¿Qué son los ZK Rollups?

Desde su lanzamiento en 2015, Ethereum (ETH) se ha consolidado como la blockchain referente para desarrolladores interesados en contratos inteligentes y aplicaciones descentralizadas (dApps). Sin embargo, cada vez más usuarios están desplazando su atención de la cadena principal de Ethereum hacia los protocolos de capa 2 (L2) construidos sobre ella. Las L2 emplean tecnologías blockchain innovadoras para interactuar con el protocolo base de Ethereum sin que los usuarios tengan que asumir elevadas comisiones de gas. Los ZK rollups son una de las tecnologías que están impulsando la rápida adopción de redes L2.

Aunque los ZK rollups no son la única solución de escalabilidad para Ethereum, están ganando relevancia entre los principales desarrolladores del sector cripto. Incluso Vitalik Buterin, cofundador de Ethereum, ha destacado los ZK rollups como una solución L2 líder para Web3. Este artículo analiza en profundidad qué son los ZK rollups, cómo funcionan y cómo pueden transformar el ecosistema de las criptomonedas.

¿Qué es un Crypto Rollup?

Un rollup consiste fundamentalmente en agrupar transacciones de criptomonedas para su procesamiento conjunto. El término sugiere la idea de varias transferencias "enrolladas" en un único paquete digital. Estas operaciones no se realizan directamente sobre una blockchain de capa 1 (L1) como Ethereum. En cambio, los rollups emplean software off-chain para verificar y organizar los datos de transferencias de cripto de forma independiente a la blockchain principal.

Las redes L2 con tecnología rollup envían lotes de transacciones agrupadas a la blockchain L1, de forma periódica, para la confirmación final. Para mantener la transferencia de datos de los rollups descentralizada y fiable, las L2 recurren a contratos inteligentes para comunicarse con la blockchain L1 correspondiente. Esto establece un puente seguro entre el entorno off-chain y la cadena principal.

Las ventajas de los rollups son notables y abarcan múltiples aspectos. Al ejecutarse fuera de la cadena, los rollups disminuyen la carga computacional y la congestión de la blockchain principal. Además, los protocolos rollup comprimen grandes volúmenes de datos en fragmentos muy compactos, maximizando el espacio disponible por bloque en las redes L1. Ambas características mejoran la eficiencia de las redes de criptomonedas, brindando confirmaciones más rápidas, mayor capacidad de procesamiento y menores comisiones. Asimismo, al derivar la actividad de los usuarios fuera de la cadena principal, se reduce el riesgo de cuellos de botella extremos en las L1, lo que aporta una solución de escalabilidad más sostenible.

¿Qué es un ZK Rollup?

El término ZK rollup proviene de las "pruebas de conocimiento cero", que definen el método de verificación que utilizan antes de enviar lotes de transacciones a la blockchain principal. Los nodos de una red ZK rollup deben realizar cálculos complejos fuera de la cadena antes de remitir el historial de pagos a la blockchain principal. Cada vez que un procesador ZK envía sus rollups a la cadena, incorpora una "prueba de validez" como certificado que demuestra la correcta organización y verificación del historial de transacciones.

En este modelo, los nodos validadores de la blockchain L1 (por ejemplo, Ethereum) no disponen de información detallada sobre los lotes de transacciones recibidos. No obstante, las pruebas de validez acreditan que los procesadores ZK off-chain han invertido una importante capacidad computacional para certificar la autenticidad y precisión de las operaciones. A modo de analogía, estas pruebas funcionan como un sello real en una carta: los destinatarios verifican el sello antes de confiar en el contenido. De forma equivalente, las blockchains L1 validan la autenticidad de la prueba antes de incorporar los datos de pago al libro mayor distribuido.

¿Cómo funciona un ZK Rollup?

Los ZK rollups operan de modo similar al mecanismo de consenso proof-of-work (PoW) que sustenta la blockchain de Bitcoin (BTC). En el modelo PoW, los mineros utilizan equipos informáticos de alto rendimiento para resolver complejos retos algorítmicos cada pocos minutos, lo que impide que actores malintencionados manipulen el sistema y alteren el historial de transacciones de BTC. De manera análoga, los procesadores de una red ZK rollup deben ejecutar cálculos avanzados para publicar una prueba de validez sobre su lote de operaciones.

La diferencia principal entre el sistema ZK rollup y una blockchain PoW como Bitcoin es que el primero se desarrolla fuera de la red principal. Además, los ZK rollups comprimen todos los datos de transacciones off-chain antes de remitirlos a la cadena principal mediante contratos inteligentes. A pesar de estas diferencias, el proceso de verificación en ambos modelos es esencialmente idéntico: ambos requieren un trabajo computacional intensivo para certificar la validez de las transacciones, garantizando la seguridad y previniendo el fraude.

ZK Rollups vs Optimistic Rollups

Los optimistic rollups constituyen otro destacado protocolo L2 que procesa las transacciones de criptomonedas fuera de la cadena y las envía a una blockchain L1. La diferencia esencial entre ZK rollups y optimistic rollups se encuentra en la metodología de verificación. A diferencia de los ZK rollups, los optimistic rollups no transmiten pruebas de validez junto a los datos de transferencia. En su lugar, se asume que todas las transacciones que llegan a la cadena principal son válidas por defecto (de ahí el término "optimistic").

Esto plantea una cuestión relevante: si los optimistic rollups no filtran previamente las operaciones, ¿cómo pueden los validadores L1 confiar en ellas? Aunque cada protocolo implementa procedimientos específicos, todos se apoyan en "pruebas de fraude" en vez de "pruebas de validez". Aunque presuponen la inocencia de los emisores, los sistemas de optimistic rollup mantienen la seguridad mediante monitorización activa. Si un nodo detecta alguna irregularidad, marca la transacción sospechosa para revisión. El historial de transacciones en un rollup no se publica en la blockchain principal hasta que la red lo valida y no se detecta fraude comprobable.

Estos protocolos también utilizan incentivos y penalizaciones para desalentar comportamientos maliciosos. Por ejemplo, los nodos suelen tener que depositar criptomonedas en garantía (bond) para enviar nuevas transacciones o solicitar pruebas de fraude. Si el sistema L2 determina que una transacción es inválida, la garantía del actor malintencionado se transfiere a quien reportó el problema, estableciendo desincentivos económicos para el fraude.

Los optimistic rollups no igualan la velocidad de los ZK rollups, ya que los lotes de transacciones no se publican hasta que finaliza la etapa de "prueba de fraude". En ocasiones, los usuarios deben esperar largos periodos para que un optimistic rollup se confirme en la blockchain principal, incluso si su historial no presenta incidencias. No obstante, los optimistic rollups suelen ser más flexibles en el ecosistema cripto, ya que requieren menos recursos computacionales. Al presuponer la validez de las transacciones, no es necesario invertir tiempo ni energía adicional en generar pruebas de validez para cada operación, lo que facilita su adopción por parte de los desarrolladores.

Ventajas y desventajas de los ZK Rollups

Los ZK rollups suponen un avance tecnológico relevante en el sector blockchain, pero, como toda solución, presentan ciertos compromisos. Es fundamental que traders y desarrolladores conozcan los pros y contras de los ZK rollups frente a otras alternativas L2 antes de tomar decisiones estratégicas.

Ventajas de los ZK Rollups:

Máxima seguridad: Los ZK rollups no requieren recurrir a estrategias de "teoría de juegos" como los optimistic rollups para validar las operaciones. El rigor de las pruebas de validez garantiza que los participantes siempre remitan datos verificados a la blockchain L1. Esta verificación criptográfica proporciona una seguridad superior respecto a los sistemas basados en pruebas de fraude, convirtiendo la tecnología ZK rollup en una de las soluciones de escalabilidad más robustas del mercado.

Menores comisiones: Los ZK rollups permiten agrupar miles de transacciones en espacios muy reducidos dentro de una blockchain L1. El aprovechamiento eficiente del almacenamiento en redes como Ethereum hace que procesar ZK rollups sea más económico que realizar transacciones directas en la cadena principal. Esta tecnología de compresión supone un avance clave en la eficiencia blockchain y resulta especialmente atractiva para usuarios que priorizan el ahorro de costes.

Mayor capacidad de procesamiento: Los ZK rollups ayudan a blockchains como Ethereum a gestionar grandes volúmenes de transacciones en menos tiempo. Además, descargan los procesos más complejos de validación fuera de la cadena principal, disminuyendo el riesgo de congestión y mejorando el rendimiento global para todos los usuarios. Esta mayor capacidad de procesamiento es una de las ventajas esenciales de las implementaciones ZK rollup.

Desventajas de los ZK Rollups:

Costes superiores a otras alternativas: Aunque los ZK rollups resultan más económicos que operar directamente sobre la cadena L1, requieren mayor capacidad de cálculo que opciones como los optimistic rollups. Por tanto, las comisiones en redes ZK rollup suelen ser algo superiores respecto a otras soluciones L2, lo que puede limitar su adopción en aplicaciones especialmente sensibles a los costes.

Dificultad de integración en programas avanzados: Por su elevada precisión técnica y complejidad, los ZK rollups muestran menor flexibilidad que los optimistic rollups. Los desarrolladores suelen encontrar más sencillo migrar sus dApps de Ethereum a plataformas optimistic rollup que reescribir sus proyectos para adaptarlos a sistemas ZK rollup, lo que supone una barrera técnica y ralentiza su adopción.

Elevados requisitos de hardware para procesadores ZK: Dada la alta exigencia de hardware para operar como procesador ZK, la participación en redes ZK rollup es más reducida que en los optimistic rollups. Esta concentración puede aumentar la preocupación por la centralización, ya que la red depende de un número limitado de participantes con recursos suficientes.

Ejemplos de proyectos ZK Rollup

La tecnología ZK rollup continúa evolucionando y varios proyectos lideran este segmento. Al analizar el uso de ZK rollups, traders y desarrolladores suelen investigar tokens y plataformas asociados a soluciones L2 como:

Polygon: Inicialmente denominado Matic Network, Polygon es una solución L2 en Ethereum que ofrece un ecosistema completo de herramientas para desarrolladores. Aunque Polygon es reconocido por su sidechain proof-of-stake, también integra zkEVM, aportando seguridad y velocidad propias de los ZK rollups en todo el entorno Ethereum. Esto facilita la adopción a desarrolladores familiarizados con la Ethereum Virtual Machine.

StarkWare: StarkWare Industries es la firma responsable de dos soluciones ZK rollup para desarrolladores de Ethereum: StarkEx y StarkNet. StarkEx es un software con permisos (SaaS) que facilita el uso de ZK rollups en casos de uso específicos, mientras que StarkNet es una solución sin permisos, disponible para cualquier desarrollador de dApps que desee integrar ZK rollups en sus proyectos, aportando flexibilidad para distintos escenarios.

Immutable X: Immutable X es una solución L2 en Ethereum que emplea ZK rollups específicamente en gaming blockchain y trading de tokens no fungibles (NFT). Juegos como "Gods Unchained" e "Illuvium" utilizan Immutable X para combinar la seguridad de la red descentralizada de Ethereum con mayor velocidad y comisiones reducidas, mostrando aplicaciones concretas de la tecnología ZK rollup en productos orientados al usuario final.

Conclusión

Los ZK rollups representan un avance importante en la tecnología de escalabilidad blockchain, aportando una alternativa eficaz a los retos de escalabilidad de Ethereum. Al conjugar el procesamiento off-chain con pruebas criptográficas de validez, las soluciones ZK rollup ofrecen máxima seguridad, menores comisiones y mayor capacidad de procesamiento frente a la ejecución directa en la cadena principal. Aunque requieren mayores recursos computacionales y presentan desafíos de integración respecto a los optimistic rollups, sus garantías de seguridad y eficiencia los hacen cada vez más atractivos para desarrolladores y usuarios.

Como evidencian proyectos como Polygon, StarkWare e Immutable X, la tecnología ZK rollup está pasando del terreno conceptual a la implementación práctica en múltiples aplicaciones, desde DeFi hasta videojuegos y trading de NFT. Con un desarrollo constante y el respaldo de referentes del sector como Vitalik Buterin, los ZK rollups están llamados a desempeñar un papel clave en el futuro de Web3 y la escalabilidad blockchain. A medida que la tecnología evolucione y se democratice, veremos una mayor adopción e innovación, contribuyendo a un ecosistema blockchain más eficiente y accesible. La evolución continua de las implementaciones ZK rollup confirma su potencial como tecnología fundamental para la próxima generación de aplicaciones blockchain.

FAQ

¿Qué es un zk rollup?

Un zk rollup es una solución de escalabilidad de capa 2 que traslada las transacciones fuera de la cadena y utiliza pruebas de conocimiento cero para garantizar la seguridad y reducir costes. Hereda la seguridad de la blockchain principal y ofrece transacciones más rápidas y económicas.

¿Qué es un zk rollup L2?

Un zk rollup L2 es una solución de escalabilidad que agrupa transacciones off-chain y emplea pruebas de conocimiento cero para verificarlas, publicando solo la prueba criptográfica en la red principal. Así mejora la escalabilidad y reduce la congestión, manteniendo la seguridad.

¿Cuáles son los beneficios del ZK rollup?

Los ZK rollups permiten una alta escalabilidad al procesar miles de transacciones por segundo fuera de la cadena, manteniendo la seguridad on-chain. Disminuyen los costes de transacción gracias al procesamiento eficiente por lotes y aportan protección de privacidad mediante pruebas de conocimiento cero.

¿Qué significa zk?

zk significa Zero-Knowledge, una tecnología criptográfica que permite a una parte demostrar a otra que posee determinada información sin desvelar el contenido. En los zk rollups, posibilita que las transacciones se verifiquen y liquiden on-chain mediante pruebas matemáticas, manteniendo privacidad y eficiencia.