Interpipe: Conectando Blockchains con Canales de Estado

La tecnología blockchain ha cambiado la forma en la que manejamos las transacciones. Ofrece una manera segura de registrar y verificar transacciones sin necesidad de una autoridad central. A medida que la tecnología blockchain crece, están surgiendo muchos tipos diferentes de blockchains, cada una sirviendo para diferentes propósitos, desde criptomonedas hasta salud y gestión de la cadena de suministro. Sin embargo, estas blockchains a menudo permanecen aisladas, lo que hace difícil transferir información y valor entre ellas. Se ha desarrollado la tecnología cross-chain para ayudar a diferentes blockchains a comunicarse entre sí, lo cual es crucial para un internet descentralizado más interconectado.

#Tecnología Cross-chain

La tecnología cross-chain permite que diferentes blockchains trabajen juntas. Hay dos tipos principales de esquemas cross-chain: los que no son basados en relay y los que son basados en relay. Los esquemas no basados en relay dependen de componentes externos para operar, como intercambios y swaps atómicos. Estos métodos son limitados porque no permiten interacciones complejas debido a la falta de transferencia de información del estado entre blockchains.

Por otro lado, los esquemas basados en relay permiten que las blockchains compartan su información de estado usando un grupo de nodos relay. Esta compartición permite que las blockchains verifiquen transacciones entre sí, lo que lleva a operaciones más complejas. Plataformas populares como Polkadot y Cosmos utilizan esquemas basados en relay para manejar transacciones cross-chain.

A pesar de sus ventajas, estas plataformas cross-chain han encontrado problemas de escalabilidad a medida que crece el número de usuarios. Con más gente usando plataformas cross-chain, las transacciones diarias pueden exceder la capacidad de las blockchains involucradas.

#Canales de Estado

Los canales de estado son una solución a los problemas de escalabilidad que surgen dentro de una sola blockchain. Permiten que múltiples transacciones ocurran fuera de la cadena, reduciendo la carga sobre la blockchain mientras mantienen la seguridad de la verificación en la cadena. Los investigadores ahora están explorando el potencial de los canales de estado para interacciones cross-chain, moviendo la mayoría de las transacciones a estos canales para aliviar la presión sobre las blockchains principales.

Actualmente, solo hay unos pocos diseños que se enfocan en canales de estado cross-chain. Generalmente requieren que partes de confianza manejen las operaciones, lo que puede crear vulnerabilidades. Para abordar esto, se necesita un enfoque distribuido para los canales de estado cross-chain, pero hay dos desafíos que hay que resolver:

1. Operación Consistente: Las blockchains deben sincronizar su información de estado para asegurar que operen de manera consistente dentro de un canal cross-chain. La mayoría de los métodos existentes usan sincronización no en tiempo real, lo que puede crear riesgos de seguridad.

2. Verificación Escalable: Los usuarios necesitan una forma de verificar transacciones entre cadenas de manera eficiente. Los métodos actuales a menudo tratan con transacciones individuales en lugar de manejar escalas más grandes, lo que puede ser costoso en términos de recursos.

#Presentando Interpipe

Interpipe es un esquema de canal de estado cross-chain distribuido. Introduce un método de Sincronización en tiempo real para asegurar que dos blockchains se mantengan actualizadas con la información de estado de cada una. Con esta sincronización en su lugar, las transacciones pueden ser registradas de manera consistente en ambas cadenas. Además, Interpipe incorpora un esquema de prueba de transacciones por lotes basado en tecnología recursiva para verificar transacciones entre cadenas de manera eficiente.

#Sincronización en Tiempo Real

Para lograr operaciones consistentes entre dos blockchains, Interpipe emplea un método de sincronización cross-chain en tiempo real. Esto implica una estrategia de extracción de estado que recupera regularmente el último estado de una blockchain y genera una prueba que se registra en la otra blockchain. Esta sincronización ocurre continuamente en segundo plano, permitiendo que ambas blockchains mantengan su información de estado actualizada.

#Sincronización de Transacciones

Una vez establecida la sincronización de estado, Interpipe habilita la sincronización de transacciones. Esto significa que una sola transacción puede ser registrada en ambas blockchains mientras se mantiene su consistencia. Hay dos tipos principales de sincronización de transacciones:

1. Sincronización de Transacciones Iniciadas Unilateralmente (UITS): Esto sucede cuando una parte, ya sea de la blockchain izquierda o derecha, inicia una transacción de manera independiente.

2. Sincronización de Transacciones Iniciadas Conjuntamente (JITS): Esto ocurre cuando ambas partes colaboran para registrar una transacción en ambas blockchains.

JITS es más eficiente porque reduce la carga en la cadena relay al permitir la comunicación directa entre las dos blockchains.

#Varias Operaciones en Interpipe

Interpipe soporta varias operaciones que involucran canales de estado cross-chain:

• Operación de Apertura: La operación de apertura ocurre cuando ambas partes publican una transacción para bloquear sus datos en el canal. Esto puede involucrar tokens, activos u otros tipos de información.

• Operación de Actualización: Esto permite a las partes redactar nuevas transacciones e intercambiar firmas para mantener el canal actualizado.

• Operación de Cierre: Hay dos tipos de operaciones de cierre: cierre conjunto, donde ambas partes publican una transacción de cierre juntas, y cierre unilateral, donde una parte intenta cerrar el canal por su cuenta.

• Operación de Disputa: Si una parte intenta cerrar el canal usando una transacción desactualizada, la otra parte puede disputarla. El mecanismo permite que las partes aborden comportamientos maliciosos y aseguren la equidad.

#Análisis de Seguridad

Entender la seguridad de Interpipe es crucial porque las operaciones cross-chain son vulnerables a varios tipos de ataques. Aquí hay algunas amenazas potenciales y maneras de mitigarlas:

1. Hard Forks: En caso de un hard fork, donde una blockchain se divide en dos, una solución sería identificar la cadena principal y proceder solo con operaciones en esa cadena.

2. Ataques de Denegación de Servicio: Si un grupo de nodos relay se ve comprometido, podrían interrumpir la sincronización. Para prevenir esto, Interpipe crea nuevos grupos de relay de manera aleatoria, dificultando que un atacante controle todo.

3. Ataques de Repetición: Añadiendo identificadores únicos a cada transacción, se pueden prevenir operaciones duplicadas.

4. Falsificación: Para protegerse contra la manipulación de datos de bloques, la naturaleza pública de los protocolos blockchain permite detectar fácilmente cualquier discrepancia.

5. Ataques de Eclipse: Los usuarios deben asegurarse de mantener conexiones con nodos honestos para evitar ser engañados por entornos de red falsos.

6. Ataques de Conspiración: La sincronización consistente del estado ayuda a prevenir que las partes creen transacciones falsas.

7. No Cooperación: Si una parte no coopera, el sistema volverá a un método más simple para asegurar que las transacciones aún se procesen, garantizando que las operaciones puedan continuar.

#Experimentación y Evaluación

Se construyó un prototipo de Interpipe para evaluar su rendimiento. El sistema incluye una cadena relay y dos parachains, cada una operando bajo condiciones controladas. Se puso un enfoque en la eficiencia de generación de pruebas y el tiempo que toma completar operaciones dentro del canal de estado cross-chain.

#Eficiencia en la Generación de Pruebas

Interpipe usa tecnología recursiva para generar pruebas de manera más eficiente que los sistemas existentes. Mientras que los sistemas anteriores tenían que recalcular pruebas para cada ronda, Interpipe mantiene un rendimiento consistente evitando recalcular datos de rondas previas.

#Costos de Tiempo de Operación

Interpipe fue evaluado en los costos de tiempo de varias operaciones. Se encontró que, aunque las operaciones de apertura, cierre y disputa tardan más que operaciones similares dentro de una sola cadena, la operación de actualización se mantiene eficiente. Esta eficiencia podría hacer que los canales de estado cross-chain sean casi tan efectivos como los canales tradicionales en muchos escenarios.

#Conclusión

Interpipe es un nuevo enfoque para gestionar canales de estado cross-chain asegurando que dos blockchains puedan operar consistentemente y verificar transacciones de manera eficiente. Al emplear métodos de sincronización en tiempo real junto con pruebas de transacciones por lotes, el sistema puede satisfacer las crecientes demandas de los usuarios mientras mantiene la seguridad. Interpipe no solo proporciona las herramientas necesarias para abrir, actualizar, cerrar y disputar transacciones dentro de canales de estado cross-chain, sino que también muestra resultados prometedores en pruebas de rendimiento, indicando que puede funcionar casi tan eficientemente como los métodos existentes.

A medida que la tecnología blockchain continúa evolucionando, soluciones como Interpipe jugarán un papel vital en permitir que diversas redes blockchain trabajen juntas sin problemas.