Composabilidad atómica en un entorno multi-rollup

Definición de composabilidad atómica

La composabilidad atómica es la capacidad de ejecutar múltiples operaciones entre sistemas distintos como una sola unidad indivisible: todas las operaciones se completan juntas o ninguna se lleva a cabo. En las cadenas de bloques monolíticas tradicionales, esta propiedad es inherente, ya que las aplicaciones que funcionan sobre la misma cadena pueden componerse libremente, ya que las transacciones se procesan en un único estado global. Así, un exchange descentralizado puede interactuar con un protocolo de préstamos en una sola transacción sin riesgo de ejecuciones parciales.

En un entorno multi-rollup, esta propiedad se pierde. Cada rollup mantiene su propio estado y línea temporal de ejecución, lo que implica que una transacción en un rollup puede finalizar independientemente de otra. Sin una capa de coordinación, una acción entre rollups—como bloquear un activo en el Rollup A y acuñar un derivado en el Rollup B—no puede garantizar la atomicidad. Esto genera riesgos de fallos parciales, doble exposición o fondos bloqueados. Los mecanismos de composabilidad atómica buscan restablecer esta garantía en ecosistemas modulares.

Inclusión atómica frente a ejecución atómica

En diseños de secuenciadores compartidos, existen dos formas relevantes de atomicidad: la inclusión atómica y la ejecución atómica. La inclusión atómica asegura que las transacciones dirigidas a varios rollups se ordenen juntas en el mismo lote o bloque. Por ejemplo, una operación de bloqueo en el Rollup A y una de acuñación en el Rollup B se incluirán o excluirán conjuntamente, evitando que una quede incluida y la otra no. Esta propiedad garantiza el orden, pero no el resultado final.

La ejecución atómica va más allá, garantizando que todas las operaciones o bien se completan con éxito juntas o fallan en conjunto en el momento de ejecutarse. Para conseguirlo, es necesario conocer el estado de cada rollup durante la ordenación, de modo que el secuenciador o constructor pueda garantizar que las transacciones dependientes no serán revertidas. En la práctica, esto es considerablemente más complejo. Los rollups pueden utilizar distintas máquinas virtuales, sistemas de pruebas y normativas de ejecución, lo que hace que la validación sincronizada de estados entre múltiples entornos sea un reto técnico y muy costoso.

La mayoría de redes de secuenciadores compartidos actualmente ofrecen inclusión atómica, pero no ejecución atómica. Astria, por ejemplo, agrupa transacciones entre rollups, pero no hace seguimiento de las transiciones de estado, dejando la garantía del resultado en manos de la lógica de cada rollup. Proyectos como Espresso y el PBS (Proposer-Builder Separation, Separación de Proponente y Constructor) de Ethereum investigan cómo incorporar pruebas de estado al proceso de secuenciación, aunque estas soluciones siguen en fase experimental.

Por qué es relevante la composabilidad atómica

La composabilidad es la base de gran parte de las finanzas descentralizadas y el diseño de aplicaciones Web3. Estrategias de generación de rentabilidad, flash loans y arbitrajes entre protocolos dependen de la posibilidad de encadenar varias acciones sin exponerse a fallos parciales. Sin composabilidad, los usuarios tienen que recurrir a puentes, intermediarios con custodia o coordinación off-chain, incorporando así latencia y riesgos para la seguridad.

En un panorama de rollups fragmentado, la falta de composabilidad amenaza los efectos de red que hicieron exitoso en su origen al ecosistema DeFi de Ethereum. Las redes de secuenciadores compartidos ayudan parcialmente gracias a un orden sincronizado, pero sin una ejecución atómica completa, ciertas estrategias avanzadas resultan inviables. Esta cuestión es clave en los debates actuales sobre si los rollups deben seguir siendo soberanos o converger hacia capas de estado compartido.

Enfoques actuales para lograr la atomicidad

Las implementaciones actuales de composabilidad atómica se basan en soluciones por capas, no en enfoques monolíticos. Una opción es el puenteo optimista entre rollups, donde las transacciones se agrupan atómicamente, pero dependen de pruebas de fraude o validez específicas de cada rollup para su finalización. Otra alternativa es el uso de arquitecturas basadas en intenciones, en las que resolutores o constructores coordinan acciones multichain off-chain y las envían como paquetes agregados a los secuenciadores compartidos. Estas soluciones simplifican la complejidad, delegando parte de la lógica en la coordinación off-chain y confiando el orden a la secuenciación compartida.

La investigación sobre los denominados “superbuilders” amplía aún más este concepto. Un superbuilder mantendría conocimiento parcial o total del estado de varios rollups, permitiendo así una ejecución atómica real construyendo paquetes entre rollups validados en cuanto a estado durante su inclusión. Este modelo es conceptualmente similar a los buscadores de MEV entre dominios y se estudia dentro de la hoja de ruta rollup-centric de Ethereum.

Proyectos como Espresso han desarrollado subastas de secuenciación compartida, en las que constructores compiten por incluir paquetes entre rollups con garantías de composabilidad. Los primeros experimentos muestran potencial para reducir la latencia y el deslizamiento en estrategias de arbitraje, aunque quedan retos por resolver para evitar reorganizaciones y gestionar divergencias de estado entre rollups.

Retos en la implementación de la ejecución atómica

La consecución de la ejecución atómica en varios rollups presenta desafíos de base. El primero es la heterogeneidad: los rollups pueden emplear distintos sistemas de pruebas (zk-SNARKs, STARKs, pruebas de fraude optimistas) y máquinas virtuales (EVM, WASM, VMs personalizadas), lo que convierte la verificación sincronizada de estados en algo computacionalmente costoso. Un secuenciador que intente validar todos los estados puede convertirse en un cuello de botella.

El segundo reto es la latencia. La verificación en tiempo real de los estados de varios rollups podría introducir demoras que perjudiquen la experiencia de usuario y anulen la ventaja de baja latencia de los secuenciadores centralizados. Los modelos híbridos, en los que solo se validan en cuanto a estado los paquetes críticos, pueden servir como término medio, pero complican el diseño del sistema.

La seguridad económica también es crítica. Las redes de secuenciadores compartidos son objetivos de alto valor, especialmente cuando coordinan la ejecución atómica en aplicaciones financieras. Las estructuras de incentivos deben alinear los intereses de los validadores con el comportamiento correcto, y las condiciones de penalización deben diseñarse con cuidado para sancionar la equivocación o censura, sin desincentivar la participación honesta.

Implicaciones para los desarrolladores de aplicaciones

Para los desarrolladores de aplicaciones cross-rollup, distinguir entre inclusión y ejecución es fundamental. Las aplicaciones que solo requieren ordenación sincronizada—como subastas por lotes o gobernanza entre cadenas—pueden funcionar en las redes de secuenciadores compartidos actuales. Sin embargo, para aplicaciones que exigen ejecución garantizada en varios rollups, como estrategias DeFi complejas o derivados componibles, es preciso implementar protecciones adicionales como mecanismos de reversión, contratos de escrow o liquidación diferida.

La aparición de API de secuenciadores compartidos y protocolos basados en intenciones podría simplificar con el tiempo gran parte de esta complejidad. Los desarrolladores podrán definir los resultados deseados (por ejemplo, “intercambiar en Rollup A y prestar en Rollup B si los tipos superan X”) y confiar en que resolutores y secuenciadores coordinen la ejecución de forma atómica. Este modelo refleja las tendencias de intenciones generalizadas que exploran proyectos como Anoma y SUAVE, destinados a unificar la liquidez y la composabilidad entre cadenas fragmentadas.