El Director Técnico de la Fundación Cardano, Matthias Benkort, conocido en la comunidad como @KtorZ, ha logrado encapsular toda la blockchain de Bitcoin dentro de un solo bloque en la blockchain de Cardano. Este anuncio, realizado a través de X (anteriormente Twitter), ha generado un gran revuelo en la comunidad blockchain, destacando el potencial para una gestión avanzada de datos e interoperabilidad entre diferentes blockchains.
Un Avance Significativo para Cardano y la Tecnología Blockchain
La revelación de Benkort vino acompañada del lanzamiento de una nueva biblioteca de código abierto en GitHub, titulada “Merkle Patricia Forestry”. Esta biblioteca introduce un conjunto de herramientas tanto on-chain como off-chain diseñadas para trabajar con Merkle Patricia Tries en Cardano. Según la documentación de la liberación, una Merkle Patricia Trie es “una estructura de datos persistente y autenticada para mapear entre claves y valores arbitrarios”, funcionando esencialmente como un hashmap altamente eficiente y seguro.
La estructura de esta biblioteca se detalla en la documentación: “Los elementos se representan en un trie optimizado en espacio (también conocido como árbol de prefijo) de radix 16. El hash de las claves proporciona el camino a los valores en el trie”. Este enfoque ofrece numerosos casos de uso, como el mantenimiento de grandes registros on-chain (por ejemplo, dominios) o el suministro de vastos conjuntos de datos oráculos de datos intrínsecos (por ejemplo, un mapa de delegadores/delegados) o datos extrínsecos (por ejemplo, datos de GitHub relacionados con un ecosistema de proyectos). Es particularmente adecuado para conjuntos de datos de larga duración que crecen a un ritmo lento, como una blockchain de Proof-of-Work (PoW).
Características Clave de la Biblioteca Merkle Patricia Forestry
Entre las características más destacadas de la biblioteca se incluyen la rápida membresía, inserción y eliminación de cualquier elemento de clave/valor en un gran almacén, facilitado por un hash de raíz (32 bytes) y una prueba sucinta (<1KB). La biblioteca incorpora varias optimizaciones inspiradas en el Merkle Patricia Trie Modificado (MPT) de Ethereum, pero introduce un enfoque novedoso para organizar los nodos como pequeños Árboles Merkle Dispersos. Esta innovación resulta en pruebas mucho más pequeñas y es la base para el nombre de la biblioteca: Merkle Patricia Forestry.
Benkort explicó los compromisos de rendimiento, señalando que la optimización sacrifica algo de memoria y unidades de ejecución de CPU para lograr tamaños de prueba más pequeños. A pesar de esto, la biblioteca encuentra un buen equilibrio entre el tamaño de la prueba, el uso de memoria y la eficiencia de la CPU, como se detalla en las tablas de rendimiento incluidas en la documentación. Estas tablas resumen el tamaño de la prueba, las unidades de memoria y las unidades de CPU requeridas para varios tamaños de trie, destacando la eficiencia de la biblioteca en diferentes escenarios.
Explicación Detallada y Demostración
En una serie de publicaciones detalladas en X, Benkort proporcionó más información sobre la implementación y capacidades de la biblioteca. Explicó que la biblioteca consta de dos partes: una implementada en Aiken para utilidades específicas a contratos inteligentes, y otra en Node.js para operaciones off-chain. Esta implementación integral de Merkle Patricia Tries modificadas, con un giro único, es lo que Benkort llama ‘Merkle Patricia Forestry’.
“Fundamentalmente, esta es una estructura de datos autenticada para mapear claves arbitrarias a valores arbitrarios”, declaró Benkort. “Sin embargo, se hace de tal manera que es posible realizar algunas operaciones desde solo un pequeño hash y una prueba sucinta, sin necesidad de llevar toda la estructura de datos.”
Para aquellos familiarizados con la tecnología blockchain, los Árboles Merkle son una estructura similar, aunque más simple, utilizada principalmente para representar listas de elementos y verificar su membresía utilizando un hash de raíz. Sin embargo, las Merkle Patricia Tries (MPTs) extienden esta funcionalidad, permitiendo no solo la verificación de membresía sino también la inserción y eliminación de pares clave/valor. Ethereum emplea MPTs para su estado de blockchain y almacenamiento de transacciones, permitiendo que los clientes ligeros consulten saldos sin almacenar toda la blockchain.
Un problema significativo con las MPTs tradicionales es el gran tamaño de las pruebas, que pueden abarcar varios kilobytes para almacenes de datos extensos. Esto no es tan problemático para operaciones off-chain, pero on-chain, cada byte es valioso. La implementación de Benkort aborda esto utilizando pequeños Árboles Merkle Dispersos de 16 elementos en cada nivel, creando efectivamente árboles dentro de tries. Esta estructura reduce drásticamente el tamaño de las pruebas, intercambiando algunos pasos computacionales por ganancias de eficiencia en Cardano.
Benkort demostró esta capacidad a través de una transacción reciente que gastó un UTxO que contenía el hash de raíz de una Merkle Patricia Forestry representando los hashes de cabecera de todo el bloque de Bitcoin, comprimidos en solo 32 bytes. La transacción demostró la capacidad de continuar la cadena insertando un nuevo bloque en el trie, manteniendo una cadena autenticada de más de 850,000 bloques con un mínimo de datos.
Implicaciones Futuras y Casos de Uso
Benkort destacó las posibles aplicaciones de esta tecnología, que van desde puentes sin confianza hasta almacenes de clave/valor arbitrariamente grandes gestionados completamente on-chain. “Imaginen el reino de posibilidades con conjuntos de datos tan grandes,” sugirió. “¿Un registro de dominios? ¿Un feed de datos del mercado financiero? ¿Estadísticas de GitHub? Veo un mundo donde instituciones o comités publican grandes conjuntos de datos en forma de un simple hash de raíz on-chain, sirviendo efectivamente como oráculos para una variedad de contratos inteligentes en el futuro.”
Benkort concluyó reflexionando sobre el viaje de este proyecto, que comenzó como un proyecto paralelo a finales del año pasado. “Se siente bien finalmente liberar esto,” dijo. “Originalmente fue algo que comencé a finales del año pasado, un poco como un proyecto paralelo. Dadas las muchas conversaciones sobre esto últimamente, pensé en resucitar y empaquetar adecuadamente ese código. El código abierto para ganar.”
Esta innovadora integración de tecnologías resalta no solo la capacidad técnica de la Fundación Cardano, sino también el vasto potencial de la tecnología blockchain para evolucionar y adaptarse a nuevas demandas y casos de uso, impulsando la frontera de lo posible en el ámbito de las criptomonedas y la tecnología descentralizada.
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