Profundiza en Shardeum: la primera cadena de bloques de capa uno con escalado automático mediante fragmentación dinámica

En este episodio, el director técnico de Shardeum, Srinivasan Parthasarathy, compartió cómo Shardeum construye una cadena de bloques de primera capa autoescalable a través de la fragmentación de estado dinámica y un modelo de transacciones sin bloque. Esta arquitectura logra escalabilidad lineal, manteniendo al mismo tiempo un umbral bajo en los requisitos de nodos, ofreciendo un equilibrio único entre rendimiento y descentralización.

También discutió las lecciones aprendidas de la operación de la red de prueba, los descubrimientos clave de recompensas por vulnerabilidades y los métodos de seguridad de la red, incluyendo la Prueba de Quorum (proof of quorum) personalizada que rota la responsabilidad de los nodos cada 60 segundos. Como un proyecto de código abierto y impulsado por la comunidad, Shardeum tiene previsto lanzar su red principal el 5 de mayo, y posteriormente apoyará de manera gradual contratos inteligentes y programas de incentivos.

La transcripción de audio fue completada por GPT y puede contener errores. Por favor, escucha el podcast completo:

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Introducción y descripción general de Shardeum

Ehan: Bienvenidos al podcast Wu Say No Crypto. Hoy, estamos emocionados de tener a Srinivasan, CTO de Shardeum. Bienvenido, por favor preséntate a ti mismo y a Shardeum.

Srinivasan: Sí, hola a todos, soy Srinivasan. Soy el director técnico de Shardeum. En Shardeum, estamos construyendo la primera cadena de bloques de capa uno que se escala automáticamente en el mundo, y estoy muy contento de estar aquí.

Mi viaje en la cadena de bloques comenzó en 2016. En 2017, construí mi primer mercado de NFT. Desde entonces, he trabajado en múltiples lugares y he construido muchos productos relacionados con Web3. Fui vicepresidente de ingeniería en DraftKings, ayudando a construir la infraestructura de cadena de bloques de su producto insignia. Recientemente, he estado trabajando en una empresa llamada Six, donde vendemos tokens de NFT que representan derechos sobre recursos en Estados Unidos.

Ahora en Shardeum, dirijo un excelente equipo que se centra en construir esta innovadora cadena de bloques de primera capa con autoescala.

¿Cómo puede Shardeum escalar manteniendo un bajo umbral de acceso a los nodos?

Ehan: Shardeum afirma ser la primera capa de escalado automático. ¿Cómo logra su arquitectura un alto rendimiento de transacciones mientras mantiene accesibles los requisitos de los nodos?

Srinivasan: Creo que sería útil usar una analogía visual para explicar cómo funciona la Cadena de bloques y cuáles son las diferencias de Shardeum — ¿sería eso posible?

Una buena manera de pensar en una cadena de bloques basada en eventos es pensar en ella como una hoja de cálculo con filas y columnas. Cada fila representa un bloque, mientras que cada celda es una transacción. Esta hoja de cálculo está abierta a cualquier persona y es transparente, pero solo puede ser escrita por una persona a la vez, específicamente, solo una persona puede escribir una nueva fila a la vez. En la mayoría de las cadenas de bloques, la pregunta clave es: ¿quién tiene la autoridad para escribir en la siguiente línea? La esencia de todos los protocolos de consenso es determinar quién puede escribir esta línea.

Ahora, imagina que esta hoja de cálculo tiene mil millones de filas y un solo proceso para administrarlo todo. A medida que el número de filas aumente de mil millones a dos mil millones y a diez mil millones, se volverá más lento y menos escalable. Pero, ¿y si no se trata de una tabla enorme, sino de 1000 pestañas, como Google Sheets? Puede asignar datos a estas pestañas a través de un algoritmo de agrupación de letras, por lo que distribuirá conjuntos de datos más pequeños en muchas tablas. Así es básicamente como funciona la fragmentación, y eso es lo que hace Shardeum.

Pero Shardeum va un paso más allá. No somos un número fijo de bloques — por ejemplo, 1000 — sino que los ajustamos dinámicamente en tiempo de ejecución. Al principio, podrías tener solo 10 bloques, pero a medida que aumenta el volumen de transacciones, puedes expandirte a 200, 1000 o más bloques. Cuando el volumen de transacciones disminuye, también puedes reducirlo de nuevo. Esto se llama fragmentación de estado dinámica, y es lo que nos permite escalar automáticamente.

Hay una diferencia más importante. La mayoría de las cadenas de bloques operan en torno al concepto de "bloques", lo que significa que el escritor tiene que escribir una línea completa en la analogía de nuestra hoja de cálculo. Esto permite a la persona que escribe la línea ver las transacciones pendientes, lo que permite manipularlas, por ejemplo, reordenándolas.

Shardeum no depende del concepto de Bloquear. En cambio, manejamos las transacciones en su forma más pura. La unidad mínima que ejecutamos es una celda en la fila. No necesitamos escribir toda la fila de una vez. Aunque para ser compatibles con EVM, simulamos externamente Bloquear — — para que los clientes JSON-RPC sepan cómo interactuar con nosotros — — pero internamente, realmente no estamos limitados por esta estructura.

Esta arquitectura nos permite modificar celdas individuales, en lugar de toda la fila, fragmentar y redistribuir dinámicamente la carga de trabajo según el volumen de transacciones, y escalar horizontalmente con un nivel mínimo de cuellos de botella en el rendimiento. Este es un desafío técnico difícil de resolver, pero es precisamente esto lo que hace que Shardeum sea diferente.

Ehan: Entonces, ¿cuáles son las compensaciones de este diseño de expansión automática?

Srinivasan: La compensación evidente es que este diseño introduce un nivel más alto de comunicación entre los nodos. En una cadena de bloques tradicional, cada nodo de validación mantiene una copia completa del estado de la cadena de bloques — en nuestra analogía anterior, básicamente es toda la hoja de cálculo. Esto significa que cada nodo necesita una gran cantidad de capacidad de procesamiento y almacenamiento.

En Shardeum, debido a que dividimos los datos en fragmentos más pequeños —o pestañas— cada nodo solo necesita procesar una pequeña parte, como una de las 1000 pestañas. Esto reduce significativamente los requisitos de cálculo y almacenamiento de cada nodo, haciéndolo más accesible. Sin embargo, la desventaja es que cada nodo ahora solo puede ver una parte del estado general. Es como si solo pudiera acceder a la parte "A" del directorio telefónico.

Por lo tanto, cuando un nodo necesita datos fuera de su segmento asignado, debe primero determinar qué nodo posee los datos requeridos y luego solicitarle los datos. Esto introduce una capa de comunicación entre nodos, lo que complica las cosas.

A pesar de esto, resolvimos este desafío mediante un protocolo de comunicación personalizado, lo que permite a los nodos localizar y compartir datos de manera eficiente. Sí, esto aumentó la complejidad, pero la recompensa es enorme — Shardeum puede escalar casi linealmente la capacidad de transacciones simplemente agregando más nodos.

Por lo tanto, aunque la comunicación entre nodos en un proceso de descentralización es un desafío técnico difícil — y aún no se ha resuelto completamente en otros sistemas — creemos que hemos descifrado un modelo escalable que hace de Shardeum una cadena de bloques de primera capa realmente única.

¿Qué se aprendió de la red de pruebas de incentivos?

Ehan: ¿Cuáles son las ideas clave que han obtenido al operar una red de pruebas de incentivos verdaderamente descentralizada y a gran escala?

Srinivasan: Sí, esta es una buena pregunta. Hemos ejecutado cuatro redes de prueba incentivadas, y el nivel de participación es increíble — las personas están casi en todo el mundo ejecutando nodos. En nuestra página principal dice "Descentralización para todos", y realmente pensamos así. Queremos construir un sistema que no solo permita a las personas en países desarrollados con hardware costoso participar, sino que también permita a cualquiera — incluso a aquellos con recursos limitados — iniciar un nodo.

Este método ayuda a promover la descentralización, al mismo tiempo que mejora la seguridad de la red. Por lo tanto, una de las experiencias clave que obtuvimos de nuestra red de prueba de incentivos es cómo hacer que los nodos participen de manera verdaderamente global y accesible. Debemos averiguar cómo comunicar claramente los requisitos de los nodos, los pasos de entrada, cómo funciona la apuesta y el desalojo, así como crear una experiencia de usuario que haga que estos procesos sean intuitivos y fáciles de entender.

Muchas mejoras en la experiencia del usuario provienen directamente de la observación de la interacción de las personas con la red de pruebas. Hemos aprendido qué tipo de interfaz funciona mejor y qué aspectos pueden causar confusión. Además de la experiencia del usuario, también hemos utilizado la red de pruebas para identificar y reparar múltiples problemas de seguridad.

Otra idea principal es sobre la coordinación de la red. Cuando tienes muchos nodos, y cada nodo tiene solo parte de los datos, necesitas un protocolo sólido para llegar a un consenso — especialmente porque no controlamos ningún nodo. Alguien podría iniciar un nodo en Fuzhou, otro en Siberia, y otro en India — todos ellos necesitan llegar a un consenso en un entorno de descentralización. Puedes imaginar que hay un nodo en Siberia y otro nodo en India — ambos necesitan llegar a un consenso en un entorno descentralizado. Asegurar que esta coordinación pueda llevarse a cabo en tiempo real sin control centralizado es un enorme desafío técnico. Pero resolver este problema es la clave de lo que hace única a Shardeum.

¿Cuáles son las vulnerabilidades clave encontradas en el programa de recompensas por vulnerabilidades?

Ehan: ¿Puedes compartir cuál fue la vulnerabilidad más crítica que encontraste en el programa de recompensas por vulnerabilidades y cómo la solucionaron?

Srinivasan: Claro que sí. Hemos llevado a cabo múltiples programas de recompensas por vulnerabilidades y algunos de los problemas encontrados son bastante únicos. Primero, todo lo que hacemos es de código abierto, por lo que todas las correcciones y cambios son visibles públicamente. Cualquiera puede acceder a nuestro repositorio de GitHub para ver las modificaciones específicas que hemos realizado para apoyar la red.

Dicho esto, en estos planes hemos encontrado algunos problemas importantes. Algunos de estos problemas están relacionados con cómo firmamos las transacciones — por ejemplo, elegir el hash incorrecto o inconsistencias en el proceso de firma. Estas vulnerabilidades pueden conllevar riesgos, como ataques de repetición, donde las transacciones de la red de pruebas podrían ser reproducidas en la red principal. Por lo tanto, debemos analizar y corregir cuidadosamente todas estas vulnerabilidades.

El programa de recompensas por vulnerabilidades es de gran valor para nosotros. Hemos identificado una gran cantidad de problemas, especialmente en características de la capa de protocolo como el soporte para múltiples firmas, los cuales hemos implementado directamente en la capa de protocolo. Los hackers éticos nos han ayudado a realizar pruebas rigurosas de estas funciones, y sus comentarios han contribuido a mejoras clave en la seguridad.

Todas estas correcciones ya se han integrado en nuestra próxima versión de la red principal, que está programada para lanzarse el 5 de mayo.

¿Cómo manejarán los problemas de seguridad después del lanzamiento de la red principal?

Ehan: ¿Qué medidas tomará Shardeum para la monitorización continua de seguridad y la mitigación de amenazas después del lanzamiento de la red principal?

Srinivasan: Hemos adoptado un enfoque multicapa. Contamos con un equipo de seguridad interno dedicado, enfocado en monitorear la salud del sistema y evaluar posibles vectores de ataque.

También hemos establecido y seguimos desarrollando un sistema integral de telemetría y observabilidad que nos permite entender en tiempo real lo que sucede en la red. Esto nos permite detectar anomalías, rastrear el comportamiento del sistema y responder de manera oportuna a las amenazas.

Aunque ya hemos establecido este sistema, seguiremos mejorándolo a medida que nos acerquemos al lanzamiento de la red principal. De hecho, estamos construyendo desde cero un marco completo de telemetría abierta para garantizar que la red siga siendo segura a medida que se expande.

¿En qué se diferencia su capa RPC de otras cadenas EVM?

Ehan: ¿Cuáles son las diferencias en rendimiento, escalabilidad o fiabilidad de la capa RPC de Shardeum en comparación con otras cadenas compatibles con EVM típicas?

Srinivasan: Esa es una buena pregunta. Como mencioné anteriormente, usando la analogía de la hoja de cálculo, la mayoría de las cadenas compatibles con EVM tratan todo el estado de la cadena de bloques como una hoja de cálculo gigante, y cada nodo mantiene datos completos. Por el contrario, Shardeum divide esta hoja de cálculo en varios fragmentos o etiquetas, cada uno de los cuales es administrado por un subconjunto de nodos.

Cada proceso es responsable de una o más etiquetas específicas — por ejemplo, la etiqueta 33 — y esta asignación es dinámica. Shardeum opera en un ciclo interno de 60 segundos. Al final de cada ciclo, el sistema rota los nodos: puede reemplazar cinco nodos activos por cinco nuevos nodos de un total de mil activos, seleccionados del grupo de espera según ciertos criterios (como el tiempo de inactividad). Luego, el sistema redistribuye las responsabilidades — así que un nodo que acaba de entrar puede de repente ser responsable de las etiquetas 33 y 37, sin saberlo previamente, ni saber qué otros nodos comparten esas responsabilidades.

Este mecanismo mejora significativamente la seguridad. La aleatoriedad y la rotación hacen que sea extremadamente difícil atacar o influir en partes específicas de la red. Para que cualquier transacción se confirme finalmente, debe haber una supermayoría — por ejemplo, 67 de 100 nodos participantes deben estar de acuerdo. Y estos 100 nodos no saben quiénes más están en el grupo, ni cómo fueron seleccionados. Esta incertidumbre ayuda a asegurar la descentralización y la resistencia a la manipulación.

Llamamos a este mecanismo de consenso Proof of Quorum (prueba de quórum). Está estrechamente integrado con nuestra estructura de ciclo de 60 segundos. Para romper la red, un atacante necesita identificar y controlar dos tercios del conjunto de validadores asignados aleatoriamente en un ciclo, lo cual es casi imposible.

Desde el punto de vista del rendimiento, nuestra arquitectura permite una escalabilidad casi lineal. Podemos escalar dinámicamente entre 100 y 10.000 fragmentos (o etiquetas) y reducirlos cuando sea necesario. Esta flexibilidad permite a Shardeum sobresalir en escalabilidad, confiabilidad y seguridad, al tiempo que mantiene la compatibilidad total con EVM a través de nuestra capa RPC.

¿Continuarán con la auditoría y el programa de recompensas por vulnerabilidades?

Ehan: ¿Incluye su estrategia de seguridad auditorías de terceros continuas o un programa de recompensas por vulnerabilidades impulsado por la comunidad?

Srinivasan: Sí, absolutamente. Somos un proyecto de código abierto — todo nuestro repositorio de código está disponible en GitHub — cada decisión técnica que tomamos sigue completamente nuestro compromiso con la descentralización. Somos afortunados de tener una comunidad excelente que nos apoya, y estamos muy agradecidos por ello.

Planeamos continuar trabajando con auditores externos y ejecutar un programa de recompensas por errores impulsado por la comunidad. De hecho, contamos con un equipo dedicado a trabajar con la comunidad para crear productos en torno a Shardeum. Ayudaremos a poner en marcha algunos de estos proyectos, que con el tiempo serán asumidos por la comunidad.

También planeamos organizar hackatones y otros eventos para fomentar la participación activa de la comunidad. Una vez que lancemos la red principal el 5 de mayo, todas estas iniciativas se llevarán a cabo rápidamente. Esperamos que la comunidad desempeñe un papel fundamental en el éxito continuo de Shardeum.

¿Cómo están fortaleciendo la comunidad y el ecosistema?

Ehan: ¿Cómo Shardeum ha construido su comunidad y ecosistema? ¿Cuáles proyectos específicos o incentivos han sido los más efectivos?

Srinivasan: Nuestra comunidad es, de hecho, una de nuestras mayores ventajas. Por ejemplo, en nuestra reciente red de pruebas de incentivos ITN4, contamos con aproximadamente 5,200 validadores participantes a nivel global (de un total de 171,000 en la red de pruebas). Hemos construido una presencia grande y activa en plataformas sociales como Discord y X, y nuestro equipo del ecosistema se dedica por completo a interactuar con esta comunidad y hacerla crecer.

Hemos adoptado un enfoque de desarrollo por fases — primero la funcionalidad de transferencia de tokens, y luego se lanzará el soporte para contratos inteligentes y otras características clave. En cada fase del progreso, nuestra comunidad participará.

También tenemos un equipo dedicado que se enfoca en el diseño y la ejecución de proyectos comunitarios. Esto incluye incentivos, formación inicial, contenido educativo y actividades de colaboración para garantizar que el ecosistema continúe expandiéndose de manera sostenible y descentralizada.

¿Qué proyectos se están construyendo actualmente en Shardeum?

Ehan: Entonces, ¿qué tipos de proyectos o aplicaciones se están desarrollando actualmente en Shardeum?

Srinivasan: Esa es una buena pregunta. Como una cadena de bloques de primera capa que se expande automáticamente, Shardeum es especialmente adecuada para aquellos casos de uso donde la escalabilidad y el costo de las transacciones son los principales puntos de atención. Permíteme dar un ejemplo: en mi empresa anterior, vendíamos NFTs que representaban recursos reales (como caballos) por 1,200 dólares. En ese momento, las tarifas de gas de Ethereum eran de aproximadamente 200 dólares por transacción. Agregar un 20% de tarifa sobre el precio de compra no tenía sentido — esto simplemente no es sostenible.

Y en Shardeum, gracias a que hemos logrado una expansión lineal, nuestros costos de gas se mantienen bajos y estables, independientemente de si la red está congestionada o no — incluso cuando se lanza una moneda meme en la cadena. Esto hace que la plataforma sea muy adecuada para aplicaciones financieras y de finanzas descentralizadas que son sensibles a los costos.

Debido a que Shardeum es compatible con EVM, los desarrolladores pueden implementar contratos inteligentes basados en Solidity con el mínimo esfuerzo. Cualquier contrato que se ejecute en otras cadenas EVM se puede migrar fácilmente. Esto significa que heredamos el enorme efecto de red del ecosistema EVM — diez años de herramientas, conocimiento de desarrolladores e infraestructura.

Por lo tanto, aunque ya hemos anticipado que los proyectos de Descentralización financiera y NFT migrarán a Shardeum, creo que... estructura.

A pesar de que ya anticipamos que los proyectos de finanzas descentralizadas (DeFi) y tokens no fungibles (NFT) migrarán a Shardeum, creo que la comunidad nos sorprenderá de maneras inesperadas. Una vez que se inicie la red principal, espero ver una oleada de aplicaciones innovadoras que aprovecharán al máximo la compatibilidad EVM de Shardeum, sus bajos costos, su rendimiento confiable y su escalabilidad dinámica.

¿Cómo se utilizarán los tokens para la apuesta y la gobernanza?

Ehan: ¿Cómo se aplicará el token de Shardeum en la participación, gobernanza o incentivos de la red?

Srinivasan: Todavía estamos finalizando los detalles específicos de la gobernanza, y la información relevante se publicará pronto. Es decir, nuestro principio fundamental es la completa Descentralización — cualquier persona que posea una pequeña cantidad de tokens Shardeum puede ejecutar un Nodo. Estos tokens estarán disponibles en nuestra venta de tokens.

En términos de incentivos, el mecanismo de recompensa se basa en el tiempo que los nodos participan en el "conjunto activo", que es el grupo de nodos que participan actualmente en el consenso. Cuando se inicia un nodo, primero se une al "grupo en espera". Cada 60 segundos, en cada época de nuestro reloj interno, rotamos los nodos de un subconjunto del conjunto activo e incorporamos nuevos nodos del grupo de espera. Una vez que un nodo entra en un conjunto activo, comienza a ganar recompensas.

Las recompensas son proporcionales al tiempo que un nodo ha estado activo participando en las tareas de la red, incluida la validación de transacciones, la firma de bloques y el mantenimiento de la seguridad de la red. El rendimiento anterior también se tiene en cuenta al seleccionar los nodos. Aquellos nodos que coinciden con las expectativas (tiempo en línea, capacidad de respuesta, comportamiento correcto) tienen más probabilidades de permanecer en el conjunto activo durante más tiempo y, por lo tanto, obtener más recompensas.

No penalizaremos a los nodos de bajo rendimiento, pero si un nodo no cumple con los estándares de rendimiento, será sustituido más rápidamente del conjunto activo, reduciendo su capacidad para obtener recompensas. Esta es una forma más suave y basada en incentivos para guiar el comportamiento, en lugar de una penalización directa.

Todavía se están resolviendo, y se anunciarán más detalles sobre la gobernanza y las recompensas antes del lanzamiento de la red principal. Esté atento a nuestro sitio web para obtener actualizaciones.

¿Cómo aseguran la transparencia y la independencia?

Ehan: ¿Cómo asegura Shardeum la transparencia operativa y la independencia de gobernanza?

Srinivasan: Esa es una gran pregunta. Como mencioné anteriormente, Shardeum es un proyecto completamente de código abierto. Todo lo que hacemos es público, es como trabajar en una pecera. Todo nuestro código está disponible en GitHub, y cualquiera puede ver cómo funciona nuestro sistema.

Puedes consultar nuestro mecanismo de consenso, el algoritmo utilizado para la selección de nodos y la distribución de recompensas, así como cada aspecto del protocolo. La evaluación del rendimiento de los nodos y la lógica detrás de las decisiones de escalabilidad de la red son completamente transparentes.

Después del lanzamiento de la red principal, no tendremos ningún control centralizado sobre quién puede iniciar un nodo o dónde se puede iniciar un nodo. El diseño de esta red está destinado a adaptarse a un entorno de descentralización, manejando dinámicamente la participación de nodos y el consenso. Esta apertura y la falta de autoridad central son la base del compromiso de Shardeum con la transparencia y la independencia.

¿Cuándo se lanzará la red principal y por qué es esto tan importante?

Ehan: ¿Puedes compartir la fecha de inicio de la mainnet anunciada recientemente y qué significa este hito para Shardeum?

Srinivasan: Nuestra red principal se lanzará el 5 de mayo, lo que representa un hito importante para Shardeum. Esta red ha estado en desarrollo durante un tiempo, y tenemos un equipo excepcional trabajando en ello.

La importancia de este lanzamiento radica en la complejidad que hemos construido. La expansión automática de la Cadena de bloques de nivel uno, así como el diseño de un nuevo protocolo de transacciones, son trabajos técnicos muy desafiantes — — esto requiere tiempo y un profundo conocimiento especializado.

Creemos que ahora es el mejor momento para que Shardeum entre en la siguiente fase. El lanzamiento de la red principal se llevará a cabo en fases, y la primera fase comenzará el 5 de mayo. A partir de entonces, introduciremos gradualmente más funciones orientadas a la comunidad, continuaremos mejorando el rendimiento y haremos que el sistema sea más escalable y accesible para los usuarios de todo el mundo.

¿Cómo atraerán y desarrollarán una base de contribuyentes?

Ehan: ¿Qué estrategias tienen para promover el crecimiento de la comunidad y la participación de contribuyentes significativos?

Srinivasan: Si entiendo correctamente tu pregunta, como mencioné antes, tenemos un equipo dedicado que trabaja estrechamente con la comunidad, guiando el contenido que se construye y cómo se publica. Hemos visto una enorme participación en la red de prueba de incentivos del pasado, y quiero agradecer a todos los amigos que participaron.

Nuestro equipo comunitario colabora activamente con socios y contribuyentes, y esperamos que este nivel de participación aumente significativamente después del lanzamiento de la red principal. Esperamos seguir construyendo junto con la comunidad.

Ehan: ¿Hay algo más que quieras compartir con nuestra audiencia?

Srinivasan: Sí — — gracias a todos por su gran apoyo. Sus comentarios y participación durante el período de la red de prueba han sido fundamentales para asegurarnos de que la red sea segura y para dar forma a Shardeum. Visiten shardium.org para obtener las últimas novedades, agradecemos mucho su apoyo continuo.

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