¿Qué son los ZK Rollups?

Los ZK rollups constituyen una avanzada solución de escalado de capa 2 destinada a resolver los retos de escalabilidad de Ethereum, garantizando tanto la seguridad como la descentralización. Desde el inicio de Ethereum en 2015, la red ha experimentado un aumento continuo de demanda por parte de desarrolladores y usuarios interesados en desplegar smart contracts y aplicaciones descentralizadas. No obstante, la congestión de la red y las altas comisiones de gas han llevado a la comunidad cripto a buscar soluciones de capa 2 que permitan procesar transacciones de forma más eficiente sin comprometer el sólido modelo de seguridad de Ethereum.

¿Qué es un Crypto Rollup?

Un crypto rollup es esencialmente un conjunto de transacciones de criptomonedas que se procesan y verifican fuera de la blockchain principal. El término surge de la práctica de "agrupar" muchas transacciones en un solo lote. A diferencia de las transacciones que tienen lugar directamente en blockchains de capa 1 como Ethereum, los rollups emplean software especializado fuera de la cadena para validar y organizar los datos antes de presentarlos en la cadena principal.

El funcionamiento de los rollups implica que los protocolos de capa 2 envían a intervalos regulares lotes de transacciones verificadas a la blockchain de capa 1 para su confirmación definitiva. Para mantener este proceso descentralizado y trustless, las soluciones L2 utilizan smart contracts como puentes de comunicación con las blockchains L1 correspondientes.

Implementar tecnología rollup aporta ventajas notables y diversas. En primer lugar, al procesar transacciones fuera de la cadena, los rollups alivian significativamente la carga computacional y la congestión en la blockchain principal. En segundo lugar, los protocolos rollup utilizan técnicas avanzadas de compresión para transformar grandes volúmenes de datos en paquetes compactos, maximizando el uso del espacio disponible en la capa 1. Estas características combinadas aumentan de forma drástica la eficiencia de la red, permitiendo confirmaciones más rápidas, mayor capacidad de transacciones y comisiones mucho menores. Además, al desviar la actividad fuera de la blockchain principal, los rollups reducen el riesgo de congestión severa en los protocolos de capa 1.

¿Qué es un ZK Rollup?

Los ZK rollups, abreviatura de zero-knowledge proof rollups, aplican un método de verificación exclusivo antes de enviar lotes de transacciones a la blockchain principal. Este procedimiento exige que equipos especializados dentro de la red ZK rollup resuelvan complejos cálculos off-chain antes de transferir el historial de pagos a la cadena principal. Al presentar sus rollups, los procesadores de ZK rollup adjuntan una "prueba de validez", un certificado criptográfico que demuestra la correcta organización y validación del historial de transacciones.

En este sistema, los nodos validadores de la blockchain de capa 1 operan sin ningún "conocimiento" sobre el contenido de los lotes entrantes. Sin embargo, las pruebas de validez certifican criptográficamente que los procesadores ZK rollup han invertido recursos computacionales significativos para verificar estas transacciones. Es comparable a un sello real en una carta oficial: así como el destinatario comprueba la autenticidad del sello antes de aceptar el contenido, las blockchains de capa 1 verifican la prueba de validez antes de registrar los datos de pago en el libro contable distribuido.

¿Cómo funciona un ZK Rollup?

Los ZK rollups funcionan siguiendo principios similares al mecanismo proof-of-work de Bitcoin. Bajo el modelo PoW, los mineros emplean equipos de alto rendimiento para resolver complejos rompecabezas algorítmicos a intervalos regulares, creando una barrera computacional que impide la manipulación maliciosa del historial de la blockchain. Del mismo modo, los procesadores en redes ZK rollup ejecutan cálculos criptográficos avanzados para generar pruebas de validez de sus lotes de transacciones.

La diferencia clave entre los ZK rollups y las blockchains PoW estriba en el lugar donde se realiza el cálculo. Los ZK rollups hacen sus validaciones fuera de la red principal, lo que reduce de forma considerable la carga computacional sobre la cadena principal. Además, comprimen todos los datos de las transacciones fuera de la cadena antes de transmitirlos a la blockchain principal mediante smart contracts. Aunque su arquitectura difiere, la metodología de verificación en ambos modelos exige una prueba computacional de trabajo.

ZK Rollups frente a Optimistic Rollups

Los optimistic rollups constituyen una alternativa de escalado de capa 2 que también procesa transacciones fuera de la cadena antes de remitirlas a blockchains de capa 1. Sin embargo, la diferencia esencial entre ZK rollups y optimistic rollups reside en su enfoque de verificación. Los optimistic rollups no adjuntan pruebas de validez a los datos de transacción, sino que operan bajo la premisa de que todos los registros enviados son legítimos, de ahí su carácter "optimista".

Esto plantea una cuestión relevante: si los optimistic rollups no filtran previamente las transacciones, ¿cómo generan confianza los validadores de capa 1? Aunque los procedimientos varían según la implementación, todos dependen de "pruebas de fraude" en vez de "pruebas de validez". La suposición optimista de inocencia no excluye la supervisión: los nodos vigilan activamente posibles irregularidades. Si un nodo detecta anomalías, marca la transacción sospechosa para revisión interna. Los historiales no se publican en la blockchain principal hasta superar la revisión sin cargos comprobados de fraude.

Los protocolos de optimistic rollup ofrecen incentivos económicos y sanciones para desalentar conductas maliciosas. Por ejemplo, normalmente los nodos deben depositar criptomonedas como "bond" para enviar nuevas transacciones o solicitar pruebas de fraude. Si el sistema de capa 2 determina que una transacción es inválida, la garantía depositada se transfiere del infractor al denunciante.

Los optimistic rollups procesan transacciones más lentamente que los ZK rollups porque los lotes no pueden publicarse hasta finalizar el proceso de prueba de fraude. En ocasiones, los usuarios pueden esperar más de una semana para que sus transacciones de optimistic rollup se confirmen en la blockchain principal, aunque no haya incidencias. Sin embargo, los optimistic rollups muestran mayor versatilidad en el ecosistema cripto que los ZK rollups, gracias a sus menores exigencias computacionales. Al presumir la validez de las transacciones, no requieren invertir tanto tiempo ni recursos en generar pruebas de validez para cada operación.

Ventajas y desventajas de los ZK Rollups

Los ZK rollups suponen un avance tecnológico notable en el escalado de blockchains, aunque presentan ciertas contrapartidas que traders y desarrolladores deben valorar detenidamente al analizar sus implementaciones.

Ventajas de los ZK Rollups

La seguridad máxima constituye su principal ventaja. A diferencia de los optimistic rollups, que dependen de incentivos económicos y mecanismos de teoría de juegos, los ZK rollups no precisan tales esquemas para validar transacciones. La exigencia de las pruebas de validez en sistemas ZK rollup asegura que los participantes siempre remiten datos preseleccionados y verificados criptográficamente a la blockchain de capa 1.

Las bajas comisiones de red son otro beneficio destacado. La tecnología ZK rollup comprime miles de transacciones en un espacio mínimo dentro de la blockchain de capa 1. Esta optimización del almacenamiento en redes como Ethereum reduce de forma sustancial el coste del procesamiento de transacciones.

Un mayor rendimiento permite a blockchains como Ethereum procesar volúmenes mucho más altos de transacciones en menos tiempo gracias a los ZK rollups. Además, los ZK rollups descargan los procesos de validación intensivos de la cadena principal, disminuyendo significativamente el riesgo de congestión.

Desventajas de los ZK Rollups

Pese a sus ventajas, los ZK rollups no resultan tan rentables como ciertas alternativas. Aunque son más económicos que operar en la capa 1, exigen más potencia computacional que opciones como los optimistic rollups, por lo que las comisiones suelen ser algo superiores respecto a otras soluciones de capa 2.

Su integración con programas avanzados es más compleja. Debido a la elevada precisión técnica y complejidad, los ZK rollups son menos flexibles que alternativas como los optimistic rollups. Para los desarrolladores, suele ser más sencillo migrar dApps de Ethereum a plataformas con optimistic rollup que adaptar sus proyectos a los requisitos de un sistema ZK rollup.

Los altos requisitos de hardware para los procesadores ZK rollup pueden derivar en riesgos de centralización. Como la exigencia computacional y de hardware para participar como procesador es elevada, menos actores se unen a estas redes frente a los optimistic rollups, lo que puede suscitar inquietudes sobre la centralización.

Ejemplos de proyectos ZK Rollup

A medida que la tecnología ZK rollup evoluciona, varios proyectos han emergido como referentes en el sector. Al evaluar implementaciones de ZK rollup, traders y desarrolladores suelen analizar los tokens y plataformas asociados a las principales soluciones de capa 2 basadas en esta tecnología.

Polygon, anteriormente Matic Network, es una solución integral de escalado de capa 2 en Ethereum con un completo conjunto de herramientas para desarrolladores. Aunque en un principio destacó por su sidechain proof-of-stake, actualmente la plataforma ofrece una solución zkEVM que aporta las ventajas de seguridad y velocidad de los ZK rollups a todo el ecosistema Ethereum.

StarkWare Industries ha desarrollado dos soluciones ZK rollup para el entorno Ethereum: StarkEx y StarkNet. StarkEx es una plataforma permissioned de software como servicio que facilita la integración de ZK rollups en proyectos de aplicaciones descentralizadas. Por su parte, StarkNet es una solución permissionless que cualquier desarrollador de dApps puede emplear para implementar ZK rollups en sus creaciones.

Immutable X es una solución de escalado de capa 2 para Ethereum orientada específicamente a gaming en blockchain y compraventa de tokens no fungibles mediante tecnología ZK rollup. Títulos populares como "Gods Unchained" e "Illuvium" utilizan el sistema ZK rollup de Immutable X para ofrecer la seguridad de la red descentralizada de Ethereum junto a transacciones más rápidas y comisiones inferiores.

Conclusión

Los ZK rollups suponen un cambio de paradigma en la tecnología de escalado blockchain, aportando una solución eficaz a los desafíos de escalabilidad de Ethereum sin renunciar a la seguridad y descentralización. Al combinar cálculos off-chain con pruebas criptográficas de validez, los ZK rollups permiten procesar transacciones mucho más rápido, con mayor capacidad y menores comisiones que en operaciones de capa 1. Aunque presentan ciertos desafíos, como mayores exigencias computacionales y mayor complejidad de integración frente a los optimistic rollups, su modelo de seguridad y eficiencia sitúa a los ZK rollups como la base más prometedora para el futuro de Web3. Con la maduración de la tecnología y la continua mejora de proyectos líderes como Polygon, StarkWare e Immutable X, esta innovadora solución de capa 2 está llamada a convertirse en un pilar central del ecosistema blockchain y, posiblemente, en la opción de escalado dominante para Ethereum y otros entornos.

FAQ

¿Qué es un zk rollup?

Un zk rollup es una solución de escalado de capa 2 que emplea pruebas de conocimiento cero para procesar transacciones fuera de la cadena, heredando la seguridad de la blockchain principal y reduciendo costes, con inmediatez en la confirmación.

¿Qué significa zk?

zk corresponde a Zero-Knowledge. Es la forma abreviada de zk-SNARK (Zero-Knowledge Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge), una tecnología de pruebas criptográficas.

¿Cuáles son los beneficios de un ZK rollup?

Los ZK rollups ofrecen procesamiento veloz, bajas comisiones de gas, alta escalabilidad, mayor seguridad y mejor interoperabilidad para las redes blockchain.

¿Cuál es la diferencia entre los optimistic rollups y los ZK rollups?

Los optimistic rollups presuponen la validez de las transacciones salvo prueba en contrario, mientras que los ZK rollups emplean pruebas de conocimiento cero para acreditar la validez, mejorando la privacidad y la seguridad.