¿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 usan la red antes del halving, se ha vuelto congestionada. Esta congestión genera problemas como comisiones elevadas y largos tiempos de espera para las transacciones, lo que dificulta el uso de Bitcoin para pagos pequeños y cotidianos.

Existe una necesidad urgente de resolver este problema de escalabilidad para que Bitcoin pueda seguir soportando la creciente demanda en la red, y la respuesta parecen ser las blockchains de capa 2. Antes de hablar de estas soluciones de capa 2, repasemos 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, jugaron un papel crucial en la evolución 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 abordar el problema de la escalabilidad de Bitcoin. Esta actualización resolvió el inconveniente aumentando 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 la seguridad de Bitcoin, allanando el camino para avances adicionales. En noviembre de 2021, la actualización Taproot introdujo más mejoras, enfocándose en la privacidad, la eficiencia y las capacidades de los contratos inteligentes.

Al reemplazar el esquema de firmas ECDSA, el uso de firmas Schnorr permitió la agregación de múltiples firmas en una sola, simplificando y asegurando transacciones complejas de Bitcoin. Como resultado, estas transacciones se vuelven indistinguibles de las transacciones simples registradas en la blockchain.

Taproot mejoró la privacidad, optimizó el espacio y redujo las comisiones al hacer que las transacciones multisig se vean como transacciones normales. También ayudó a los desarrolladores a crear mejores contratos inteligentes en la red Bitcoin. Facilita la creación de nuevas aplicaciones que aprovechan la seguridad y descentralización de Bitcoin.

SegWit y Taproot son mejoras fundamentales para Bitcoin. No solo mejoran el aspecto técnico, sino que amplían las capacidades de Bitcoin más allá de su propósito original como sistema de dinero electrónico entre pares. Estas actualizaciones son la base de los nuevos ecosistemas de capa 2 de Bitcoin, de los que hablaremos en las siguientes secciones.

¿Por qué Bitcoin necesita cadenas de capa 2?

Bitcoin es reconocido como “oro digital” por su capacidad de mantener valor. Aunque fue diseñado inicialmente como un sistema de pagos seguro y descentralizado, no ha sido adoptado masivamente debido a sus limitaciones.

Problemas de escalabilidad

Enfrenta un problema de escalabilidad y lentitud en las transacciones, lo que provoca bajo rendimiento y comisiones crecientes. Comparado con otras blockchains, Bitcoin no puede procesar grandes volúmenes de transacciones en un periodo determinado. Crear un bloque toma alrededor de 10 minutos; el promedio es de siete transacciones por segundo (TPS), mucho menos que otras redes como Solana.

Si bien esto no es un problema para transacciones grandes, se vuelve poco práctico para pagos pequeños y compras en puntos de venta. En promedio, la red de Bitcoin tarda unos 10 minutos en finalizar un conjunto de transacciones: solo 7 TPS.

A medida que más personas usan Bitcoin, la congestión de la red aumenta y las comisiones suben. En 2016, la comisión promedio era de unos 7 centavos. Ahora ha subido a US$ 31, y el récord fue casi US$ 63 en abril de 2021.

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: permite transacciones P2P independientes y sin confianza, y proporciona una infraestructura tecnológica para seguir siendo una reserva de valor deflacionaria. Esta funcionalidad limitada es una de sus características clave, no un defecto, y hace que la red sea robusta y resistente a manipulaciones.

Bitcoin tiene limitaciones en cuanto a contratos inteligentes. A diferencia de Ethereum, no admite funcionalidades complejas de contratos inteligentes. 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. Por eso, la blockchain de Bitcoin apenas ha visto desarrollo en áreas como finanzas descentralizadas (DeFi) y tokens no fungibles (NFTs).

Ahí 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 las limitaciones técnicas de la capa base y aprovechando sus fortalezas.

Esto puede mejorar la usabilidad de la red de varias maneras. Es fascinante ver cómo la tecnología evoluciona para responder a la creciente demanda 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 principal, haciendo todo el proceso más ágil y eficiente, antes de enviarlas de regreso para agregarlas a la blockchain de Bitcoin.

¿Cómo funcionan las capas 2 de Bitcoin?

Al procesar transacciones, las soluciones de capa 2 comparten el mismo objetivo, aunque difieren en su enfoque para lograrlo.

Cadenas rollup

Los rollups en blockchain son una solución de capa 2 que mueve múltiples transacciones de la capa 1 a una red separada, las condensa en un solo dato y luego devuelve ese dato para que se agregue 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 de Bitcoin. Se diferencian de los rollups Optimistic y ZK utilizados en la red 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 el consenso y la disponibilidad de datos. Esto es distinto a otros rollups que dependen de la blockchain para validar el rollup.

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

Sidechains

Una sidechain es una blockchain independiente con sus propios mecanismos de consenso y se conecta a la capa 1 mediante un puente bidireccional. Este puente es clave para permitir la transferencia de activos entre cadenas. Como funciona como su propia blockchain, una sidechain también puede admitir otras soluciones de capa 2.

State channels

Las soluciones de capa 2 pueden ayudar a los usuarios a evitar comisiones altas. Este método permite establecer “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 state channels mantienen todas las transacciones fuera de la cadena principal, y solo informan el saldo de apertura y cierre al cerrar el canal. 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

Varias soluciones de capa 2 exploran los conceptos y enfoques que hemos comentado. Aquí tienes un resumen de algunas de las más populares.

1. Lightning Network

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

Para usar esta red, los usuarios envían y reciben pagos en 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 completar 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 de Lightning Network permite realizar múltiples transacciones sin necesidad de confirmación de toda la red de Bitcoin. Esto hace que las transacciones sean mucho más rápidas y baratas. Ha resuelto eficazmente el problema de escalabilidad de Bitcoin al permitir procesar grandes volúmenes de transacciones con facilidad.

Utiliza un contrato inteligente llamado hashed timelock contracts (HTLCs) para ejecutar transacciones multipartitas y el enrutamiento de pagos de forma segura. El HTLC permite que el destinatario reciba los fondos solo después de que se cumplan ciertas condiciones dentro de 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 simultáneamente usando el mismo algoritmo de hash y compartiendo el mismo poder computacional. Rootstock confirma bloques en unos 30 segundos y puede procesar entre 10 y 20 transacciones por segundo. Las transacciones se confirman y empaquetan 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 utilizar 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 un conjunto de servicios descentralizados para que los desarrolladores creen y desplieguen aplicaciones descentralizadas o “dApps” en la red Rootstock. Este framework facilita el desarrollo de dApps de forma más sencilla y eficiente.

3. Protocolo Stacks

Stacks se ha consolidado como una solución líder de capa 2 para Bitcoin desde su lanzamiento en 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 de Proof-of-Transfer (PoX) para conectarlos con los bloques de la capa 1. Ofrece un enfoque fácil de usar 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 y aumentar el rendimiento, manteniendo la compatibilidad con Bitcoin. Su enfoque ofrece tokenización legal, eficiencia de costos y funciones avanzadas de privacidad para un ecosistema DeFi más inclusivo, eficiente y seguro.

5. Liquid Network

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

6. Interlay

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

7. Babylon

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

8. Drivechain

Drivechain propone una forma de que Bitcoin trabaje 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 la 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 emplea criptografía de umbral para proteger activos digitales, fortalecer la soberanía de los usuarios y garantizar privacidad y seguridad. Ofrece tBTC para la integración fluida de Bitcoin en DeFi, el complemento TACo para cifrado descentralizado de extremo a extremo y un modelo de gobernanza DAO para una gestión comunitaria de la red.

Retos de las redes de capa 2 de Bitcoin

Las redes de capa 2 de Bitcoin aún no están tan probadas como la red principal en cuanto a robustez, aunque ofrecen alta seguridad y confiabilidad. Introducen un nuevo conjunto de riesgos y desafíos al operar como redes independientes.

Por ejemplo, en 2022 los usuarios de Lightning experimentaron un fallo único 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, sidechains federadas como Liquid Network aún están en etapas tempranas 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, a menudo, 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. Pueden aumentar el rendimiento de transacciones más allá de lo que permite la capa principal, haciéndola más escalable. 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 brindan funciones avanzadas de privacidad para transacciones 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 ser complicado para los usuarios finales, lo que puede ralentizar la adopción. Estas soluciones también pueden enfrentar vulnerabilidades únicas al depender de la seguridad de Bitcoin. La liquidez puede fragmentarse entre diferentes soluciones de capa 2, dificultando el trading y otras actividades financieras. Por último, los desarrolladores pueden requerir tiempo para entender nuevos protocolos, lenguajes y entornos, lo que podría frenar la innovación dentro del 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 con 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 una caída o es comprometida?

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. ¿Son las soluciones de capa 2 el futuro de las transacciones con Bitcoin?

Mientras que las soluciones de capa 2 muestran un gran potencial para abordar los desafíos de escalabilidad de Bitcoin, son solo una parte de las estrategias de escalabilidad que se exploran dentro del ecosistema. El futuro de las transacciones con Bitcoin probablemente involucre una combinación de soluciones de capa 2, optimizaciones en cadena y avances en el desarrollo del protocolo para garantizar la viabilidad y escalabilidad a largo plazo de la red.