareas, debes verificar que cada subtarea se haya ejecutado correctamente. Los primeros esquemas intentaron resolverlo mediante comités de muestreo aleatorio, pero todos tropezaron con el mismo cuello de botella: primero, desplegar comités es complejo, costoso y aumenta significativamente la latencia; segundo, si un comité falla, no hay remedio. Hoy, gracias a la criptografía moderna, este problema está resuelto, y la sobrecarga adicional de este esquema disminuye mes a mes.

Otra dirección digna de atención en la que la descentralización puede mejorar el rendimiento es la latencia. La latencia de Ethereum en sí nunca podrá igualar a la de un servidor centralizado, pero la infraestructura construida sobre Ethereum sí puede lograrlo.

En general, construir una capa intermedia descentralizada y potente entre los usuarios y la cadena principal (una capa que en sí misma no es una cadena de bloques) puede aumentar enormemente la capacidad de Ethereum sin romper las propiedades centrales de la cadena subyacente.

Mirando aún más al futuro, Ethereum podría experimentar una nueva ola de cambios: la ofuscación de programas (iO) quizás cobre auge. El objetivo final de este campo: una tecnología de ofuscación madura y utilizable podría eliminar el equilibrio entre privacidad y generalidad. Podrías lograr cómputo totalmente general con un número ilimitado de participantes (asíncronos) en una forma completamente cifrada y segura. Incluso versiones debilitadas de la ofuscación tendrían muchos escenarios de aplicación, como mempools de transacciones cifrados. Pero todas las conclusiones de este artículo ya son válidas antes de que esa tecnología se materialice.

Esta es la computadora mundial criptográfica: Ethereum ya no es simplemente un libro mayor en el que los desarrolladores escriben y ejecutan arbitrariamente tareas de cómputo y datos; la nueva arquitectura fusiona cadena de bloques, privacidad criptográfica y verificación criptográfica con potentes componentes descentralizados fuera de la cadena.

Implementar plenamente este diseño todavía plantea numerosos desafíos. Hacer que las pruebas de conocimiento cero sean suficientemente eficientes y seguras no es fácil, pero se trata de un problema complejo encapsulado que ya se está optimizando a gran escala con herramientas de IA. El problema más espinoso y de mayor complejidad sistémica probablemente sea la gestión y el acceso paralelo al estado masivo. Ya han surgido muchas ideas de solución, pero aún requieren un pulido continuo, especialmente a medida que comprendamos mejor qué aplicaciones se ejecutarán en el futuro.

Al revisar la hoja de ruta de Strawmap, se observa que la bifurcación dura Hegota, prevista para el próximo año, probablemente sea la última «bifurcación dura convencional» de Ethereum; sus funciones y tecnología seguirían resultando familiares para los desarrolladores de 2015. Todas las actualizaciones posteriores a Hegota incluirán STARK recursivos, verificación formal automatizada, algoritmos de consenso altamente optimizados y una transformación de todo el sistema resistente a la computación cuántica. La implementación de PeerDAS marcará el inicio de la transformación de Ethereum: de ser una simple cadena de bloques a convertirse en un sistema mucho más poderoso. Tras la actualización Hegota, esta transformación se convertirá en la línea principal del desarrollo de Ethereum. El objetivo final: lograr un sistema de cómputo de alta seguridad que, en comparación con la generación anterior de tecnología, sea más barato, más escalable y con mejor protección de la privacidad. Esta es la computadora mundial criptográfica.