# Introducción

> *Autor -* [*Kairos*](https://x.com/Research_Kairos) *- Mar '25*

## Desbloqueando la escalabilidad

### Introducción

La tecnología blockchain ha evolucionado desde las *Layer 1* (L1) hasta soluciones modulares que permiten a las cadenas adquirir mejores propiedades en términos de escalabilidad, descentralización o seguridad. Los protocolos *Layer 1* son los encargados de garantizar la funcionalidad de la red mediante mecanismos de consenso que permiten un sistema independiente de una autoridad central para verificar la autenticidad de las actividades.

En sus inicios, el estándar de estos mecanismos fue *Proof of Work (PoW)*, utilizado en la cadena de Bitcoin. Aunque este proceso es seguro, es altamente demandante en términos de energía y recursos computacionales, lo que limita su eficiencia. Como alternativa, surgió *Proof of Stake (PoS)* con Ethereum, cuyo objetivo es abordar estas limitaciones reemplazando la competencia computacional por un sistema basado en la participación económica.

Sin embargo, a medida que la tecnología blockchain evolucionó, ninguna de estas dos soluciones logró resolver el famoso trilema de la blockchain, que busca garantizar que una red sea escalable, descentralizada y segura al mismo tiempo.

### El trilema de la escalabilidad

Al día de hoy, las *Layer 1* (L1) enfrentan retos de alta latencia cuando hay un gran volumen de transacciones, lo que impide su procesamiento en tiempos razonables y genera congestión en la red. Durante picos de demanda, los tiempos de confirmación pueden extenderse por horas, y las comisiones (*gas fees*) dispararse exponencialmente, desincentivando su uso y poniendo en duda la verdadera escalabilidad de las cadenas.

<figure><img src="https://1435216654-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2FComulxV8nPVFuJHgZxn1%2Fuploads%2FX41Z7ZsyfbfaOilT0rcA%2Fimage.webp?alt=media&#x26;token=fada33e0-9ac5-4290-af6a-78fa129be5ee" alt=""><figcaption></figcaption></figure>

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**Las fallas de las L1 se deben a varios factores:**

* Las cadenas principales, como Bitcoin y Ethereum, operan como sistemas monolíticos, lo que implica que cada transacción debe ser validada secuencialmente por toda la red. Esto impide la posibilidad de dividir y procesar tareas en paralelo (*parallelization*), limitando la eficiencia.
* Cada nodo procesa y almacena todas las transacciones, lo que garantiza que no haya control centralizado. Sin embargo, este diseño crea una barrera de entrada, ya que los costos de hardware para participar se vuelven excesivos para nuevos operadores de nodos, comprometiendo la descentralización.
* Existe un trade-off fundamental: elegir entre descentralización o velocidad. Por ejemplo, [Ethereum, con aproximadamente 1,000,000 validadores](https://beaconcha.in/), solo procesa 15 TPS, mientras que [Solana, con alrededor de 1,500 validadores](https://solanabeach.io/validators), puede procesar hasta 5,000 TPS.
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Estos intentos por resolver el trilema mediante nuevas L1 parten de una premisa errónea: asumir que una sola capa puede optimizar seguridad, descentralización *y* escalabilidad al mismo tiempo. La realidad, demostrada por una década de evolución blockchain, es que ninguna L1 logrará escalar sin sacrificar alguna de sus propiedades.

#### ¿Cómo llegamos al trilema?

Históricamente, la solución al trilema se abordó desde un enfoque *on-chain*, modificando directamente las L1. Un ejemplo destacado fue el sharding, una técnica que proponía dividir la base de datos de transacciones en fragmentos (*shards*), cada uno procesado únicamente por subgrupos específicos de validadores, lo que distribuía la carga de validación.

Sin embargo, la verdadera innovación no fue reinventar las L1, sino **transformar el modelo monolítico en uno modular**. En lugar de forzar a las L1 a hacerlo todo, se estableció un **ecosistema de capas**:

* **L1 (Base):** Funciona como capa de consenso y seguridad, brindando inmutabilidad y descentralización.
* **L2 (Ejecución):** Procesa miles de transacciones *off-chain*, anclando solo pruebas criptográficas o lotes (*batches*) comprimidos en la L1.

Este enfoque permite escalar sin comprometer el trilema, al mismo tiempo que reduce significativamente las comisiones de red. En lugar de depender únicamente de mejoras en la L1, la escalabilidad se aborda a través de una arquitectura modular, donde cada capa cumple un rol específico.

Las L2, denominadas *off-chain scaling solutions*, logran esta eficiencia sin modificar el consenso de la L1. Al operar externamente y solo interactuar con la L1 para anclar pruebas criptográficas o lotes comprimidos, ofrecen **beneficios** clave:

* **Faster finality:** Confirmaciones en segundos en lugar de minutos.
* **Lower fees:** Costos reducidos al distribuir los gastos de L1 entre miles de usuarios.
* **Higher throughput:** Mayor cantidad de TPS en comparación con los \~15 TPS de Ethereum L1.

#### Diferentes tipos de Layer 2

Las L2 son soluciones encargadas de ejecutar las transacciones fuera de la cadena sin renunciar a la seguridad de la L1, con el objetivo de descongestionar la cadena base sin comprometer su descentralización. Existen varios tipos de estas soluciones, pero los rollups han dominado hasta la actualidad (2025). Antes de abordarlos, presentamos los demás tipos de L2 existentes:

<figure><img src="https://1435216654-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2FComulxV8nPVFuJHgZxn1%2Fuploads%2Ffpwk8lk8GSowh64yrPM1%2Fimage-2.webp?alt=media&#x26;token=03dd4060-70bb-4dcc-9d5c-e490e8c3794e" alt=""><figcaption></figcaption></figure>

* **State Channels:** Permiten a dos o más partes realizar microtransacciones *off-chain* mediante contratos multisig, liquidando solo el saldo final en L1. Son ideales para pagos recurrentes, pero están limitados a interacciones entre participantes. (ej.: La Lightning Network)
* **Sidechains:** Cadenas independientes con consenso propio (ej.: Polygon PoS, Gnosis Chain) que se conectan a Ethereum mediante puentes bidireccionales. Aunque logran alta velocidad, su seguridad no depende de Ethereum, lo que las hace vulnerables, como el hackeo de [Ronin Bridge ($625M en 2022)](https://www.reuters.com/technology/hackers-steal-625-mln-crypto-axie-infinity-blockchain-2022-03-29/).
* **Validium:** Combinan pruebas ZK con almacenamiento de datos *off-chain*, alcanzando \~10,000 TPS, pero dependen de custodios externos para acceder a los datos. (ej.: Immutable X)
* **Plasma:** Pionero en 2018, utiliza *fraud proofs* similares a los rollups optimistas, pero su complejidad para soportar contratos inteligentes genéricos lo rezagó frente a otras soluciones. (ej.: BOBA Network)

Estas soluciones no son las más utilizadas, pero marcaron un antes y un después en la evolución de las L2, demostrando product *market fit* en términos de velocidad y seguridad.

### Los rollups dominando la escalabilidad

Si hablamos de la eficacia de los rollups, podemos respaldarnos con datos de [L2 Beat](https://l2beat.com/scaling/summary), que muestran cómo estas soluciones dominan totalmente el mercado, obteniendo la mayor cantidad de fondos bloqueados.

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Entrando en materia, los rollups agrupan varias transacciones *off-chain* en un solo lote (*batch*) comprimido, que luego se publica en la L1. Este proceso reduce los costos hasta en un 90% al distribuir las comisiones de L1 entre todos los usuarios del grupo.

Su ventaja crítica es la seguridad heredada, ya que los datos de las transacciones se publican en L1. Revertir un rollup implicaría revertir Ethereum, algo económicamente inviable. Existen tres variantes principales, Optimistic Rollups, Zero Knowledge rollups y Based Rollups.

![image.png](attachment:6d955f01-76da-4435-ba8b-485b55fd2e82:image.png)

<figure><img src="https://1435216654-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2FComulxV8nPVFuJHgZxn1%2Fuploads%2FYhJM6iNH0gkgNdIgCnFP%2Fimage-4.webp?alt=media&#x26;token=3fda4706-c2f0-4a8e-95e8-da6353747d6c" alt=""><figcaption></figcaption></figure>

#### **Optimistic Rollups** (Arbitrum, Optimism, Base):

Asumen que las transacciones son válidas por defecto, por lo que se les considera "optimistas". Sin embargo, permiten un período de disputa (7 días) en el que cualquier usuario puede desafiar un lote inválido de transacciones. Su fortaleza radica en su compatibilidad total con la Ethereum Virtual Machine (EVM), lo que permite migrar contratos inteligentes con cambios mínimos y facilita que muchas *dApps* de L1 puedan ser utilizadas.

En términos técnicos, estos rollups funcionan mediante contratos inteligentes que administran la interacción entre la L2 y la L1. Los usuarios bloquean sus fondos en estos contratos para obtener su equivalente en el rollup de manera accesible. Además, existe un nuevo agente llamado secuenciador, encargado de acreditar estos depósitos en el contrato.

Los secuenciadores, además de cumplir esta función, tienen la responsabilidad de ordenar, procesar y agrupar transacciones antes de enviarlas a Ethereum. También tienen la facultad de decidir qué transacciones incluir y cuáles no. Actualmente, los rollups optimistas utilizan un solo secuenciador, ya que es más sencillo de implementar y permite un mejor rendimiento en el procesamiento y envío de los lotes a Ethereum.

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Otro aspecto clave de los rollups optimistas son los *fraud proofs*, que permiten impugnar transacciones inválidas y revertir un lote (*batch*). Esto ocurre cuando un verificador detecta una inconsistencia entre el *rollup state* y el estado de la L1, lo que da lugar a una disputa para demostrar la invalidez del lote.

#### **ZK-Rollups** (StarkNet, zkSync, Polygon zkEVM)

Los **ZK-Rollups** agrupan múltiples transacciones y las ejecutan fuera de la cadena (*off-chain*), reduciendo costos y mejorando la eficiencia. A diferencia de los Optimistic Rollups, no requieren períodos de disputa, ya que utilizan pruebas de validez (*validity proofs*), que garantizan la corrección de las transacciones antes de enviarlas a la capa 1 (L1), permitiendo finalidad instantánea.

<figure><img src="https://1435216654-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-x-prod.appspot.com/o/spaces%2FComulxV8nPVFuJHgZxn1%2Fuploads%2FfregEpLjlGAzI7oeQroz%2Fimage-6.webp?alt=media&#x26;token=f0f24f32-150a-41fe-9d44-952e821867e0" alt=""><figcaption></figcaption></figure>

El soporte para la Ethereum Virtual Machine (EVM) ha sido un desafío debido a la complejidad de probar cálculos arbitrarios en circuitos de conocimiento cero. Sin embargo, los avances en zkEVMs están mejorando la compatibilidad con contratos inteligentes.

Un ZKP (*Zero-Knowledge Proof*) permite demostrar la validez de una afirmación sin revelar información adicional. En ZK-Rollups, esto permite verificar transacciones sin necesidad de publicarlas en la blockchain, reduciendo costos y aumentando la privacidad. Existen dos tipos principales de pruebas:

* **zk-SNARKs (*****Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge*****):** Compactas y rápidas, pero requieren una configuración de confianza.
* **zk-STARKs (*****Scalable Transparent Argument of Knowledge*****):** No necesitan configuración de confianza, ofrecen mayor seguridad ante ataques cuánticos, pero generan pruebas más grandes y costosas de verificar.

#### **Based Rollups: secuenciación basada en L1**

Los Based Rollups son una nueva arquitectura de rollups que delegan la secuenciación a Ethereum (L1) en lugar de depender de un secuenciador centralizado. En lugar de operar con un solo secuenciador, las transacciones son procesadas directamente por los searchers, builders y proposers de Ethereum dentro del sistema MEV-Boost.

Entre sus ventajas destacan:

* **Mayor descentralización:** No hay una entidad centralizada ordenando transacciones.
* **Menor riesgo de censura:** Se basa en la infraestructura pública de Ethereum.
* **Herencia total de seguridad:** La L1 maneja la secuenciación sin intermediarios.

Sin embargo, presentan algunas desventajas:

* **Mayor latencia:** Dependen de la confirmación en la L1, lo que puede ser más lento.
* **Costos variables:** La inclusión en Ethereum puede ser costosa según la congestión.

### L3 de la Escalabilidad a la Interoperabilidad

Los rollups han demostrado ser la mejor solución para escalar Ethereum, pero su crecimiento ha generado fragmentación de liquidez y falta de interoperabilidad entre las propias L2. Actualmente, cada rollup opera con su propio secuenciador, validadores y puentes, funcionando de manera aislada. Esta falta de estandarización dificulta la movilidad de activos y la integración entre ecosistemas, limitando la escalabilidad real de los rollups.

Para resolver este problema, los desarrolladores han creado stacks y SDKs especializados, que permiten lanzar rollups interoperables de forma más sencilla. Además, ha surgido un nuevo modelo llamado "Rollup as a Service (RaaS)", que facilita la creación de nuevas cadenas con configuración mínima y despliegue en pocos clics.

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Esta evolución ha dado paso a las L3, una nueva capa diseñada para conectar y especializar rollups, permitiendo la creación de ecosistemas interconectados dentro de un mismo stack.

#### **Stacks y frameworks de L2/L3**

* **OP Stack (Optimism Superchain):** Permite crear OP Chains, L2 que comparten seguridad, secuenciación e interoperabilidad (ej.: Base, Worldchain, Unichain).
* **Arbitrum Orbit:** Framework para desplegar L3 sobre Arbitrum One o Nova, reduciendo la fricción técnica.
* **zkSync Hyperchains:** Modelo de L3 basado en zk-rollups, optimizado para escalabilidad fractal.
* **Polygon 2.0 (Supernets)** – Infraestructura basada en ZK-Rollups, con compatibilidad nativa entre cadenas.

### Conclusión

La escalabilidad es un desafío creciente con el tiempo, la llegada de nuevos participantes y el aumento de capital. Cada cadena pone a prueba sus capacidades en velocidad, seguridad y descentralización. Las L2 han sido clave para construir un ecosistema que aborda el trilema de la blockchain. Ethereum es el mejor ejemplo, al contar con múltiples soluciones que heredan su seguridad y consenso, mientras delegan la ejecución *off-chain*. Esto mejora las condiciones para los usuarios al interactuar con *dApps* y DeFi.

Las L2 no son el punto final de la escalabilidad, sino la base para seguir optimizando la infraestructura de manera modular. La evolución hacia ecosistemas interoperables permitirá conectar liquidez y contratos, asegurando que las mismas aplicaciones puedan operar en múltiples redes.

#### Más recursos

* [Layer 2 Evolution: Superchains and L3's, Binance Research, 2024](https://research.binance.com/static/pdf/the-layer-2-evolution-superchains-l3s-and-more.pdf)
* [Advancing Blockchain Scalability: An Introduction to Layer 1 and Layer 2 Solutions, Columbia University, 2024](https://arxiv.org/html/2406.13855v1)
* [Introducción a Based Rollups, Kairos Research, 2024](https://www.kairosresearch.xyz/insights/introduccion-a-los-based-rollups)
* [Introducción a Rollup as a Service, Kairos Research, 2024](https://www.kairosresearch.xyz/insights/introduccion-al-rollups-as-a-service)
* [How Do Optimistic Rollups Work?, Alchemy, 2023](https://www.alchemy.com/overviews/optimistic-rollups)
* [Layer 2 Scaling, Binance Research, 2022](https://research.binance.com/static/pdf/Layer_2_Scaing_Stefan_Piech.pdf)
* [Optimistic Rollups, Ethereum Foundation, 2022](https://ethereum.org/en/developers/docs/scaling/optimistic-rollups/)
* [Proof of Stake, Ethereum Foundation, 2022](https://ethereum.org/en/developers/docs/consensus-mechanisms/pos/)
* [What is Layer 2?, Ethereum Foundation, 2022](https://ethereum.org/en/layer-2/learn/)
* [Zero Knowledge Rollups, Ethereum Foundation, 2022](https://ethereum.org/en/developers/docs/scaling/zk-rollups/)
* [An Incomplete Guide to Rollups, Vitalik, 2021](https://vitalik.eth.limo/general/2021/01/05/rollup.html)
