La pirámide de Ethereum y sus lugares privilegiados

Vitalik Buterin, creador del proyecto Ethereum, reveló recientemente en su Twitter un nuevo roadmap de desarrollo para Ethereum. Su finalidad no es otra que arreglar el desastre que ha significado la migración de ETH1.0 (PoW) a ETH2.0 (PoS) en lo que respecta a la seguridad y descentralización de la red. De esta manera, Buterin se rinde ante la evidencia de que Ethereum se ha centralizado de forma peligrosa. Fueron muchas las personas que advirtieron de la centralización que para la red de Ethereum suponía The Merge, pero Buterin y su equipo negaron tal cosa reiteradamente. La parte buena es que sy han decidido rectificar.

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Ethereum roadmap

La pregunta es si los cambios que se pretenden hacer serán suficientes para que Ethereum sea una red con garantías de descentralización y resistencia a la censura. Para obtener una respuesta deberemos esperar tiempo, ya que el nuevo roadmap de Buterin es extenso y muestra tecnologías que si son bien aplicadas pueden resolver el problema.

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También es importante saber cuánto tiempo tardarán en aplicarse dichas tecnologías, teniendo en cuenta que ETH 2.0 empezó su desarrollo en 2017 y termino en 2022. En la actualidad, con el banco central de Estados Unidos (SEC) pisándole los talones y la crisis de las criptomonedas, desatada como consecuencia las quiebras de FTX y USDT/Luna, cinco años es una eternidad.

El meme compartido por Dennis Parker que llevamos en la portada describe lo sucedido en Ethereum. Se trata de una fotografía de la realidad cotidiana de Ethereum desde la llegada de ETH 2.0. Especialmente, en lo que concierne al papel de los validadores y su relación con el siguiente nivel, el OFAC Compliance y el MEV (Maximal Extractable Value). Esto es así porque la mayoría de los nodos de validación y sus infraestructuras están ubicadas en dos países con lazos y regulaciones muy fuertes: Estados Unidos y Alemania.

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Los nodos en Estados Unidos representan el 46,39% de la red

De hecho, al momento de escribir estas líneas, los nodos en Estados Unidos representan el 46,39% de todos los nodos de la red y más del 50% del total valor bloqueado en stake de la red, que ya acumula más de 14 millones de ETH en staking. Ello significa que si la SEC y la OFAC presionan en la redacción de la regulación, se verán obligados a actuar de acuerdo con la nueva normativa, lo que supone un riesgo de censura enorme. La Oficina de Control de Activos Extranjeros (OFAC) es un organismo de control financiero dependiente del Departamento del Tesoro EEUU.

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Estadisticas de nodos de Ethereum, los números juegan en contra del discurso de Vitalik Buterin
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OFAC Compliance de los nodos es del 72%

De hecho, es precisamente lo que está pasando ya en Ethereum. En mevwatch.info podemos ver cómo ha evolucionado el OFAC Compliance, que es el cumplimiento de los reglamentos OFAC en las labores de generación de bloques en la red Ethereum. El nivel de OFAC Compliance de los nodos de Ethereum era de un 62% en octubre. Actualmente es del 72%, pero sigue aumentando.

La OFAC ya está en Ethereum y seguramente no lo sabías
La OFAC ya está en Ethereum y seguramente no lo sabías
Y consolida su poder día tras día
La presencia de la OFAC se consolida día a día

El crecimiento se debe especialmente a que los nodos desplegados en Estados Unidos crecen a un ritmo vertiginoso: más del  5% semanal. En otros lugares los nodos caen de forma sostenida. Esta es la realidad que Buterin y su equipo quieren frenar con un nuevo «roadmap re-descentralizador».

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Estados Unidos sigue creciendo en número de nodos, TVL bloqueado y la OFAC ganando poder sobre Ethereum
EEUU sigue creciendo en número de nodos, TVL bloqueado y la OFAC ganando poder sobre Ethereum

En su tweet, Buterin nos muestra la siguiente imagen:

El nuevo roadmap "re-descentralizador" de Ethereum presentado por Buterin
El nuevo roadmap «re-descentralizador» de Ethereum presentado por Buterin

En ella podemos ver destacadas una serie de fases y puntos de desarrollo que han de cumplirse para alcanzar los nuevos objetivos de la red. Destacamos las siguientes:

Primera fase: The Surge, escalando verdaderamente a Ethereum

The Surge es la primera fase de este nuevo roadmap y su intención es potenciar la escalabilidad de Ethereum. Su construcción recae en una serie de mejoras. Destacan entre ellas:

  1. La activación del EIP-4844: Proto-Danksharding. Se trata de una propuesta de mejora que busca habilitar un nuevo formato de transacción para Ethereum. Las transacciones pueden tener «blobs de datos» que se pueden integrar de forma transparente a los nodos y su funcionamiento. Un funcionamiento muy parecido al que se ve en las rollups y que  podría habilitar la capacidad de operaciones rollups sobre Ethereum. De esta manera, Ethereum aumentaría su escalabilidad, incluso, sin tener que activar las shards chains. Esto realmente podría escalar a Ethereum, dejando atrás la farsa de «PoS = más escalabilidad» vendida durante el pre-The Merge.
  2. Una serie de mejoras criptográficas enfocadas a ofrecer un modelo ZKP (Zero Knowledge Proof o Pruebas de Conocimiento Cero). Estas mejoras habilitarían transacciones más privadas y seguras, además de asentar las bases para la construcción de las zk-Rollups y la zkEVM, con la que se habilitarían los smart contracts privados.
  3. Junto a ZKP llegaría el SLE o Secret Leader Election (Elección Secreta del Líder). Una mejora que busca hacer que la elección del nodo validador de PoS sea un evento protegido por criptografía ZKP. Con esto, se planea evitar hasta cierto punto manipulaciones o coerciones en la red, que llevarían al validador a atender reglamentos como los de la OFAC Compliance.

Segunda fase: The Scourge, re-descentralizando la red

En este segunda fase, existe la necesidad de que SLE de la fase anterior se cumpla. Esto se debe a que The Scourge necesita de ella para construir su gran mejora Proposer / Builder Separation (PBS). PBS es una solución propuesta al problema de la censura y del ataque MEV (Valor Máximo Extraíble) sobre la red de Ethereum. La idea reside en hacer que la construcción de bloques y la propuesta de nuevos bloques sea asignada a distintas partes de la red, evitando que el validador tenga el peso en ambas tareas.

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La separación de roles no es nada raro en otras redes blockchain. Por ejemplo, en Dash se da un esquema parecido donde hay mineros de Dash y Masternodes, cada uno con funciones muy claras y bien definidas en la red. Pues bien, Ethereum quiere tomar esta aproximación para hacer que la red tenga dos roles:

  1. Generar el rol de Block Proposer, dedicado a proponer bloques a la red, un trabajo por el cual podría recibir recompensas. No obstante, esto ultimo no está del todo claro todavía en Ethereum, pero en otras redes, estos nodos reciben recompensas (ej: Flow).
  2. Generar el rol de Block Validator, que es el encargado de validar el bloque propuesto recibiendo recompensas por ello.

Ambos roles estarían bajo una selección del tipo SLE, pero solo el Block Validator estaría con la capacidad de escribir datos en la blockchain. El problema de PBS es que el esquema de recompensas debe ser ajustado y esto tendrá un impacto directo en la tokenomics de Ethereum. ¿Habrá más inflación debido a una subida en las recompensas? ¿La recompensa actual de los bloques se dividirá en dos golpeando las ganancias de los validadores? ¿Cuántos ETH debe poner un Block Proposer para participar en el protocolo? De momento, son incógnitas sin respuesta, lo que deja claro que el roadmap de Buterin está muy verde todavía.

Tecera fase: The Verge, acelerando la verificación de transacciones

Un asunto que resulta un grave problema en Ethereum es la verificación de transacciones en la red. La verificación de transacciones on-chain es rápida. De hecho, si tienes un nodo activo de Ethereum, con un computador medianamente potente (ej: un i5 de 7ma Generación y 8 GB de RAM) el proceso se hace en pocos segundos. El problema está en la sincronización y la verificación de operaciones y todo su historial.

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En este punto es donde la tercera fase pretende hacer un gran cambio, haciendo que las transacciones puedan incluir una serie de mejoras ZKP usando criptografía zk-SNARKs. En definitiva, Buterin quiere que Ethereum implemente zk-SNARKs como pila criptográfica para generar las pruebas necesarias para verificar las nuevas transacciones de la red. Esto tiene la ventaja de que zk-SNARKs es más seguro que el actual sistema usando EdDSA (ej: zk-SNARKs tiene mayor resistencia a computadoras cuánticas que EdDSA), pero tiene en contra que las zk-SNARKs son algorítmicamente más complejas. Se  pueden cometer errores catastróficos y los bugs pueden ser muy difíciles de detectar.

El ejemplo de ZCash

Esto ya se ha visto en otros proyectos. ZCash en un ejemplo. ZCash usa zk-SNARKs, pero este proyecto tuvo un bug de emisión infinita en su código y nadie se dio cuenta en mucho tiempo hasta que alguien muy listo lo vio, lo arreglo y luego lo informaron. Además, ZCash es un proyecto con «menos ojos» sobre su código, menos propenso a que alguien detecte un fallo y lo explote a su favor, sin contar que es mucho menos complejo que Ethereum y por tanto, menos propenso a fallos.

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Ethereum tiene muchos ojos sobre su código y el historial de vulnerabilidades de Ethereum es largo. Con 31 CVEs (Common Vulnerabilities and Exposures – Exposiciones y vulnerabilidades comunes) en solo 7 años, Ethereum es uno de los proyectos criptos con más vulnerabilidades detectadas. Sin contar las vulnerabilidades asociadas a los smart contracts: más de 580 detectadas. Bitcoin tiene 35 CVEs en 14 años de existencia. No es que los devs de Ethereum sean malos coders, pero zk-SNARKs es una tecnología «nueva», con complejidades muy grandes y es una apuesta enorme para un proyecto que no se construyó desde sus inicios para integrar esta tecnología en su desarrollo.

Almacenamiento de la red

La llegada de zk-SNARKs también generará algunos problemas adicionales con la configuración de los nodos, ya que este modelo requiere de un «setup de confianza» para generar las claves criptográficas. Además de que si bien las pruebas criptográficas son pequeñas (unos 250 bytes por prueba en cada transacción), la generación de la clave (encargada de permitir la validación de la prueba) requiere al menos 50 MB. Esto representa un problema, porque los datos deben ser almacenados de alguna manera por los nodos, lo que obviamente llevará a un mayor incremento en las necesidades de almacenamiento de Ethereum. Por tanto, impulsará enormemente el consumo de espacio de almacenamiento de la red, que ya es un problema enorme en la actualidad. Un esquema parecido a SegWit es posible (separar la prueba de la clave). pero esto es algo que tampoco está claro en el roadmap.

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Una pequeña comparacón de las ZKP proofs más conocidas, Bulletproof de Monero a la delantera.
Una pequeña comparación de las ZKP proofs más conocidas, Bulletproof de Monero a la delantera.

Cuarta Fase: The Purge, haciendo a Ethereum más «KISS»

Hacer a Ethereum más KISS (Keep In Simple Stupid – Hazlo Simple Estúpido) es lo que la cuarta fase, The Purge, quiere lograr. Para ello, Buterin apunta a hacer que la red tenga capacidades que le permitan una mayor portabilidad. Entre esas capacidades están:

  1. Habilitar una verdadera Fast sync. O lo que es lo mismo, sincronizaciones rápidas que no requieran descargarse todo el blockchain para tener un nodo funcional. De lograrlo, los devs de Ethereum podrían finalmente cerrar un problema que viene afectando a Ethereum desde su nacimiento en 2015 y que a día de hoy no tiene una solución real.
  2. Con la llegada de zk-SNARKs y los verkle trees se podría hacer un prunning de la blockchain (descartar datos innecesarios de la blockchain) que permitirían a los nodos necesitar menos espacio en disco para almacenar la blockchain, habilitando que dispositivos pequeños puedan servir como nodos (ej: un smartphone). Esto sería otro logro, pero es complejo y no se sabe el impacto que tendría en los nodos validadores (que deben tener los datos completos para operar). Además, queda el problemas de las keys de zk-SNARKs, así que puede que no todo sea tan fácil en este punto.
  3. Otras mejoras en la EVM para reducir el uso de gas, reducir su overhead (sobrecarga sobre los nodos y la red en general). Optimizaciones en las transacciones y otras mejoras puntuales que serán claves para la ultima fase.

Quinta fase: The Splurge, un FIX ALL a Ethereum

La ultima fase del roadmap de Ethereum es The Splurge. Apunta a un objetivo muy grande: reparar todo lo reparable en Ethereum. Dicho así, cualquiera pensaría que quedaría poco por reparar, pero Buterin es claro en este punto:

  1. Deci adiós a la manipulación de los costes de Gas con el EIP-1559. Con esto se elimina el esquema de coste de gas actual y la quema de tokens que impera en Ethereum en la actualidad. Otro cambio en la tokenomics de Ethereum muy importante que seguramente afectará a los validadores/proposers de Ethereum.
  2. Activación de las VDF (Verificable Delay Funtion – Función Delay Verificable), un tipo de función criptográfica que hace más eficiente la verificación de datos.
  3. Pasar todo de la EVM a la zkEVM. En este punto, no está claro si la zkEVM tendrá capacidades WASM (prometidas para Ethereum 2.0), pero de tenerlas sería otro punto de avance relevante en el proyecto.
  4. Cambiar el esquema de abstracción de cuentas en Ethereum tomando en consideración el EIP-4337. Esto tiene dos puntos en contra. Primero, introduce la necesidad de abstraer los monederos y las cuentas asociadas hacia un punto alejado del consenso, porque las cuentas ya no están relacionadas al consenso, pero no así sus operaciones. Segundo, necesita una entrada operativa (Entry Point), que es un smart contract al cual debería comunicarse los monederos para así poder realizar operaciones. Esto puede conllevar problemas de seguridad (como un hijacking), pero lo peor de todo es que el Entry Point es un «punto central de confianza». Es decir, un punto de centralización para controlar los monederos que usen el estándar EIP-4337.
Una consideración de seguridad para un punto centralizado en Ethereum, dentro del EIP-4337
Una consideración de seguridad para un punto centralizado en Ethereum, dentro del EIP-4337

Una descentralización maquillada

El diseño del roadmap de Ethereum induce a pensar que Buterin está realmente preocupado por la percepción que tiene la comunidad de la centralización de la red. Hay cosas que realmente harían de Ethereum un proyecto avanzado y descentralizado, como el uso de zk-SNARKs, PBS y SLE, pero no son balas de platas. Como dijimos más arriba, zk-SNARKs depende de un «setup confiable» para que la seguridad que brinda sea efectiva. Si no se produce, la seguridad se vuelve una mentira, por mucho zk-SNARKs que se use y se vea en la red. Si zk-SNARKs cae, significa que PBS y SLE tampoco servirán de mucho y la zkEVM también pasará por lo mismo.

Todas las respuestas a las preguntas que plantea el nuevo Ethereum

¿Como hacer caer a zk-SNARKs? Simple heurística, tal como los investigadores George Kappos, Haaroon Yousaf, Mary Maller y Sarah Meiklejohn, de University College London, pudieron constatar en este grandioso trabajo presentado en USENIX 2018. Si a ello sumamos la llegada de EIP-4337 y su punto central de confianza, volvemos al principio: un proyecto con las mismas debilidades, tapadas con maquillaje y una «descentralización» para llenar titulares.

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Por José Maldonado

Activista y bloguero de tecnología, software libre y blockchain. Liberal y pro-anarquista.

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