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Desarrollo de Parachain

Tu guía para desarrollar una parachain #

Esta guía cubrirá la motivación para construir una parachain o parathread, las herramientas disponibles para facilitar esto, los pasos para probar, y finalmente, cómo lanzar tu network en Polkadot .

¿Por qué crear una parachain? #

Las parachains están conectadas y asegurados por la Relay Chain. Se benefician de la seguridad compartida (pooled security), la gobernanza bien pensada y la escalabilidad general del enfoque de fragmentación heterogénea de la red. La creación de una parachain puede verse como la creación de una blockchain de capa 1 (layer 1), que tiene su propia lógica y se ejecuta en paralelo dentro del ecosistema Polkadot.

Los desarrolladores pueden centrarse en la creación de cadenas de última generación que aprovechen el enfoque de próxima generación de Polkadot. Algunos ejemplos de lo que podría ser una parachain son:

  • Aplicaciones DeFi (Finanzas Descentralizadas)
  • Billeteras Digitales
  • Aplicaciones IoT (Internet de las Cosas)
  • Juegos
  • Infraestructura Web 3.0

y más.

Polkadot pretende ser una apuesta contra el maximalismo blockchain, donde el éxito del enfoque multicadena heterogéneo de Polkadot jugará un papel clave en el avance general de la Web 3.0 y los sistemas descentralizados. Como resultado, el modelo de parachain de Polkadot fue diseñado con la creencia de que la Internet del futuro tendrá muchos tipos diferentes de blockchains trabajando juntas.

¿Cuáles son los beneficios de desplegar una parachain? #

El modelo de parachain intenta paliar cinco fallos de construcción clave de las pilas tecnológicas actuales, como se describe en el Polkadot Whitepaper:

  • Escalabilidad: ¿Cuánto se gasta en recursos y sufrirá la red cuellos de botella?
  • Aislable: ¿Se tienen en cuenta las necesidades de muchos bajo el mismo marco?
  • Desarrollable: ¿Son fiables las herramientas, el soporte y la integridad general del sistema?
  • Gobernanza: ¿Puede la red seguir siendo flexible para evolucionar y adaptarse con el tiempo? ¿Pueden tomarse las decisiones con la suficiente inclusión, legitimidad y transparencia para dirigir eficazmente un sistema descentralizado?
  • Aplicabilidad: ¿Resuelve la tecnología por sí sola una necesidad acuciante? ¿Se necesita otro “middleware” para salvar la distancia con las aplicaciones reales?

Seguridad compartida (Pooled Security)
Las parachains pueden alquilar la seguridad de la red Polkadot mediante la vinculación de DOT para un slot de parachain. Esto significa que se reducen los costos sociales de crear una comunidad en torno a tu proyecto y de convencer a los validadores para que participen en la seguridad de tu red. Polkadot cuenta con una seguridad sólida, y los proyectos de aplicaciones descentralizadas que deseen beneficiarse de esta seguridad querrán convertirse en parachain para tener esa seguridad compartida.

Gobernanza on-chain (gobernanza bien pensada)
La mayoría de los sistemas de gobernanza en blockchain utilizan un mecanismo de gobernanza off-chain o fuera de la cadena. La gobernanza on-chain de Polkadot fomenta la máxima participación de los holders de tokens y es transparente y sin fricciones. También permite actualizaciones sin necesidad de forks.

Escalabilidad
El enfoque de red multi-chain fragmentada permite lo que es esencialmente computación paralela (potencia de procesamiento) que puede procesar varias transacciones en paralelo. Las blockchains aisladas se enfrentan a menudo a la limitación de la red de procesar las transacciones en secuencia, lo que provoca cuellos de botella.

Interoperabilidad

Cualquier aplicación o cadena descentralizada que quiera permitir la mensajería sin confianza a otras parachains ya conectadas a Polkadot querría convertirse en una parachain. La interoperabilidad entre cadenas soberanas implica ciertas restricciones y protocolos complejos de habilitar a través de una amplia gama de cadenas.

Con Polkadot, obtendrás esta característica si construyes tu aplicación como una parachain. El formato XCM permite a cualquier parachain comunicarse pasando mensajes entre ellas. Además, como están conectadas como puentes a otras cadenas (como las de Bitcoin o Ethereum) las parachains de Polkadot serán capaces de comunicarse con estas también.

NOTA
A pesar de los beneficios de convertirse en una parachain, los desarrolladores deben ser conscientes de los retos de convertirse en una parachain, y si la construcción de una blockchain con el objetivo final de convertirse en una parachain es viable para su proyecto.

En Polkadot, puedes colocar el último block head de tu blockchain en la Relay Chain. Como parachain, los bloques que envías son verificados por validadores con un tiempo de ejecución Wasm, que puede ser almacenado en la Relay Chain. También puedes comunicarte con otras parachains utilizando el formato XCM: un sistema abstracto de paso de mensajes. El paso de mensajes se rastrea en la Relay Chain, lo que te permite demostrar la entrega de mensajes y facilitar interacciones sin confianza.

Como puedes colocar el último block head de tu blockchain, puedes lograr una finalización determinista para tu cadena. La parte difícil de alcanzar la finalización para las blockchains tiende a ser el consenso, donde, en el modelo parachain, una blockchain puede descargar el consenso a la red compartida general y centrarse en la producción de bloques. Dado que los validadores tienen el tiempo de ejecución Wasm para todas las parachains, tu parachain comparte la seguridad del pool de validadores con todos en la Relay Chain.

Cualquier validador del pool de validadores puede ayudar a validar tu blockchain.

Aspectos a tener en cuenta #

Para-nomics

Estados nacionales digitales
Las parachains pueden considerarse agentes autónomos, redes que actúan como estados nacionales digitales descentralizados. Las parachains tienen sus propias comunidades, reglas, economías, gobernanza, tesoros y relaciones con cadenas externas. Como resultado, las políticas económicas dentro de los ecosistemas parachain están sujetas a los desarrolladores y a la comunidad general de ese ecosistema parachain; no hay necesariamente un modelo económico que una parachain deba seguir.

Además, convertirse en parachain tiene un costo de oportunidad asociado. En el mejor de los casos, puedes aumentar el valor de la red participando en el proceso de selección de parachain, y esto debería servir como un buen retorno de la inversión.

Conectando economías digitales
Los collators actúan como mantenedores de la red y mantienen un nodo completo de una parachain. Pueden ser incentivados con un pago de token nativo de:

  • Tarifas de transacción recaudadas
  • Sponsoreo de tokens de parathread
    * Los bloques se producen de forma natural cuando la puja de una parathread es inferior al pago nativo de tokens.

Para-objetos #

LA RELAY CHAIN PUEDE ALBERGAR MÁQUINAS DE ESTADO ARBITRARIAS, NO SÓLO BLOCKCHAINS.
La red Polkadot fomentará la conexión e interoperabilidad entre diferentes para-objetos.

Aquí, para-objetos se refiere a objetos en la red que operan en paralelo, generalmente, objetos paralelizables.

Pueden adoptar la forma de:

Migración #

Los proyectos que ya funcionan como “solochains” o en entornos aislados pueden estar interesados en migrar a Polkadot como para-objeto. Aunque el modelo de parachain tiene sus ventajas, puede que no sea la estrategia más adecuada para algunos proyectos.

Como camino para la migración a Polkadot, puede ser más viable migrar a una de las cadenas en una de los slots reservados.

Por ejemplo, actualmente hay opciones para el deploy de smart contracts en Kusama a través de las redes que se han asegurado un slot en las últimas subastas de slots.

Implementar una Parachain #

La Guía del Implementador de Parachain es un importante trabajo en progreso y mantenido por Parity Tech. La versión en vivo se construye a partir de la fuente ubicada en el repositorio oficial de Polkadot.

Kit de Desarrollo de Parachain #

El Kit de Desarrollo de Parachain o PDK es un conjunto de herramientas que permite a los desarrolladores crear fácilmente una parachain. En la práctica, el PDK constará de los siguientes componentes clave:

  • Función de transición de estado: una forma de que tu aplicación pase de un estado a otro.
  • Red de nodos Collator con ciertas responsabilidades en relación con las parachains.

Componentes clave
La función de transición de estado (STF) puede ser una forma abstracta para que una aplicación pase de un estado a otro. La única restricción que Polkadot impone a esta STF es que debe ser fácilmente verificable — normalmente a través de lo que llamamos un testigo o prueba. Debe ser así porque los validadores de la Relay Chain necesitarán comprobar que cada estado que reciben del nodo collator es correcto sin tener que realizar todo el cálculo. Algunos ejemplos de estas pruebas son los bloques de Prueba de Validez o zk-SNARKs, que requieren menos recursos computacionales para su verificación que para su generación. La asimetría de verificación en la generación de pruebas del STF es una de las características integrales que permiten a Polkadot escalar manteniendo unas garantías de alta seguridad.

Un nodo collator es uno de los tipos de mantenedores de red del protocolo. Son responsables de mantener la disponibilidad del estado de la parachain y de los nuevos estados devueltos por la iteración de la función de transición de estado. Deben permanecer online para realizar un seguimiento del estado y también de los mensajes XCMP que enrutará entre sí y otras parachains. Los nodos collators son responsables de pasar las pruebas sucintas a los validadores de la Relay Chain y de realizar un seguimiento de los últimos bloques de la Relay Chain. En esencia, un nodo collator también actúa como un cliente ligero para la Relay Chain. Para más información sobre los nodos collators, consulta la página de collator.

¿Qué PDK existen?

Actualmente, el único PDK es Parity Substrate y Cumulus. Substrate es un marco de blockchain que proporciona los bloques de construcción básicos de una blockchain (cosas como la capa de red, consenso, un intérprete Wasm) mientras que proporciona una forma intuitiva de construir tu runtime. Substrate está hecho para facilitar el proceso de creación de una nueva cadena, pero no proporciona soporte para la compatibilidad con Polkadot directamente. Por esta razón, Cumulus, una librería añadida contiene todo el código glue de compatibilidad con Polkadot.

EMPEZAR CON SUBSTRATE
La mejor manera de empezar con Substrate es explorar la documentación de Substrate mantenida por Parity Technologies.

Cumulus
INFO
Las nubes Cumulus tienen forma de puntos. Juntas, forman un intrincado sistema que es bello y funcional.

Cumulus es una extensión de Substrate que facilita convertir cualquier runtime construido con Substrate en una parachain compatible con Polkadot.

Cumulus Consensus es un motor de consenso para Substrate que sigue una Relay Chain de Polkadot (es decir, parachains). Esto ejecuta un nodo Polkadot internamente, y dicta al cliente y a los algoritmos de sincronización qué cadena seguir, finalizar y tratar como correcta.

Véase la descripción general de Cumulus para una descripción más detallada de Cumulus.

Cumulus está todavía en desarrollo, pero la idea es que sea sencillo tomar una cadena Substrate y añadir el código parachain importando los crates (paquetes) y añadiendo una sola línea de código. Mantente al día de los últimos desarrollos de Cumulus desde la sección Cumulus.

INFO
Substrate y Cumulus proporcionan un PDK a partir de la abstracción del formato blockchain, pero no es necesario que una parachain sea siquiera una blockchain. Por ejemplo, una parachain sólo necesita satisfacer las dos restricciones enumeradas anteriormente: función de transición de estado y nodo collator.

Todo lo demás depende del implementador del PDK.

Cumulus se encarga de la sobrecarga de compatibilidad de red que cualquier parachain necesitaría implementar para conectarse a Polkadot. Esto incluye:

  • Paso de mensajes entre cadenas (XCMP)
  • Configuración del nodo Collator
  • Un cliente completo integrado de la Relay Chain
  • Compatibilidad de autoría de bloques

¿Estás interesado en crear un PDK? Consulta infra la sección de futuros PDKs para más detalles.

Cómo configurar tu parachain #

Después de crear la lógica de runtime con Substrate, podrás compilarla en un ejecutable Wasm. Este blob de código Wasm contendrá toda la función de transición de estado de tu cadena, y es lo que necesitarás para hacer deploy de tu proyecto en Polkadot como parachain o parathread.

Los validadores en Polkadot utilizarán el código Wasm enviado para validar las transiciones de estado de tu parachain o parathread, pero hacer esto requiere alguna infraestructura adicional. Un validador necesita alguna manera de mantenerse al día con las transiciones de estado más recientes, ya que los nodos Polkadot no estarán obligados a ser también nodos de tu cadena.

Aquí es donde entra en juego el nodo collator. Un collator es un mantenedor de tu parachain y realiza la acción crítica de producir nuevos bloques candidatos para tu cadena y pasarlos a los validadores Polkadot para su inclusión en la Relay Chain de Polkadot.

Substrate viene con su propia capa de red incorporada pero desafortunadamente sólo soporta cadenas en solitario (es decir, cadenas que no se conectan a la Relay Chain). Sin embargo, existe la extensión Cumulus que incluye un nodo collator y permite que tu lógica construida en Substrate sea compatible con Polkadot como parachain o parathread.

Futuros PDKs #

LLAMADA A LA ACCIÓN
¿Quieres construir un Kit de Desarrollo de Parachain desde cero? La Fundación Web3 está otorgando becas a equipos que están haciendo esto, aprende más y aplica en la página de becas W3F.

Un ejemplo de PDK que la W3F está interesada en apoyar es un kit roll-up que permite a los desarrolladores crear parachains basadas en SNARK. Si revisamos la escritura del roll-up, veremos que el sistema utiliza dos roles: usuarios que actualizan el estado y un operador que agrega las actualizaciones de estado en una única actualización on-chain. Debería ser sencillo ver cómo podemos traducir esto a los términos de parachain. La función de transición de estado de una parachain de tipo roll-up actualizaría el estado (en la práctica, probablemente un árbol de Merkle, que sería fácilmente verificable) a partir de los inputs (entradas) de los usuarios. El operador actuaría como el nodo collator, que agregaría el estado y crearía la prueba zk-SNARK que entregaría a los validadores de una Relay Chain para su verificación.

Si tú o tu equipo están interesados en desarrollar un PDK no dudes en solicitar un grant en el repositorio del W3F Grants Program. Puede haber grants disponibles para este tipo de trabajo.

Probando una Parachain #

Rococo Testnet #

Rococo es una red de pruebas (testnet) construida para probar parachains. Rococo utiliza Cumulus y HRMP (Horizontal Relay-routed Message Passing) para enviar transferencias y mensajes entre parachains y una Relay Chain. Cada mensaje se envía a la Relay Chain, y luego desde la Relay Chain a la parachain deseada.

Rococo ejecuta algunas parachains de sistemas de prueba: Rockmine, y Contracts. También ejecuta varias parachains desarrolladas externamente.

¿Qué parachains hay ahora en Rococo? #

Puedes ver la lista de parachains incluidas aquí. Una lista de parachains propuestas está disponible aquí.

Obtención de ROC #

Los ROC están disponibles en el canal Rococo Faucet de Matrix. Para recibir tokens ROC, utiliza el comando:

!drip TU_DIRECCIÓN_ROCOCO

Construir y registrar una parathread de Rococo #

Todss lss parachains de Rococo utilizan el mismo código de runtime. La única diferencia entre ellos es el ID de parachain utilizado para el registro con la Relay Chain.

Necesitarás ejecutar un collator Rococo. Para ello, necesitas compilar el siguiente binario:

cargo build --release --locked -p polkadot-collator

Una vez compilado el ejecutable, lanza los collators para tu parachain:

./target/release/polkadot-collator --chain $CHAIN --validator

Si estás interesado en ejecutar y lanzar tu propia parathread o parachain, Parity Technologies ha creado tutoriales de parachain para mostrarte cómo hacerlo. ¿Te has quedado atascado o necesitas ayuda? Únete a Substrate Stack Exchange) para interactuar con otros builders allí.

Cómo conectarse a una Parachain #

Si deseas conectarse a una parachain a través de Polkadot-JS Apps, puedes hacerlo haciendo clic en la selección de red en la esquina superior izquierda de la navegación y seleccionando cualquier parachain de tu elección.

Para el propósito de los siguientes ejemplos, usaremos la testnet Rococo “Custom Node” debajo de “Development”, siguiendo los tutoriales de parachain.

Parachain Playground #

También puedes aprovechar las funciones de cuenta ofrecidas en Polkadot-JS Apps para probar todo el proceso de onboarding de Parachain (por ejemplo, crowdloans, subastas, registros).

Inicia un nodo local en Westend ejecutando:

polkadot --chain=westend-dev --alice

A continuación, conecta tu nodo local con Polkadot-JS Apps.

Deploy #

Las cadenas basadas en Substrate, incluidas las Relay Chains Polkadot y Kusama, utilizan una codificación SS58 para sus formatos de dirección. Esta página sirve como registro canónico para que los equipos puedan ver qué cadena corresponde a un prefijo determinado, y qué prefijos están disponibles.

Parachain #

Para incluir tu parachain en la red Polkadot, necesitarás adquirir un slot de parachain.

Los slots o ranuras de parachain se venderán en subastas abiertas, cuya mecánica se puede encontrar en la página de subastas de parachain de la wiki.

Parathread #

Las parathreads no requerirán un slot de parachain, por lo que no necesitarás participar en el mecanismo de subasta de velas. En su lugar, podrás registrar tu código parathread en una Relay Chain y a partir de entonces podrás empezar a participar en las subastas por bloque para la inclusión de tu transición de estado en una Relay Chain.

Para más información sobre cómo funcionan las subastas por bloque de parathread, consulta la página más detallada de parathread.

Recursos #

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