Exploración en profundidad del SCP

El Stellar Consensus Protocol (SCP) es la columna vertebral de la red Stellar y garantiza operaciones seguras y eficientes. Es un enfoque revolucionario para lograr consenso en una red financiera descentralizada. El SCP se basa en el concepto de Acuerdo Bizantino Federado (FBA), que se centra en la idea de control descentralizado donde los nodos seleccionan voluntariamente en qué otros participantes confían para obtener información confiable. Si quieres aprender más sobre Los problemas bizantinos: ¿Qué es el problema de los generales bizantinos?

Un extracto de nuestro artículo: “El problema de los generales bizantinos, también conocido como el problema de los dos generales, fue propuesto en el artículo de Leslie Lambert sobre la tolerancia a fallos de la comunicación distribuida en red peer-to-peer en 1982. En la comunicación del sistema distribuido, algunos problemas locales pueden hacer que la computadora envíe mensajes de error y destruya la coherencia del sistema. Por lo tanto, el problema de los generales bizantinos es esencialmente un problema de consenso en la comunicación punto a punto”.

En qué se diferencia SCP de la prueba de trabajo y la prueba de participación

SCP difiere significativamente de los mecanismos de Prueba de trabajo (PoW) y Prueba de participación (PoS). PoW, utilizado por redes como Bitcoin, exige grandes esfuerzos computacionales para resolver problemas matemáticos complejos para validar transacciones y crear nuevos bloques. Por el contrario, PoS, empleado por redes como Ethereum 2.0, requiere que los validadores retengan y, a veces, bloqueen una cierta cantidad de criptomonedas para participar en el proceso.

SCP elimina la necesidad de una minería que consume mucha energía al permitir que los nodos lleguen a un consenso a través de un proceso de selección de socios confiables (porciones de quórum) y no requiere que los validadores bloqueen capital como participación. Este cambio no sólo reduce el impacto ambiental sino que también democratiza la participación en la seguridad de la red.

Beneficios de SCP en términos de velocidad y confiabilidad

Los beneficios de SCP son evidentes en su velocidad y confiabilidad. Las transacciones en la red Stellar se confirman en cuestión de segundos, un marcado contraste con los minutos o incluso horas que pueden tardar en los sistemas PoW o PoS. Además, el diseño de SCP protege inherentemente contra ataques de doble gasto y garantiza que la red pueda continuar funcionando sin problemas incluso si algunos nodos fallan o actúan de manera maliciosa.

SCP prioriza dos de tres propiedades fundamentales en los mecanismos de consenso: tolerancia a fallas y seguridad. Está diseñado para mantener la operación a pesar de las fallas de algunos nodos y garantiza que los nodos de la red acuerden los resultados de las transacciones para evitar estados conflictivos. Si bien esto a veces puede retrasar el consenso cuando los nodos luchan por llegar a un acuerdo, reduce en gran medida las posibilidades de fallos sistémicos.

Componentes SCP

• Conjuntos de quórum y sectores: cada nodo de la red Stellar define su propio conjunto de nodos confiables, conocido como conjunto de quórum. Dentro de este conjunto, los nodos deben acordar conjuntos de transacciones, formando porciones de quórum que reflejen partes de la red que están de acuerdo.
• Votación federada: SCP utiliza la votación federada para llegar a un consenso, que avanza a través de varias etapas: los nodos votan sobre conjuntos de transacciones, aceptan los votos de otros a medida que confían en ellos y, finalmente, confirman el conjunto de transacciones que se aplicará.
• Protocolos de nominación y votación: estas dos etapas del SCP garantizan que los nodos propongan conjuntos de transacciones y luego, mediante una serie de votaciones, confirmen que se agregarán al libro mayor.
  SCP es una solución innovadora a los problemas clásicos que enfrentan las redes descentralizadas. Proporciona a la red Stellar una forma de procesar transacciones de forma rápida y segura, sin el intenso costo computacional asociado con otros mecanismos de consenso. Este diseño refleja un equilibrio entre inclusión y seguridad, lo que convierte a Stellar en una plataforma atractiva para aplicaciones financieras que requieren tiempos de liquidación rápidos y medidas de seguridad sólidas.

Capas de red estelar

Descripción general de la pila estelar

Fuente: https://developers.stellar.org/docs/fundamentals-and-concepts/stellar-stack

La arquitectura de la red Stellar se compone de varias capas que funcionan en armonía para proporcionar una infraestructura financiera integral. Estas capas están diseñadas para garantizar que la red siga siendo resistente a las fallas, esté abierta a todos y funcione de manera rápida y rentable, abordando escenarios financieros del mundo real.

Los roles y las interacciones entre las diferentes capas de la red

• Stellar Core: esta es la capa fundamental de la red Stellar, que comprende nodos que mantienen el libro mayor distribuido y ejecutan el proceso de consenso. Stellar Core actualiza el libro mayor cada 5 a 7 segundos, lo que demuestra la notable eficiencia de la red.
• API de Horizon: sirve como puente entre Stellar Core y varias aplicaciones, Horizon es un servidor API HTTP orientado al cliente. Proporciona una interfaz accesible para enviar transacciones a la red y consultar datos históricos. Si bien es posible conectarse directamente a Stellar Core, el uso de Horizon simplifica estas interacciones, haciéndola más práctica para las aplicaciones cliente.
• Soroban RPC y CLI: Soroban introduce capacidades de contratos inteligentes al ecosistema Stellar. El servidor Soroban RPC (llamada a procedimiento remoto) actúa como mediador para que las aplicaciones interactúen con estos contratos inteligentes. La CLI (Interfaz de línea de comandos) ofrece a los desarrolladores una forma directa de crear, implementar e interactuar con contratos inteligentes mediante herramientas de línea de comandos.
• Kits de desarrollo de software (SDK): estos kits facilitan el proceso de desarrollo al proporcionar a los programadores bibliotecas para interactuar con Horizon y Soroban RPC en varios lenguajes de programación. Abstraen algunas de las complejidades involucradas en el trato directo con los protocolos de red.
• Protocolos DeFi: Estos protocolos, que representan finanzas descentralizadas, permiten la creación de servicios financieros que operan de forma autónoma en la cadena de bloques, como plataformas de préstamos e intercambios descentralizados. Se pueden integrar en aplicaciones para aprovechar la infraestructura financiera proporcionada por Stellar sin intermediarios centrales.

Redes dentro de Stellar

• Mainnet: la red pública principal donde ocurren las transacciones financieras reales.
• Testnet: un entorno sandbox mantenido por Stellar Development Foundation (SDF) para que los desarrolladores prueben sus aplicaciones sin utilizar fondos reales.
• Futurenet: una red para probar características y desarrollos de vanguardia en el ecosistema Stellar.
  Cada capa de la pila Stellar está diseñada con roles específicos que contribuyen a la funcionalidad general de la red, asegurando que siga siendo una plataforma sólida y versátil para construir una amplia gama de aplicaciones financieras.

El diseño de las capas de red de Stellar y la interacción entre ellas proporciona una base resistente y flexible sobre la cual se puede construir y operar una amplia gama de servicios financieros, desde pagos cotidianos hasta aplicaciones complejas de DeFi. Esta arquitectura en capas no solo garantiza la eficiencia operativa y la confiabilidad, sino que también respalda la innovación, lo que permite a los desarrolladores concentrarse en la creación de soluciones que se adapten a sus casos de uso específicos.

Operaciones dentro de Stellar

Operaciones comunes y cómo se utilizan

Las operaciones en Stellar representan acciones específicas que pueden alterar el estado del libro mayor. Cada operación es un comando que dicta un cambio y estos se envían a la red en grupos llamados transacciones. Estas transacciones son atómicas; O todos tienen éxito o todos fracasan. Las operaciones pueden variar desde la creación de cuentas hasta la gestión de ofertas en Stellar Decentralized Exchange (SDEX).

Creación y procesamiento de transacciones

Las transacciones en Stellar se crean agrupando una o más operaciones con información adicional, como la cuenta de origen y el número de secuencia. Se firman con la clave secreta de la cuenta de origen para garantizar la autenticidad y luego se envían a la red Stellar para su procesamiento. Si todas las operaciones dentro de una transacción son válidas y la cuenta tiene saldo suficiente para cubrir las tarifas y las operaciones en sí, la transacción se confirma y se aplica al libro mayor.

Crear operación de cuenta

Esta operación se utiliza para crear y financiar una nueva cuenta Stellar. Requiere un saldo inicial y crea una nueva entrada en el libro mayor de la cuenta.

Operación de pago

La operación de pago permite a las cuentas enviar un monto de un activo específico a una cuenta de destino. Es una parte fundamental de la transferencia de valor en la red Stellar.

Operaciones de pago de ruta

Las operaciones de pago de ruta permiten realizar pagos utilizando diferentes activos; la red encuentra el mejor camino entre el activo enviado y el activo recibido. Existen versiones estrictas de envío y recepción estricta de pagos de ruta, que garantizan la cantidad enviada o la cantidad recibida, respectivamente.

Gestionar operaciones de oferta

Estas operaciones se utilizan para crear, actualizar o eliminar ofertas en Stellar Decentralized Exchange. Existen operaciones separadas para gestionar ofertas de compra y venta, así como para crear ofertas pasivas que no aceptan inmediatamente una oferta equivalente.

Operación de configuración de opciones

Esta operación se utiliza para configurar varias configuraciones para una cuenta, como establecer el destino de inflación, administrar firmantes o configurar indicadores que pueden alterar los permisos de la cuenta.

Cambiar operación de confianza

Esta operación crea, actualiza o elimina una línea de confianza, que es la forma en que Stellar permite que una cuenta mantenga y realice transacciones con activos emitidos por otras cuentas.

Operación de fusión de cuentas

La operación de fusión de cuentas transfiere el saldo de una cuenta a otra y elimina la cuenta de origen del libro mayor.

Administrar la operación de datos

Las cuentas pueden adjuntar entradas de datos a sí mismas, que son esencialmente pares clave-valor. La operación de gestión de datos establece, modifica o elimina estas entradas de datos.

Estructuras de datos estelares

Libros mayores: cómo se mantienen y actualizan

Un libro de contabilidad en Stellar es el equivalente a un bloque en otras tecnologías blockchain y captura el estado de la red en un momento determinado. Contiene todos los saldos, pedidos y otros datos, como información de contratos inteligentes. Los libros mayores están vinculados cronológicamente y cada nueva versión del libro mayor es el resultado de aplicar un conjunto de transacciones a la versión anterior. El encabezado del libro mayor es un resumen del libro mayor y contiene metadatos como la versión del libro mayor, el hash del libro mayor anterior y el hash del resultado del conjunto de transacciones.

Cuentas: Creación, Gestión y Tipos

Las cuentas son la estructura de datos principal en Stellar y representan a los usuarios del sistema. Una cuenta se crea mediante una operación de “Crear Cuenta” y debe tener un saldo mínimo de XLM, que está determinado por el requisito de reserva base multiplicado por la cantidad de subentradas que tiene la cuenta. Una cuenta tiene varias propiedades, como un identificador único (ID de cuenta), saldos para diferentes activos, firmantes y umbrales de seguridad baja, media y alta.

Activos: emisión de activos nativos y personalizados en Stellar

Los activos de la red Stellar pueden representar monedas fiduciarias, criptomonedas o cualquier otra forma de valor. Cada activo se identifica mediante un código de activo y la cuenta del emisor. La emisión de un activo se realiza mediante una operación de pago del emisor a otra cuenta. Los activos están controlados por las cuentas emisoras, que pueden establecer indicadores de autorización y vincular a metadatos sobre el activo. Los activos emitidos en Stellar también se pueden utilizar dentro de contratos inteligentes a través del Contrato de Activos Stellar.

Operaciones y transacciones: tipos y cómo cambian de estado

Las operaciones son las instrucciones individuales que se pueden incluir en una transacción. Van desde pagos hasta la gestión de ofertas en el intercambio descentralizado y cambios en la configuración de la cuenta. Las transacciones agrupan estas operaciones y las envían a la red para que se apliquen al libro mayor. Las transacciones son atómicas; Si falla alguna operación dentro de una transacción, falla toda la transacción.

Contratos inteligentes: capacidades y limitaciones dentro de Stellar

Stellar introdujo contratos inteligentes a través de la plataforma Soroban. Los contratos inteligentes en Stellar son piezas de código que pueden ejecutar operaciones en la cadena de bloques. Están compuestos de código de bytes Wasm y se almacenan en entradas del libro mayor CONTRACT_DATA. Los contratos inteligentes pueden tener sus propias entradas de almacenamiento en el libro mayor, que pueden ser temporales o persistentes, y tener diferentes costos y tiempos de vida asociados.

Cada una de estas estructuras y componentes de datos desempeña un papel fundamental en la capacidad de Stellar para proporcionar una infraestructura financiera escalable y flexible. El diseño de la red en torno a estos elementos permite una amplia gama de operaciones financieras, desde pagos simples hasta instrumentos financieros complejos y contratos inteligentes.

Funciones estelares avanzadas

Ciclo de vida de una transacción desde el envío hasta la confirmación

Aquí hay un resumen del ciclo de vida de las transacciones de Stellar:

1. Creación: una transacción la inicia un usuario que especifica la cuenta de origen, el número de secuencia, las operaciones, la tarifa y las condiciones previas necesarias.
2. Firma: El sobre de la transacción se forma firmando la transacción con las claves requeridas. Esto puede involucrar a varios firmantes para configuraciones más complejas.
3. Envío: el sobre de la transacción se envía a la red Stellar mediante Horizon o directamente a Stellar Core.
4. Propagación: tras la validación, Stellar Core propaga la transacción a todos los servidores conectados, asegurando su alcance en toda la red.
5. Preparación del conjunto de transacciones candidatas: durante el cierre del libro mayor, cada validador recopila transacciones válidas del período reciente y reúne un conjunto de transacciones candidatas. Si es necesario, las transacciones se priorizan según la tarifa de inclusión.
6. Nominación de conjunto de transacciones: cada validador nomina su conjunto de transacciones candidato para la red.
7. Resolución del Protocolo de Consenso Estelar (SCP): SCP resuelve cualquier discrepancia entre conjuntos de transacciones candidatas, determinando el conjunto de transacciones final, el tiempo de cierre del libro mayor y cualquier actualización del protocolo.
8. Determinación del orden de aplicación de transacciones: el orden de aplicación de transacciones se calcula, barajando el conjunto para introducir incertidumbre y mantener el orden de los números de secuencia dentro de las cuentas.
9. Cobro de tarifas: las tarifas de todas las transacciones se cobran simultáneamente.
10. Aplicación de transacciones: cada transacción se aplica en el orden determinado, consumiendo números de secuencia de cuenta, volviendo a verificar la validez y ejecutando operaciones.
11. Actualizaciones de protocolo: si se produjo una actualización de protocolo, se implementan las actualizaciones necesarias, modificando el estado del libro mayor y los parámetros del encabezado. Esto marca el final del ciclo de vida y el proceso comienza de nuevo.

Propuestas de ecosistemas estelares (SEP)

Los SEP son propuestas de mejoras o características que mejoran la interoperabilidad y funcionalidad de la red Stellar. Sirven como protocolos estandarizados que los desarrolladores y las organizaciones pueden implementar para garantizar la compatibilidad e interacciones fluidas dentro del ecosistema Stellar.

Los SEP cubren varios aspectos de las operaciones de la red Stellar, desde protocolos de transacciones básicos hasta características más complejas como pagos transfronterizos y recuperación de cuentas. Se discuten, crean y actualizan de manera colaborativa, a menudo con aportes de la comunidad Stellar en general.

Los SEP notables incluyen:

• SEP-0001: Archivos TOML estelares, que proporcionan información esencial sobre los participantes de la red.
• SEP-0006: API de depósito y retiro, simplificando el proceso de depósito y retiro de activos.
• SEP-0010: Autenticación, que ofrece un método para que los clientes autentiquen a los usuarios.
• SEP-0012: KYC API, estandarizando el intercambio de información de Know Your Customer.
• SEP-0024: Depósitos y retiros interactivos, que mejoran la experiencia del usuario para interacciones que no son API.
• SEP-0031: API de pagos transfronterizos, definiendo protocolos para que interactúen las entidades financieras.
  Estos SEP son cruciales para garantizar un enfoque fluido y estandarizado para los casos de uso comunes de la red Stellar, contribuyendo significativamente a la evolución de la red y la integración de nuevos servicios y características.