Descripción general del ICP
El Protocolo Informático de Internet (ICP) es una cadena de bloques basada en criptografía de umbral , replicación de máquinas de estados y un novedoso algoritmo de consenso .
Fue diseñado cuidadosamente para brindar a los contratos inteligentes un rendimiento y una escalabilidad casi nativos, manteniendo al mismo tiempo la seguridad de la ejecución descentralizada. Además de los contratos inteligentes DeFi clásicos, como los registros y los intercambios, ICP puede ejecutar aplicaciones que consumen mucho procesamiento y almacenamiento, como la clasificación de imágenes, completamente en cadena.
Otro aspecto importante del diseño de ICP es su integración segura y sin fisuras con los ecosistemas existentes. Los contratos inteligentes en ICP pueden alojar activos web y atender solicitudes HTTP de los usuarios, cumpliendo así la promesa de Web3. También pueden interactuar con nodos RPC de otras cadenas de bloques y servidores Web2 a través de solicitudes HTTP seguras. Estas características, combinadas con firmas de umbral, otorgan a los contratos inteligentes la capacidad de albergar activos y realizar transacciones en otras cadenas de bloques como Bitcoin y Ethereum.
Continúe leyendo para obtener más información sobre cómo se hacen posibles estas funciones.
Una cadena de bloques solo puede funcionar tan rápido y ofrecer tantos recursos como un solo nodo. Una de las claves para superar este límite es la fragmentación. ICP fragmenta los contratos inteligentes en varias instancias de la cadena de bloques. Cada instancia se denomina subred y tiene su propio conjunto de nodos descentralizados que ejecutan el algoritmo de consenso entre ellos, construyen su propia cadena de bloques y ejecutan contratos inteligentes. Cada subred se ejecuta en paralelo con otras subredes. Un contrato inteligente en una subred puede comunicarse con otro contrato inteligente en una subred diferente mediante el envío de mensajes. Los usuarios también pueden enviar mensajes a los contratos inteligentes. El siguiente diagrama muestra el flujo de un mensaje en ICP:
El mensaje va a uno de los nodos límite (nodos RPC).
El nodo límite enruta el mensaje a la subred que aloja el contrato inteligente de destino.
El algoritmo de consenso de esa subred agrega el mensaje a un nuevo bloque en la cadena de bloques de la subred.
El mensaje se agrega a la cola de entrada del contrato inteligente de destino.
El contrato inteligente ejecuta el mensaje.
Tenga en cuenta que los pasos 3 a 5 son asincrónicos y están desacoplados entre sí, lo que puede resultar inusual para los desarrolladores que están acostumbrados a las transacciones atómicas al estilo Ethereum que se ejecutan cuando se agregan a un bloque. La motivación de este diseño es la escalabilidad.
Las subredes pueden tener distintos tamaños, es decir, factores de replicación, lo que determina el costo de ejecutar contratos inteligentes en esa subred. También afecta el tiempo de finalización y la seguridad.
Firmas de umbral
Cada subred ICP tiene una clave pública fija. La clave privada correspondiente no se almacena en un solo nodo ni está disponible en ningún nodo. En cambio, se divide en múltiples recursos secretos y se distribuye entre todos los nodos mediante criptografía de umbral. Los nodos pueden firmar mensajes de forma colectiva para los usuarios y otras subredes mediante estos recursos secretos. Esto hace que la validación del estado y los resultados sea trivial para los usuarios, ya que todo lo que necesitan hacer es verificar la firma digital con la clave pública fija sin descargar y validar bloques en la cadena de bloques.
Esta característica tiene profundas implicaciones y casos de uso:
No es necesario mantener los bloques de la cadena de bloques disponibles para siempre, lo que sería un cuello de botella para la escalabilidad. De hecho, ICP recolecta activamente los bloques antiguos para mantener limitado el uso del almacenamiento.
Los contratos inteligentes pueden tener sus propias claves secretas y pueden firmar transacciones para otras cadenas de bloques como Bitcoin y Ethereum. Esto permite una interacción sin necesidad de confiar en esas cadenas de bloques.
Esta característica se llama criptografía de clave de cadena en ICP.
Contratos inteligentes
ICP utiliza WebAssembly como máquina virtual para ejecutar contratos inteligentes. Esto significa que los desarrolladores pueden escribir contratos inteligentes en lenguajes de programación populares como JavaScript, TypeScript, Rust, Python y Motoko, que está diseñado específicamente para ICP.
Además, un solo contrato inteligente en ICP es lo suficientemente potente como para albergar una máquina virtual Ethereum (EVM) completa. Esto permite la implementación de contratos inteligentes EVM escritos en Solidity.
Una característica única de ICP es que los contratos inteligentes pueden manejar solicitudes HTTP y ofrecer recursos web como HTML, JS y CSS. En otras palabras, es posible escribir una aplicación Web3 con el backend y el frontend alojados completamente en la cadena. Los contratos inteligentes también pueden realizar solicitudes a otros servicios Web2 fuera de ICP.
Los desarrolladores de Ethereum pueden estar acostumbrados a la idea de que los contratos inteligentes se ejecutan de forma secuencial dentro de una transacción atómica. ICP adopta la escalabilidad y ejecuta contratos inteligentes en paralelo. En ese sentido, los contratos inteligentes son similares a los procesos o microservicios de la programación tradicional. Los contratos inteligentes pueden ser completamente autónomos y pueden programar la ejecución mediante temporizadores sin depender de que los usuarios envíen mensajes.
En términos de almacenamiento, un contrato inteligente puede almacenar datos arbitrarios en su memoria WebAssembly. Además, un contrato inteligente puede utilizar una memoria estable más grande . La diferencia entre las dos memorias es importante para los contratos inteligentes actualizables: la memoria WebAssembly se borra en una actualización, mientras que la memoria estable se conserva (de ahí el nombre "estable"). Para los contratos inteligentes inmutables, no hay una diferencia observable entre las dos memorias, excepto por el tamaño y las funciones para acceder a ella.
En el contexto de ICP, los contratos inteligentes se denominan contenedores .
Cuentas y claves
ICP deriva la dirección de una cuenta de usuario a partir de la clave pública del usuario mediante el algoritmo hash.
La codificación textual de una dirección incluye una suma de comprobación que se parece a esto:
ICP admite varios tipos de claves (ECDSA, Ed25519, BLS). Las herramientas para desarrolladores suelen generar y aceptar claves en formato PEM.
Los contratos inteligentes pueden proporcionar cuentas de usuario como servicio. Internet Identity es un ejemplo de contrato inteligente que permite a los usuarios de Web2 tener cuentas de blockchain que aprovechan la autenticación de usuario para asignar al usuario una identidad y proporciona delegación a la parte que confía.
También puedes utilizar carteras de hardware y extensiones de navegador.
En el contexto del ICP, las direcciones se denominan principales .
Las cuentas en ICP no tienen saldos integrados, lo que supone una gran diferencia de diseño en comparación con otras cadenas como Ethereum. Todos los tokens se implementan mediante contratos inteligentes. ICP tiene un equivalente del estándar ERC-20, llamado ICRC-2 . Si un contrato inteligente implementa ICRC-2, entonces implementa un token fungible y tiene un libro de contabilidad para él.
El modelo de programación de ICP es similar al modelo de actor , donde las llamadas se realizan enviando mensajes en lugar de transacciones. La diferencia entre una transacción y un mensaje se hace evidente solo cuando el contrato inteligente llama a otros contratos inteligentes. Una transacción es atómica en el sentido de que revierte todos los cambios de estado si alguna de las llamadas falla. Un mensaje no tiene tales garantías de atomicidad entre llamadas. La programación en ICP es más asincrónica en comparación con Ethereum. Si el contrato inteligente no realiza ninguna llamada, entonces el mensaje se comporta exactamente como una transacción.
En otras cadenas de bloques como Ethereum, los usuarios pagan una tarifa variable por enviar y ejecutar transacciones en función del precio actual del gas. Para simplificar la experiencia de los usuarios que navegan por las aplicaciones Web3, ICP emplea un “modelo de gas inverso”, en el que los botes pagan por los recursos consumidos mediante la quema de ciclos . Esto es similar al gas en Ethereum, pero tiene un precio fijo que se correlaciona con un grupo de monedas fiduciarias.
ICP está gobernado por una comunidad de organización autónoma descentralizada (DAO) llamada Network Nervous System (NNS). Se implementa como un conjunto de contratos inteligentes que se ejecutan en el propio ICP. Los miembros de la comunidad pueden participar en la gobernanza apostando tokens ICP y votando propuestas. Todos los cambios operativos en ICP, como la actualización de nodos, pasan por votación. NNS ejecuta automáticamente las propuestas que han pasado la votación, lo que garantiza que los nodos ejecuten la misma versión del protocolo y, por lo tanto, evita las bifurcaciones duras.
La gobernanza y la propiedad de los nodos están desvinculadas. Es posible participar en la gobernanza sin tener un nodo y viceversa.
Para convertirse en proveedor de nodos en ICP es necesario que la comunidad DAO vote. Existen dos razones para ello:
Garantiza que el hardware cumpla con los altos estándares de ICP: 64 núcleos de CPU, 512 GiB de RAM, 30 TB de SSD NVMe. Estos nodos pueden mantener un alto rendimiento y habilitar potentes aplicaciones Web3.
Esto garantiza que la identidad del proveedor del nodo sea conocida por la comunidad. El proveedor del nodo ha firmado una declaración de buenas intenciones y puede ser responsable si el nodo se comporta mal. Esto hace que los ataques Sybil sean más difíciles de llevar a cabo y permite la capacidad de reducir la cantidad de nodos mientras se mantiene alto el coeficiente de Nakamoto. Los nodos se asignan a subredes de manera que maximicen la descentralización, en términos de operadores, geografía y jurisdicción. Esto se llama descentralización determinista .
En la actualidad, las subredes contienen entre 13 y 40 nodos, y la mayoría de ellos están distribuidos geográficamente. Sin embargo, también pueden existir subredes localizadas para dar soporte a aplicaciones que necesiten cumplir con las normativas locales.
Comparación rápida con Ethereum
Ethereum | PCI | |
Máquina virtual | EVM | WebAsamblea |
Web3 en cadena | - | Sí |
Bitcoin sin puente | - | Sí |
Los contratos inteligentes pueden firmar mensajes | - | Sí |
Llamadas HTTP a Web2 desde contratos inteligentes | - | Sí |
Idiomas | Solidez, Vyper, Yul | JS, Python, Rust, Solidity, Motoko y más |
Modelo de programación | Transacciones atómicas | Paso de mensajes asincrónico |
Capacidad de actualización | Inmutable | Actualizable o inmutable |
Modelo de gas | El usuario paga | El contrato inteligente paga |
Precio del gas | Variable | Fijado |
Calcular | Unos pocos millones de instrucciones por bloque (según el límite de gas de 30 millones) | 2 mil millones de instrucciones por bloque (por subred) |
Finalidad | ~15 minutos | ~1,4 s |
Tarifa promedio de tx/msg | ~$1 | ~$0,000001 |
Tamaño de la pila | 32 KB (1024 valores de 256 bits) | 5 MB |
Tamaño del código | 24 KB (más si se comparte código) | 10 MB |
Tamaño de la memoria | Pocos KB | 404 GiB (4 GiB de memoria Wasm + 400 GiB de memoria estable) |
Costo de almacenamiento | 18 millones de dólares por GiB (basado en 640 000 de gas por KB) | 5 dólares por GiB por año |
Número de nodos | ~7K | ~500 en total, 13-40 por subred |
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