Las cadenas de bloques prometen aplicaciones de Internet abiertas a gran escala que están organizadas de manera descentralizada, pero esto tiene el precio de un rendimiento lento para cada transacción procesada por el sistema. Los investigadores de criptografía que trabajan con el profesor Sebastian Faust han logrado una conciencia global con su enfoque para facilitar transacciones en tiempo real utilizando cadenas de bloques como Ethereum.

Pagar con tarjeta de crédito es un proceso rápido:la transferencia de dinero se completa solo unos segundos después de que los clientes colocan una tarjeta en un lector o ingresan sus datos en línea. Este proceso permite a una empresa organizada centralmente como Visa manejar más de 50, 000 transacciones por segundo en horas punta. Usando una criptomoneda como Bitcoin, donde las transacciones se procesan localmente a través de una cadena de bloques, se pueden procesar un máximo de siete transacciones por segundo, una enorme diferencia que dificulta enormemente la aplicabilidad de la tecnología. Peor aún, también puede llevar varios minutos procesar una sola transacción. Estos inconvenientes no solo se aplican a Bitcoin. Incluso las aplicaciones más complejas que se procesan mediante contratos inteligentes sobre Ethereum son costosas y lentas también.

Sin embargo, la cadena de bloques está diseñada solo para estos casos. Cualquier usuario puede cargar y distribuir algo a través de una cadena de bloques, y cualquiera puede formar parte de él. Está descentralizado neutral y efectivamente la combinación perfecta de intermediario y juez, pero también es lento. Interactuar con él de forma económica y en tiempo real, esa es la visión de Sebastian Faust, Profesor de Criptografía Aplicada, y su equipo. El desafío es que el aumento del rendimiento no debe realizarse a expensas de la seguridad. La investigación es parte del Centro de Investigación Colaborativa CROSSING, que cuenta con el apoyo de la German Research Foundation.

Una cadena de bloques es una cadena de bloques que contiene el estado del sistema descentralizado. En el caso de una moneda como Bitcoin, esto sería transacciones de pago:quién paga a quién cuánto. Cada bloque también contiene un llamado hash de todos los datos del bloque, una especie de huella dactilar de los datos. Si se cambia alguno de los datos, esto cambia el valor hash. Es más, cada bloque contiene un hash criptográfico del bloque anterior. Esto da como resultado una cadena enlazada. Un participante de la red, conocido como minero, crea un nuevo bloque de Bitcoin en promedio cada diez minutos. Este bloque es luego verificado por todos los demás participantes y aceptado como un nuevo bloque en la cadena si todas las transacciones y cálculos son correctos. Esto hace que el bloque forme parte de la cadena de bloques, en base a lo cual todos los mineros intentan encontrar el siguiente bloque. Si el bloque es incorrecto, se ignora. Una transacción en un bloque solo se acepta si ha sido publicada en la cadena de bloques e idealmente confirmada por varios bloques, generalmente seis. Esto evita que un atacante pueda publicar transacciones o bloques incorrectos. Si bien este proceso ofrece sólidas garantías de seguridad, una de sus principales deficiencias es que los usuarios pueden tener que esperar hasta 60 minutos para la confirmación de nuevas transacciones.

Transacciones más complejas usando contratos inteligentes

Los contratos inteligentes permiten a los participantes realizar transacciones que son significativamente más complejas que los pagos simples. Estas complejas reglas pueden estar escritas en un lenguaje de programación, donde se realizan los pagos en función de la ejecución del código. "Estos son contratos que son procesados ​​por blockchain, "explica Sebastian Faust." Inteligente significa que los contratos contienen condiciones lógicas. Si, por ejemplo, alguien quiere vender un archivo en línea, luego, el contrato inteligente contiene la condición de que el dinero no se pagará hasta que se haya entregado el archivo correcto ". Esto sucede automáticamente, que es seguro para ambas partes. El dinero permanece en la cadena de bloques hasta que se envía el archivo, pero el vendedor no puede gastarlo en otra parte.

Otro ejemplo de contratos inteligentes son las aplicaciones para la comunicación entre vehículos autónomos. Algunos camiones pueden circular de forma autónoma en carreteras. Sin embargo, son costosos porque requieren una gran cantidad de tecnología de sensores. Un camión semiautónomo no puede conducirse solo, pero podría ser co-controlado por uno autónomo. Para que esto funcione, el conductor del camión semiautónomo tendría que celebrar un contrato con el autónomo. El conductor podría dormir durante este tiempo sin tener que tomar un descanso para hacerlo específicamente. Un contrato inteligente podría hacer todo esto si no existiera el problema de que la cadena de bloques es actualmente demasiado lenta para transacciones rápidas en la carretera.

"Nuestra idea no es trasladar todo a blockchain, "dice Faust. Esto significa que los contratos se ejecutan primero directamente entre las partes involucradas y solo en caso de disputa, las partes usan el costoso mecanismo de la cadena de bloques". "Es un poco como estar en la corte, "dice Fausto." Como los procesos en los tribunales son lentos y costosos, las partes solo van allí si no pueden ponerse de acuerdo entre ellas ". La ventaja de este enfoque es la escalabilidad. Dado que las disputas son una excepción en la vida diaria normal, miles de contratos podrían realizarse en tiempo real, reduciendo así significativamente la carga en la cadena de bloques.

Los programas informáticos complejos también pueden contener problemas de seguridad fatales. "Los contratos inteligentes a menudo se implementan de manera incorrecta, lo que dificulta garantizar que funcionen correctamente una vez integrados en un sistema más grande, ", dice Sebastian Faust. Un ejemplo destacado es el caso del contrato inteligente" The DAO ". En" The DAO ", un hacker pudo utilizar un error de programación para robar criptomonedas por valor de 50 millones de dólares. Uno de los principales objetivos del La investigación que se está llevando a cabo en TU Darmstadt tiene como objetivo mejorar la eficiencia de los sistemas blockchain y, al mismo tiempo, ofrecer sólidas garantías de seguridad.

Desarrollar los protocolos criptográficos para estos procesos es una tarea compleja. Los investigadores deben definir los protocolos ejecutados por las diferentes partes, así como los contratos inteligentes subyacentes. Un desafío particular es minimizar la interacción con la cadena de bloques, mientras que al mismo tiempo debe garantizarse la seguridad del protocolo. Utilizando modelos formales de criptografía, los investigadores han confirmado la seguridad de los protocolos. Los próximos pasos ahora son lanzar el sistema Perun como un software de código abierto, e integrar sistemas blockchain que son diferentes de Ethereum.

El sistema se llama Perun, en honor al dios eslavo del trueno y la iluminación. Y tuvieron un impacto:los resultados recibieron una amplia atención, tanto de la comunidad de seguridad académica como de empresas como Bosch y la Fundación Ethereum, cuya cadena de bloques admite contratos inteligentes.