¿Qué son las blockchains de capa 2 de Bitcoin y cómo funcionan?

Bitcoin ha ganado una enorme popularidad, pero no ha estado exento de desafíos. A medida que más personas utilizan la red antes del halving, se ha vuelto congestionada. Esta congestión provoca problemas como comisiones elevadas y largos tiempos de espera para las transacciones, dificultando el uso de Bitcoin para pagos pequeños y cotidianos.

Existe una necesidad urgente de una solución a este problema de escalabilidad para que Bitcoin pueda seguir gestionando la creciente demanda en la red, y la respuesta parecen ser las blockchains de capa 2. Antes de analizar estas soluciones de capa 2, veamos brevemente algunas actualizaciones —Segwit y Taproot— que llevaron a Bitcoin hasta donde está hoy.

¿Qué son SegWit y Taproot?

Bitcoin ha evolucionado constantemente gracias a la innovación y la adaptación. Dos actualizaciones clave, Segregated Witness (SegWit) y Taproot, han sido fundamentales en el desarrollo de Bitcoin. Estas mejoras abordaron algunos de los retos más importantes de la red y sentaron las bases para una nueva era de desarrollo y expansión dentro del ecosistema de Bitcoin.

SegWit

En 2017, SegWit se implementó para afrontar el problema de la escalabilidad de Bitcoin. Esta actualización aumentó la capacidad de cada bloque mediante una técnica llamada “segregación”.

SegWit separated the digital signature from the transaction data, leading to a reduction in transaction size. This allowed more transactions to fit into a single block without increasing the block size limit. With SegWit, Bitcoin blocks can now support up to 4MB of transactions in optimal conditions.

SegWit also fixed a vital security issue related to transactions. Before SegWit, it was possible to modify transaction details before they were confirmed on the blockchain, which was a critical problem. 
This enhancement increased security and enabled the development of second-layer solutions like the Lightning Network, which improved transaction speed and efficiency. 

SegWit has been a significant upgrade for the underlying technology of cryptocurrencies.

Taproot

La actualización SegWit mejoró la escalabilidad y seguridad de Bitcoin, abriendo el camino a nuevas mejoras. En noviembre de 2021, la actualización Taproot trajo avances enfocados en la privacidad, la eficiencia y las capacidades de los contratos inteligentes.

By replacing the ECDSA signature scheme, the use of Schnorr signatures enabled the aggregation of multiple signatures into one, thus simplifying and securing complex Bitcoin transactions. As a result, such transactions become indistinguishable from simple transactions recorded on the blockchain.

Taproot mejoró la privacidad, optimizó el espacio y redujo las comisiones al hacer que las transacciones multisig se vieran como operaciones normales. También facilitó a los desarrolladores la creación de mejores contratos inteligentes en la red de Bitcoin. Esto hace más sencillo crear nuevas aplicaciones que aprovechen la seguridad y descentralización de Bitcoin.

SegWit y Taproot son actualizaciones clave para Bitcoin. No solo mejoran la parte técnica, sino que amplían las capacidades de Bitcoin más allá de su propósito original como sistema de dinero electrónico entre pares. Estas mejoras son la base para los nuevos ecosistemas de capa 2 de Bitcoin, que veremos a continuación.

¿Por qué Bitcoin necesita cadenas de capa 2?

Bitcoin es reconocido como “oro digital” por su capacidad para conservar valor. Aunque fue diseñado como un sistema de pagos seguro y descentralizado, no ha tenido una adopción masiva debido a sus limitaciones.

Problemas de escalabilidad

Bitcoin enfrenta problemas de escalabilidad y lentitud en las transacciones, lo que genera bajo rendimiento y comisiones crecientes. Comparado con otras blockchains, Bitcoin no puede procesar grandes volúmenes de datos transaccionales en un periodo corto. Crear un bloque tarda unos 10 minutos; el promedio es de siete transacciones por segundo (tps), muy por debajo de otras redes como Solana.

Si bien esto no es un problema para transacciones grandes, resulta poco práctico para pagos pequeños y compras en puntos de venta. En promedio, la red de Bitcoin tarda unos 10 minutos en confirmar un lote de transacciones, es decir, solo 7 transacciones por segundo (TPS).

A medida que más personas usan Bitcoin, la red se congestiona y las comisiones aumentan. En 2016, la comisión promedio era de 7 centavos; hoy ha subido a US$ 31, con un máximo histórico de casi US$ 63 en abril de 2021.

La trilema de la blockchain

La blockchain de Bitcoin no puede escalar debido al trilema de la blockchain, que sostiene que es imposible optimizar los tres pilares principales —descentralización, seguridad y velocidad/escalabilidad— al mismo tiempo. Bitcoin priorizó la descentralización y la seguridad, pero esto implicó sacrificar la escalabilidad. Por lo tanto, expandir la red de Bitcoin no es viable sin comprometer la seguridad o la descentralización.

Limitaciones de los contratos inteligentes

Como moneda digital, Bitcoin cumple dos funciones: permitir transacciones P2P independientes y servir como reserva de valor deflacionaria. Esta funcionalidad limitada es una de sus principales características, no un defecto, y hace que la red sea robusta y resistente a manipulaciones.

Bitcoin tiene limitaciones para los contratos inteligentes. A diferencia de Ethereum, no admite contratos inteligentes complejos. La capa base de Bitcoin no fue diseñada para desarrollar contratos inteligentes ni aplicaciones. Inicialmente, se creó como un sistema de pagos digitales entre pares. Como resultado, la blockchain de Bitcoin ha visto muy poco desarrollo en áreas como finanzas descentralizadas (DeFi) y tokens no fungibles (NFTs).

Aquí es donde entran las soluciones de capa 2.

¿Qué es la capa 2 de Bitcoin?

Layer 2 solutions are secondary networks built on top of the Layer 1 network's architecture. This distinction helps to differentiate between various networks within a blockchain ecosystem.

Las soluciones de capa 2 de Bitcoin son redes secundarias que funcionan sobre la blockchain principal. Su objetivo es aumentar la capacidad de la red para procesar transacciones, superando sus limitaciones técnicas y aprovechando sus fortalezas. 

Esto puede mejorar la usabilidad de la red de varias formas. Es fascinante ver cómo la tecnología evoluciona para responder a las crecientes demandas de la red blockchain.

Puedes imaginar una blockchain de capa 2 como un asistente eficiente, que realiza la mayor parte del trabajo antes de devolverlo a la blockchain de capa 1 para su registro oficial. Así, la capa 2 procesa las transacciones fuera de la cadena, haciendo todo el proceso más ágil y eficiente, antes de enviarlas de vuelta para que se añadan a la blockchain de Bitcoin.

¿Cómo funcionan las capas 2 de Bitcoin?

En cuanto al procesamiento de transacciones, las soluciones de capa 2 comparten un objetivo común, pero difieren en su enfoque para lograrlo.

Cadenas rollup

Los rollups en blockchain son una solución de capa 2 que traslada múltiples transacciones desde la capa 1 a una red separada, las agrupa en un solo dato y luego devuelve ese dato para que se añada a la capa 1. 

According to research, validating Bitcoin transactions can be made faster by up to 100 times using validity rollups. This approach can also be applied to Lightning Network. An execution environment can be implemented to support more flexible smart contract languages and improve smart contract functionality without adding complexity to the main chain.

Los rollups soberanos son otro tipo de rollup en Bitcoin. Se diferencian de los rollups Optimistic y ZK usados en Ethereum. Los rollups soberanos no requieren una capa de liquidación ni contratos inteligentes. Gestionan su propia ejecución y liquidación, y solo utilizan la blockchain de capa 1 para consenso y disponibilidad de datos. Esto es distinto a otros rollups que dependen de la blockchain para validar la operación.

Los rollups en Bitcoin aún están en etapas iniciales y se encuentran en fase experimental.

Sidechains

Una sidechain es una blockchain independiente con sus propios mecanismos de consenso y que se conecta a la capa 1 mediante un puente bidireccional. Este puente es clave para transferir activos entre cadenas. Al funcionar como una blockchain propia, una sidechain también puede soportar otras soluciones de capa 2.

Canales de estado

Las soluciones de capa 2 pueden ayudar a los usuarios a evitar comisiones altas. Con este método, los usuarios crean “canales” cifrados de extremo a extremo para enviar y recibir pagos. Estos canales funcionan como micro-libros contables, registrando todas las transacciones que ocurren dentro de ellos. 

Los canales de estado mantienen todas las transacciones fuera de la cadena, y solo informan el saldo inicial y final a la red principal cuando el canal se cierra. Así, los participantes pueden realizar múltiples transacciones entre sí o con empresas sin pagar comisiones elevadas.

Principales soluciones de capa 2 de Bitcoin en 2024

Existen varias soluciones de capa 2 que exploran los conceptos y caminos que hemos mencionado. A continuación, un resumen de algunas de las más populares.

1. The Lightning Network

Lightning Network es un protocolo de pagos de capa 2 que reduce la congestión de la red utilizando canales de estado para gestionar micropagos de Bitcoin fuera de la cadena. Permite transacciones directas entre dos partes, sin pasar por la blockchain principal.

Para usar esta red, los usuarios envían y reciben pagos BTC a través de canales P2P cifrados que funcionan como contratos inteligentes. Por ejemplo, si quieres enviar 0.1 BTC a un amigo, creas un canal con él y lo financias con la cantidad necesaria. Al finalizar todas las transacciones, puedes cerrar el canal. 

El sistema se mantiene eficiente porque solo envía los saldos de apertura y cierre del canal a la red de Bitcoin.

¿Cómo funciona Lightning Network?

La tecnología Lightning Network permite que ocurran múltiples transacciones sin esperar confirmación de toda la red de Bitcoin. Esto hace que las operaciones sean mucho más rápidas y económicas. Ha resuelto de manera efectiva el problema de escalabilidad de Bitcoin al permitir procesar grandes volúmenes de transacciones fácilmente.

Utiliza un contrato inteligente llamado hashed timelock contracts (HTLCs) para realizar transacciones multiparte y enrutamiento de pagos de forma segura. El HTLC permite que el destinatario reciba los fondos solo cuando se cumplen ciertas condiciones en un periodo o bloque específico.

2. Rootstock (RSK)

La blockchain Rootstock confirma transacciones usando el mecanismo de consenso Proof of Work (PoW). Los mineros pueden minar Bitcoin y Rootstock al mismo tiempo con el mismo algoritmo de hash y compartiendo poder computacional. Rootstock confirma bloques en alrededor de 30 segundos y puede procesar de 10 a 20 transacciones por segundo. Las transacciones se confirman y agrupan antes de enviarse a la capa base de Bitcoin para su liquidación.

Rootstock es una plataforma que amplía las capacidades de Bitcoin permitiendo a los desarrolladores usar contratos inteligentes. Estos contratos son programas informáticos que pueden ejecutarse automáticamente y sin intermediarios. Rootstock también permite a los desarrolladores usar el lenguaje de programación de Ethereum, Solidity, y ejecutar contratos inteligentes de Ethereum en su plataforma. 

Una de las características clave de Rootstock es el RSK Infrastructure Framework (RIF), que ofrece servicios descentralizados para desarrollar y desplegar aplicaciones descentralizadas o “dApps” en la red Rootstock. Este framework facilita el desarrollo de dApps.

3. Protocolo Stacks

Stacks se ha posicionado como una de las principales soluciones de capa 2 de Bitcoin desde su lanzamiento en la mainnet en 2018 como Blockstack. Este protocolo facilita la implementación de contratos inteligentes autoejecutables en Bitcoin sin necesidad de un fork. Utiliza microbloques para mayor rapidez y un mecanismo único Proof-of-Transfer (PoX) para conectarlos a los bloques de la capa 1. Ofrece una experiencia sencilla y accesible para ejecutar contratos inteligentes y aplicaciones descentralizadas en el ecosistema de Bitcoin.

4. Mintlayer

Mintlayer es una solución blockchain construida sobre Bitcoin que busca mejorar la interoperabilidad de tokens, promover el comercio descentralizado, reducir los costos de transacción e incrementar el rendimiento, manteniendo la compatibilidad con Bitcoin. Su enfoque ofrece tokenización legal, eficiencia de costos y mayor privacidad para un ecosistema DeFi más inclusivo, eficiente y seguro.

5. Liquid Network

Liquid Network es una sidechain de capa 2 de Bitcoin que opera sobre la plataforma blockchain open-source Elements. Está gobernada por una federación distribuida de empresas, exchanges y otros actores de Bitcoin, y tiene un activo nativo, Liquid (L-BTC). Al igual que Rootstock, utiliza un sistema de peg bidireccional para convertir BTC en L-BTC y viceversa.

6. Interlay

Interlay es una plataforma que integra Bitcoin con finanzas descentralizadas (DeFi) en múltiples blockchains. Ofrece un enfoque modular que permite a los usuarios controlar sus claves privadas mientras participan en actividades DeFi. El mecanismo iBTC de Interlay permite bloquear BTC de forma segura, acuñar iBTC en una proporción 1:1 y operar en DeFi en varias blockchains. Interlay es auditada por firmas líderes en seguridad blockchain y gobernada por la comunidad a través del poder de voto de los tokens de gobernanza (INTR).

7. Babylon

Babylon introduce un protocolo de staking de Bitcoin, permitiendo a los holders de Bitcoin obtener rendimientos de sus BTC inactivos sin confiar en terceros. El protocolo ofrece staking sin custodia, seguridad total frente a ataques PoS, restaking rápido y escalable, y alianzas en el ecosistema.

8. Drivechain

Drivechain propone una forma de que Bitcoin funcione con sidechains usando los BIPs 300 y 301. Esto permite nuevas funciones y aplicaciones sin poner en riesgo la seguridad de la blockchain principal. Facilita la transferencia de BTC entre Bitcoin y las sidechains.

Drivechain promueve la innovación sin permisos, facilita la escalabilidad y flexibilidad, y se presenta como una solución sin riesgo que puede revertirse fácilmente si es necesario. Los BIPs 300 y 301 definen los mecanismos técnicos detrás de su funcionamiento.

9. Threshold Network

Threshold Network utiliza criptografía de umbral para proteger activos digitales, fortalecer la soberanía del usuario y garantizar privacidad y seguridad. Ofrece tBTC para la integración fluida de Bitcoin en DeFi, TACo Plugin para cifrado descentralizado de extremo a extremo y un modelo de gobernanza DAO para una gestión impulsada por la comunidad.

Retos de las redes de capa 2 de Bitcoin

Las redes de capa 2 de Bitcoin aún no están tan probadas como la propia Bitcoin en cuanto a robustez, aunque cuentan con alta seguridad y fiabilidad. Introducen nuevos riesgos y desafíos al ser redes independientes. 

Por ejemplo, en 2022, los usuarios de Lightning experimentaron una falla única de “enrutamiento de pagos no atribuido” debido a un bug. Como resultado, interactuaron con nodos defectuosos sin darse cuenta del problema durante mucho tiempo. 

Además, las sidechains federadas como Liquid Network aún están en etapas iniciales de desarrollo y adopción. A diferencia de Bitcoin, que cuenta con miles de mineros en todo el mundo, estas redes tienen muchos menos nodos (15, en el caso de Liquid) para firmar y confirmar transacciones. Esto significa que las redes de capa 2 de Bitcoin pueden ser más centralizadas que la red principal.

Ventajas de las redes de capa 2 de Bitcoin

Las soluciones de capa 2 pueden mejorar la funcionalidad de Bitcoin de varias maneras. Permiten aumentar el rendimiento de transacciones más allá de lo posible en la capa principal, lo que las hace más escalables. Las redes de capa 2 pueden reducir significativamente los costos de transacción al procesar operaciones fuera de la cadena principal. Plataformas como Stacks y Rootstock ofrecen contratos inteligentes y DApps, permitiendo un uso más versátil de Bitcoin. Algunas soluciones de capa 2 también aportan mayor privacidad para operaciones que no están disponibles en la red principal de Bitcoin.

Desventajas de las redes de capa 2 de Bitcoin

El ecosistema de capa 2 puede resultar complicado para los usuarios finales, lo que puede ralentizar su adopción. Estas soluciones también pueden enfrentar vulnerabilidades propias, aun dependiendo de la seguridad de Bitcoin. La liquidez puede fragmentarse entre diferentes soluciones de capa 2, complicando el trading y otras actividades financieras. Por último, los desarrolladores podrían necesitar tiempo para aprender nuevos protocolos, lenguajes y entornos, lo que puede frenar la innovación en el ecosistema.

Conclusión

Bitcoin cuenta con varias soluciones de escalabilidad como Lightning Network, Rootstock, Stacks y Liquid Network. Estos protocolos y las soluciones emergentes de capa 2 como los rollups benefician a la red de Bitcoin. Pueden ayudar a aumentar la adopción del ecosistema de Bitcoin en general.

Preguntas frecuentes

1. ¿Qué es una solución de capa 2 de Bitcoin?

A Bitcoin Layer 2 solution is a secondary framework or protocol built on the Bitcoin blockchain. It addresses the scalability and transaction speed limitations of the Bitcoin network by handling transactions off-chain while taking advantage of the security of the main blockchain.

2. ¿Cómo funcionan las redes de capa 2 de Bitcoin?

Layer 2 solutions work by conducting transactions off the main Bitcoin blockchain, thus reducing congestion and increasing scalability. They use smart contracts or other cryptographic techniques to establish trust among participants and enable faster and cheaper transactions. These transactions are then settled on the main Bitcoin blockchain periodically, ensuring the security and decentralization of the network.

3. ¿Cuáles son algunos ejemplos de soluciones de capa 2 de Bitcoin?

Examples of Bitcoin Layer 2 solutions include the Lightning Network, which enables instant micropayments by creating payment channels between users, and the Liquid Network, which facilitates faster and more confidential transactions for exchanges and institutions.

4. ¿Cuáles son los beneficios de usar soluciones de capa 2 para transacciones en Bitcoin?

Layer 2 solutions offer several benefits, including scalability, reduced transaction fees, faster transaction confirmations, and improved privacy. They also enable innovative use cases such as micropayments and decentralized finance (DeFi) applications on the Bitcoin network.

5. ¿Son seguras las soluciones de capa 2?

Yes, Layer 2 solutions are designed to be secure, leveraging cryptographic techniques and smart contracts to ensure the integrity of transactions. While some risks may be associated with specific implementations, such as potential vulnerabilities in smart contracts, overall, Layer 2 solutions aim to enhance the security of the Bitcoin network.

6. ¿Puedo acceder a mis fondos si la solución de capa 2 tiene problemas o es vulnerada?

In most cases, Layer 2 solutions are designed with fail-safes to ensure that users can access their funds even if the solution experiences downtime or is compromised. For example, the Lightning Network allows users to close their payment channels and settle their transactions on the main Bitcoin blockchain if necessary.

7. ¿Las soluciones de capa 2 son el futuro de las transacciones en Bitcoin?

While Layer 2 solutions show great promise in addressing Bitcoin's scalability challenges, they are just one aspect of the broader scalability solutions explored within the Bitcoin ecosystem. The future of Bitcoin transactions may involve a combination of Layer 2 solutions, on-chain optimizations, and advancements in protocol development to ensure the network's long-term viability and scalability.