Polkadot, una solución que busca desarrollar una infraestructura de interoperabilidad entre blockchains. El objetivo es eliminar la necesidad de terceras partes confiables para intercambiar dos criptomonedas de dos blockchains diferentes.
LA CREACIÓN DE POLKADOT
El origen de este proyecto nos lleva a conocer a una de las principales figuras del mundo cripto, Gavin Wood. Wood es un conocido desarrollador de tecnología blockchain que formó parte del equipo de desarrollo de Ethereum. De hecho, Wood tuvo el cargo de desarrollador principal de Ethereum, estando al mismo nivel que Vitalik Buterin. Una situación que denota su conocimiento y trabajo dentro de este proyecto. Es gracias al trabajo de Wood, que Ethereum cuenta con el poderoso lenguaje de programación Solidity, el cual fue creado por su persona.
La idea de Wood era comenzar un proyecto blockchain capaz de superar las debilidades de Ethereum. En especial, su escalabilidad y habilitar nuevas estructuras de funcionamiento cross-chain o entre cadenas.
En octubre de 2016, presentó al mundo la primera versión del whitepaper de Polkadot. Con esto daba comienzo este interesante proyecto, en el que también estaba participando el desarrollador Marek Kotewicz.
Gavin Wood, comenzó este proyecto contando inicialmente con el apoyo económico de su empresa Parity y la Web3 Foundation, que también ayudó a crear. Si bien, Parity y Web3 Foundation son referentes dentro del mundo Ethereum, su participación en la financiación de Polkadot es vital.
Sin embargo, los recursos de ambas empresas eran limitados debido a que estaban centradas en Ethereum. Esto llevó a la realización de una Oferta Inicial de Monedas (ICO) que se realizó desde el 15 hasta el 27 de octubre de 2017. El éxito de la ICO fue extraordinario, logrando recaudar 143 millones de dólares para el desarrollo de este proyecto.
Sin embargo, poco tiempo después, este éxito se vería puesto en grave riesgo. Un hackeo haría que Parity perdiera más de 90 millones de dólares dentro de la red de Ethereum. Con sus ingresos severamente disminuidos, se replanteo la ruta de trabajo y Gavin Wood dejó en claro que el trabajo de Polkadot seguiría. Esto gracias a que había dinero suficiente para que el proyecto tuviera éxito y se respetaran las condiciones de la ICO.
CÓMO FUNCIONA
Polkadot se diseñó teniendo en mente un funcionamiento de redes heterogéneas, que podían interconectarse. De esta forma, Polkadot podría cumplir con dos funciones bien definidas:
- Como una cadena de transmisión y procesamiento de datos. Una funcionalidad que le permite recibir información de otras cadenas, procesar dicha información y enviarla de vuelta a la cadena de origen. Esta primera opción, permite que Polkadot se convierta en una capa de escalabilidad para cualquier otra blockchain que lo necesite.
- Funcionamiento independiente creando sus propias cadenas. Es decir, crear cadenas con sus propias capacidades, como el caso de compatibilidad para ejecutar smart contracts o tokens. Esto permite el funcionamiento nativo de aplicaciones descentralizadas (DApps) y token sobre la red que pueden aprovechar al máximo el potencial de la red.
Este funcionamiento permite que Polkadot pueda brindar una mejor seguridad, escalabilidad mediante sharding y ejecución paralela dentro de la red, lo que incrementa el rendimiento general de la misma. En este punto, es importante destacar la aplicación del sharding dentro de Polkadot. Recordemos que esta técnica informática divide la cadena principal y la red, en varias subcadenas y subredes adjuntas a la misma. De esta forma, cada subcadena tiene su propio historial blockchain, nodos, y toda la infraestructura necesaria para su funcionamiento.
En Polkadot esto es precisamente lo que pasa. Las subcadenas en Polkadot reciben el nombre de parachain, las cuales pueden verse como una sidechain o cadena secundaria, donde se ejecuta una instancia blockchain propia. Es decir, una parachain tiene una blockchain o historial propio, que sostiene su propia existencia de tokens, smart contracts, y nodos. Así, esta parachain tiene su propia capacidad y poder de cálculo propio para atender sus necesidades.
Por otro lado, la Relay Chain, es la cadena principal de Polkadot, y esta existe bajo la unión del historial de todas las parachains que se ejecutan en paralelo dentro de la red Polkadot. Esta organización hace posible que Polkadot pueda ejecutar en paralelo smart contracts, y adicionalmente, permite una escalabilidad superior a las blockchain actuales.
Adicionalmente, esta funcionalidad segmentada también permite la existencia de los Bridges o Puentes, con los cuales las parachains pueden abrir comunicación con otras blockchain (como Ethereum, EOS o Bitcoin) y servir de enlace con las mismas. Como las parachains pueden comunicarse entre sí, esto permite también que distintos Bridges apuntando a otras cadenas puedan comunicarse, sirviendo de canales cross-chain para realizar operaciones entre los mismos. En resumen, con Polkadot y sus Bridges, es posible interconectar Bitcoin y Ethereum (u otras blockchains) a gran velocidad, con costos altamente reducidos sin renunciar a la seguridad en ningún momento.
La red de Polkadot funciona gracias a 4 elementos:
Validadores
La red Polkadot como toda red blockchain, cuenta con un grupo de nodos validadores cuyo trabajo es verificar, validar e informar a la red, sobre la información contenida dentro de cada bloque que forma parte de la blockchain. Dichos bloques provienen de los nominadores, quienes se encargan de crear el bloque candidato que será analizado y validado por los validadores.
Dada la importancia de un validador, y la forma en cómo trabaja Polkadot, esta posición requiere de un hardware potente, gran ancho de banda, una conexión dedicada en exclusiva a su trabajo dentro de la red y, adicional, los validadores de Polkadot deben bloquear tokens DOT con el fin de poder calificar como validadores de la red.
Por otro lado, recuerda que Polkadot es una red con un funcionamiento segmentado en sharding y con capacidad de paralelismo, lo que eleva las exigencias de potencia de cómputo y de conexión.
Nominadores
Los nominadores por su parte, son un tipo de nodo especial cuyo trabajo es crear un vínculo seguro entre los validadores y todo el proceso de funcionamiento de la red. El papel de los nominadores es sencillo: tomar las transacciones de la red, agruparlas y realizar el proceso de generación de metadatos necesarios para que los validadores puedan verificar el mismo e incluirlo dentro del historial de la blockchain de Polkadot.
Sin duda esta función se parece mucho a los mineros del sistema Proof of Work (PoW) o nodos validadores de Proof of Stake (PoS), y su función básicamente es la misma en este sentido.
Adicionalmente, los nominadores emiten a los validadores la estructura de un bloque será examinada por los validadores, quienes tendrán la última palabra en emitirlo y hacerlo parte del historial de Polkadot.
Clasificadores
Este tipo de nodos ayudan a los validadores a mantener un historial completo de la parachain (subcadena de Polkadot) a la que han sido asignados. Su trabajo es mantener en todo momento la información necesaria para crear nuevos bloques dentro de la parachain, los cuales finalmente terminarán en el historial completo de Polkadot. En circunstancias normales, recopilará y ejecutara transacciones para crear un bloque y proporcionarlo, junto con una prueba de conocimiento cero (ZKP), a uno o más validadores actualmente responsables que estén proponiendo un bloque dentro de la parachain.
Pescadores
Dado el funcionamiento en sharding de Polkadot, donde existen diversas subcadenas que forman parte de un historial más completo, se ha creado una infraestructura diseñada para evitar que actores maliciosos puedan hacer trampas. Dicha estructura es mantenida por los pescadores o fisherman. Estos nodos tienen la función de buscar transacciones duplicadas u operaciones ilegales dentro de la red, para evitarlas, a cambio de una recompensa.
El funcionamiento de estas cuatro piezas es lo que permite la orquestación del proceso de generación, verificación, validación y emisión de los bloques dentro de Polkadot y sus parachains. Además, es de destacar que la comunicación entre cada uno de estos elementos (entre las subcadenas y la cadena principal) es completamente asincrónica y paralela, garantizando una alta velocidad de comunicación dentro del sistema.
Consenso
Los elementos que forman parte de la red de Polkadot trabajan al unísono gracias al protocolo de consenso de Polkadot conocido como NPoS o Nominated Proof of Stake. Este protocolo de consenso está pensando como una ligera variación del conocido protocolo de Prueba de Participación (Proof of Stake – PoS).
NPoS se puede comparar con una elección y se inspiró en el método secuencial de Phragmen. Este método se introdujo a finales del siglo XIX para optimizar la elección de un conjunto de un número determinado de personas de un conjunto más grande de candidatos. Así, el objetivo de NPoS es garantizar la descentralización y la representación justa a través de una representación proporcional justificada. Y junto a ello, brindar una alta seguridad a través del máximo apoyo.
La representación justificada proporcional garantiza que los espacios se asignen a los validadores de forma proporcional a sus nominaciones. Por lo tanto, cuantas más nominaciones y, en última instancia, mayor sea la cantidad de tokens que respaldan a un validador, mayor será la probabilidad de que el validador sea elegido para el conjunto activo. Los validadores se eligen al final de cada. Esto significa que el conjunto de validadores activos cambia en cada Era.
Una vez que los validadores son elegidos para el conjunto activo de acuerdo con sus nominaciones, el apoyo proporciona una distribución de la participación nominada de modo que cada validador en el conjunto activo tenga aproximadamente la misma cantidad de participación que la respalda. Esto aumenta la seguridad general de la red al aumentar las apuestas respaldando los “enlaces más débiles” del conjunto de validadores, lo que en última instancia lo hace más resistente a los ataques.
