DoubleZero: un Internet más rápido

Introducción

El viaje comienza con un solo destello. Una chispa de luz nace en medio del incesante zumbido de la maquinaria de un centro de datos. Un paquete —una sola transacción— se codifica en pequeños pulsos. Estos pulsos comienzan su recorrido a través de una fibra de filamentos ópticos, cada uno más fino que un cabello humano, que se extiende por el vasto océano Atlántico. Muy por debajo de la superficie, este cable de fibras sigue el contorno del lecho marino y atraviesa kilómetros de presión extrema y oscuridad total. Aun así, la luz avanza con precisión inquebrantable y cruza continentes en silencio. Mientras lees esto, ese viaje ocurre millones de veces por segundo. Es la columna vertebral oculta de la conectividad global: la infraestructura invisible que conecta los sueños digitales de la humanidad, un pulso imparable a la vez.

DoubleZero busca redefinir esta columna vertebral invisible de conectividad y sentar las bases de una red global de fibra óptica más rápida, capaz de satisfacer las necesidades de una nueva generación de sistemas distribuidos de alto rendimiento y baja latencia, así como de ecosistemas blockchain, incluido Solana. Esto aborda un cuello de botella fundamental tanto para Internet como para los sistemas blockchain de alto rendimiento: la conectividad global de capa base.

El ‘protocolo N1’ de DoubleZero presenta una infraestructura neutral de capa base diseñada para un futuro distribuido de alto rendimiento. El protocolo plantea una red sin permisos impulsada por colaboradores independientes, que aprovecha cables dedicados de fibra óptica y submarinos para rediseñar las capas fundamentales del modelo OSI (capas 1, 2 y 3).

Este artículo analiza las ideas principales del nuevo whitepaper de DoubleZero y destaca su potencial de mercado, la arquitectura general del sistema y su modelo económico. DoubleZero podría ofrecer mejoras considerables de rendimiento para redes como Solana. Sin embargo, es fundamentalmente independiente de cualquier blockchain y está diseñado para aportar beneficios transformadores a diversas industrias y casos de uso. Esta versatilidad se explorará en detalle a lo largo del artículo.

Oportunidades de mercado

La ‘fibra oscura’ es un cable de fibra óptica instalado que no está en uso. Su opuesto es la ‘fibra iluminada’, literalmente una fibra por la que viaja la luz, que se refiere a un cable de fibra óptica en uso. Las organizaciones pueden arrendar y administrar fibra oscura para crear una red privada, así como arrendar espacio en fibra iluminada existente.

Oferta

Se ha instalado una capacidad adicional considerable de fibra oscura, pero actualmente no está operativa.

• El 65 % de la fibra en Estados Unidos permanece oscura (Comisión Federal de Comunicaciones, 2007)
• La cobertura de fibra aumentó del 15 % al 46 % de las ubicaciones de Estados Unidos entre 2015 y 2023 (Informe anual sobre despliegue de fibra, 2023)
• El 70 % de los hogares europeos tiene conexiones de fibra (FTTH Council Europe, 2024)

Los proveedores de enlaces de fibra subutilizados o desconectados enfrentan grandes dificultades para monetizarlos individualmente. Vender servicios para cada ruta por separado implica altos costos para encontrar compradores y negociar contratos, mientras que el valor de cada enlace sigue limitado a su ruta específica. Muchas empresas tienden a aprovisionar capacidad en exceso al comprar o arrendar fibra, ya que la dimensionan para el peor escenario en lugar de las condiciones habituales. 

Demanda

Los cuellos de botella en el flujo de datos limitan el rendimiento de las redes descentralizadas. En las blockchains de alto rendimiento, las limitaciones de ancho de banda y la latencia impredecible de la comunicación entre validadores superan ampliamente las restricciones de cómputo. Las rutas de Internet público agravan estos problemas con un enrutamiento no determinista. Los dos objetivos de una blockchain —ser pública y ofrecer alto rendimiento— suelen entrar en conflicto.

Los validadores deben hacer frente a un flujo incesante de transacciones entrantes repletas de duplicados y saturadas de spam. Incluso las blockchains de mayor rendimiento tienen dificultades para ofrecer la experiencia similar a Web2 que esperan los usuarios y la experiencia de trading que proporcionan los exchanges centralizados profesionales.

La industria ha presentado varias soluciones para abordar estos desafíos, cada una con sus propias limitaciones:  ‍

Mempools: Los mempools funcionan como áreas centralizadas de retención de transacciones y reducen la carga de ingesta de cada validador. Sin embargo, añaden latencia y divulgan la intención de las transacciones mucho antes de su inclusión, lo que podría exponerlas a abusos.  

Calidad de servicio (QoS): Los sistemas QoS ponderados por stake priorizan las transacciones de entidades de confianza con stake. Por desgracia, estos sistemas añaden latencia debido al paso intermedio de procesar las transacciones a través de un nodo con stake. Los participantes sin acceso suficiente a stake quedan excluidos.

La solución de DoubleZero

DoubleZero propone crear una red descentralizada de infraestructura física (DePIN) formada por enlaces privados de fibra oscura subutilizados y aportes de grandes operadores de redes, como firmas financieras y empresas de telecomunicaciones. En esencia, es una capa de transporte en malla que filtra y distribuye tráfico a través de rutas de baja latencia y gran ancho de banda, lo que permite que los sistemas distribuidos envíen y reciban información con eficiencia. Los enlaces de fibra aportados individualmente se combinan en una red sincronizada que aumenta el ancho de banda, reduce la latencia y elimina la variación de latencia en la comunicación. Este ancho de banda dedicado ofrece conexiones rápidas y predecibles entre los nodos de la red. 

Para ilustrarlo, imagina la diferencia entre depender de Uber para viajar del punto A al punto B y tener un conductor personal. Un conductor privado siempre está disponible y ofrece un servicio inmediato, rápido y predecible. Depender de Uber puede ser más flexible, pero introduce variaciones en el tiempo de llegada y posibles retrasos según la disponibilidad de conductores.

Sin embargo, DoubleZero no es solo una capa de transporte. La red también ofrece servicios de filtrado y verificación mediante dispositivos de red que ejecutan código de código abierto para verificar firmas y eliminar datos entrantes duplicados. Las transacciones entrantes pueden filtrarse en el borde (es decir, eliminar spam y duplicados) mediante hardware especializado. Esto permite que las blockchains aprovechen recursos de filtrado compartidos en todo el sistema, en lugar de exigir que cada validador aprovisione recursos suficientes. Los validadores reciben un conjunto de transacciones mucho más pequeño y solo deben volver a verificar las firmas de las transacciones incluidas en el bloque final. Los mensajes salientes pueden enrutarse, rastrearse y priorizarse de forma explícita para mejorar la eficiencia.

Con este sistema, ya no es necesario aprovisionar cada validador con recursos suficientes para satisfacer la demanda global. En su lugar, esa demanda puede atenderse compartiendo infraestructura, lo que requiere menos recursos en total. Se utilizará infraestructura personalizada en los extremos de la fibra, por lo que el enrutamiento del tráfico, la latencia global y otros aspectos de rendimiento de bajo nivel serán superiores a los de Internet público.

El enfoque principal de DoubleZero es la fibra, ya sea terrestre o submarina. Los enlaces de fibra modernos pueden admitir cientos de terabits de datos por segundo. Sin embargo, los colaboradores de la red también pueden proporcionar otros servicios de comunicación, como tecnología de microondas o satelital, y conectarlos a la red como una aplicación ‘N2’.

Arquitectura

Puedes imaginar la arquitectura de la red DoubleZero como dos anillos concéntricos.

Anillo exterior de entrada/salida

Interactúa con Internet público. Los dispositivos de red de DoubleZero utilizan hardware de alto rendimiento para mitigar ataques distribuidos de denegación de servicio, verificar firmas y filtrar transacciones duplicadas.

Anillo interior de flujo de datos

Los servidores del anillo interior alcanzan consenso con este tráfico filtrado mediante líneas de ancho de banda dedicado con enrutamiento óptimo.

La capa física de la red DoubleZero consta de dispositivos de red en puntos clave de entrada/salida y ancho de banda aprovisionado en toda la red.

Puntos de intercambio de DoubleZero (DZX)

Los DZX permiten la conectividad entre varios centros de datos dentro de un área metropolitana, de forma similar a como los puntos de intercambio de Internet público conectan distintas redes. Los colaboradores de la red proporcionan estos enlaces de infraestructura subyacente, que constituyen la capa central de tránsito del protocolo. Los puntos de intercambio permiten una interconectividad escalable, sin importar cuántos colaboradores participen en DoubleZero.

Enlaces de fibra

Los enlaces de fibra ofrecen conexiones de baja latencia y gran ancho de banda entre distintos puntos del planeta. Los colaboradores de la red pueden ser propietarios directos de los enlaces o arrendarlos a los principales proveedores de servicios de red. Los colaboradores aprovisionan estas conexiones y se comprometen a cumplir un acuerdo de nivel de servicio para garantizar la calidad de cada conexión.

Dispositivos de red FPGA

Las matrices de puertas lógicas programables en campo (FPGA) son dispositivos de hardware que pueden programarse después de su fabricación para realizar tareas de cómputo específicas. Las FPGA, conocidas por su flexibilidad y alto rendimiento, suelen utilizarse en aplicaciones que requieren un procesamiento rápido de datos, como redes, procesamiento de señales y sistemas blockchain.

DoubleZero utiliza FPGA disponibles comercialmente para filtrar el tráfico entrante en puntos de ingreso clave del borde de la red. En comparación con los validadores, los dispositivos FPGA pueden manejar varios órdenes de magnitud más tráfico porque realizan tareas específicas: eliminar spam, quitar transacciones duplicadas de un conjunto y verificar firmas. Una sola implementación de muestra puede gestionar la eliminación de duplicados, el filtrado y la verificación de firmas para varios Gbps de datos entrantes: hasta un millón de transacciones por segundo con latencia cero.

Escenario: ataques DDoS

La infraestructura compartida de DoubleZero crea una arquitectura de red más robusta y resiliente, lo que dificulta mucho más los ataques de denegación de servicio (DoS). Con DoubleZero, un ataque de este tipo necesitaría muchos terabits por segundo de tráfico que afectaran simultáneamente a numerosos sitios distribuidos geográficamente. Ya no sería un ataque contra un solo validador ni contra una única blockchain, sino contra cientos de centros de datos y proveedores de servicios de Internet de todo el mundo. Para tener éxito, el ataque tendría que ser varios órdenes de magnitud más complejo e intensivo en recursos. 

Modelo económico

DoubleZero presenta un nuevo modelo económico para los servicios de filtrado y enrutamiento en redes globales, que conecta recursos de fibra subutilizados con sistemas descentralizados. Convierte aportes individuales en una red integrada y crea un sistema más valioso que la suma de sus partes. Incluso un único enlace de fibra redundante, con valor limitado por sí solo, se convierte en un componente esencial al combinarse con otros en un marco distribuido.

‍DoubleZero agrega estos aportes diversos y combina las fortalezas de las redes privadas (estándares unificados, pero alcance limitado) con las de las redes públicas (amplio alcance, pero estándares fragmentados).

Proveedores de fibra

DoubleZero permite que las empresas privadas moneticen los enlaces de fibra subutilizados que han comprado o arrendado a proveedores de telecomunicaciones u operadores de red. Al aportar estos enlaces a DoubleZero, las empresas acceden a nuevas oportunidades de ingresos.

Demanda de las blockchains

Las redes blockchain pueden aprovechar las ventajas de las redes privadas, como un mejor rendimiento y una mayor confiabilidad, sin depender de sistemas centralizados ni de contratos a largo plazo.

Con DoubleZero, los usuarios aprovisionan y utilizan fibra sin fricciones mediante contratos inteligentes basados en blockchain, lo que garantiza la integridad y transparencia de cada interacción.

Red definida por contratos inteligentes

DoubleZero opera con datos verificados almacenados en contratos inteligentes onchain. Un controlador sin permisos implementado en una blockchain pública incentiva nuevos aportes y administra dinámicamente la configuración y el enrutamiento de la red para responder a picos de demanda, interrupciones y otros problemas.

El plano de control distribuido utiliza estos datos para alcanzar consenso sobre las decisiones de enrutamiento y priorización, lo que garantiza una experiencia transparente y sin permisos para colaboradores y usuarios.

Los colaboradores se conectan a la red mediante un acuerdo de nivel de servicio codificado en un contrato inteligente. Este acuerdo especifica parámetros clave del enlace, como la ubicación de los extremos, el ancho de banda, la latencia y un tamaño de MTU compatible. Por ejemplo, un colaborador que proporcione un enlace entre Los Ángeles y Singapur podría comprometerse a ofrecer 10 Gbps de ancho de banda con una latencia de 85 ms y una MTU de 1600. Estos detalles y la duración del compromiso se registran en el contrato inteligente y definen las características operativas del enlace.

DoubleZero monitorea y prueba el rendimiento de los enlaces para garantizar que solo los enlaces conformes cumplan los requisitos para recibir recompensas. Los enlaces que no cumplen los requisitos corren el riesgo de quedar descalificados para recibir recompensas y pueden retirarse de la red. El protocolo depende de la alineación interna y la reciprocidad entre los colaboradores, quienes deben cumplir los acuerdos de nivel de servicio y mantener incentivos para exigirse responsabilidades mutuamente.

Los validadores y otros usuarios pueden optar por servicios y rutas predefinidos, como tráfico para una blockchain de capa 1 específica, propagación de estado o conjuntos de validadores, o crear contratos personalizados para definir solicitudes específicas de enrutamiento.

El controlador distribuido utiliza los datos de contratos inteligentes como entrada para determinar la configuración óptima de la red. Un aspecto clave de este proceso es calcular precios precisos para garantizar que los usuarios paguen en proporción a la carga que sus solicitudes imponen al sistema. A su vez, los proveedores reciben recompensas según el valor que sus aportes generan para la red.

DoubleZero plantea un modelo de precios por niveles que permite a los usuarios elegir entre acceso prioritario y básico para rutas específicas, lo que optimiza la eficiencia de la red. Al ofrecer un alto grado de personalización y control sobre sus servicios, DoubleZero garantiza que el valor regrese a los proveedores. Esta es una ventaja importante frente a Internet público, donde todo el tráfico se trata de la misma forma, sin importar su prioridad.

Efectos de red

Los efectos de red de DoubleZero se parecen a los de la industria aérea. Debido a la demanda limitada, las rutas individuales entre dos ciudades rara vez se ofrecen de forma aislada. En cambio, se integran en la red más amplia de una aerolínea, se conectan mediante centros de operaciones e interactúan con otras rutas. Estas redes adquieren más valor cuando las aerolíneas se unen a alianzas, amplían su alcance global y aumentan el valor de cada ruta.  

Al aportar sus enlaces de fibra a DoubleZero, los proveedores obtienen dos grandes beneficios:

1. Facilidad de integración: Añadir enlaces a la plataforma es sencillo y estandarizado. Los proveedores solo necesitan instalar y configurar unos pocos switches, lo que mantiene al mínimo los costos operativos.
2. Mayor valor de los enlaces: Un enlace aportado gana valor gracias a los efectos de red al conectarse con enlaces vecinos, aprovechando la ley de Metcalfe. Un enlace que antes estaba aislado puede convertirse en un activo con muchas conexiones dentro de DoubleZero y adquirir mucho más valor que como ruta independiente.

DoubleZero incluso puede aprovechar eficazmente enlaces redundantes, cortos o de bajo rendimiento. Aunque la red está diseñada para ofrecer un alto rendimiento y una amplia cobertura general, estos aportes mejoran la redundancia, aumentan la capacidad y refuerzan la interconectividad global.

Casos de uso de blockchain

Las aplicaciones de DoubleZero específicas para blockchain incluyen impulsar nodos RPC, optimizar sistemas MEV y mejorar el rendimiento de blockchains de capa 1 y capa 2.

Blockchains de L1

Las blockchains de capa 1 enfrentan tres desafíos que DoubleZero podría ayudar a mitigar.

Filtrado

DoubleZero filtra el tráfico entrante, lo que ayuda a mitigar ataques distribuidos de denegación de servicio, verificar firmas y eliminar transacciones duplicadas. Separar estos pasos de la producción, ejecución y consenso de bloques libera una cantidad considerable de recursos para concentrarlos en la producción de bloques.

Enrutamiento

Se realiza mediante enlaces dedicados con una latencia y una variación de latencia mínimas. Esto garantiza que los bloques se creen, compartan y ratifiquen rápidamente. Se espera que DoubleZero admita multidifusión, lo que facilita la transmisión simultánea de datos de uno a muchos o de muchos a muchos. La multidifusión permite la propagación compleja de transiciones de estado, bloques completos o, en el caso de Solana, el streaming de shreds a través del árbol Turbine.

Trazabilidad

Se espera que los paquetes que atraviesan la red puedan rastrearse para que los usuarios verifiquen su inclusión o exclusión en la comunicación entre validadores. Este es un efecto secundario beneficioso de la transparencia del enrutamiento del tráfico para sistemas sensibles a problemas de censura.

Nodos RPC

Los nodos RPC enfrentan tres desafíos que DoubleZero podría mitigar.

Picos de tráfico

Los RPC son especialmente vulnerables a los ataques distribuidos de denegación de servicio porque reciben el flujo de transacciones a través de Internet público. Algunos ejemplos habituales son los airdrops y las acuñaciones populares de NFT.

Reenvío de transacciones

La capacidad de entregar transacciones es fundamental para un RPC, en especial cuando se trata de transacciones de alto valor que son competitivas y sensibles al tiempo. Las conexiones resilientes y de baja latencia entre el nodo RPC y el líder de bloque o el mempool ayudan a los nodos RPC a cumplir estas responsabilidades.

Obtención de información

Los RPC son proveedores principales de observabilidad sobre el estado actual, incluidos los saldos de las billeteras y la liquidez de trading. Deben ingerir, validar e indexar los cambios lo más cerca posible del tiempo real. Las conexiones resilientes y de baja latencia de DoubleZero entre validadores y nodos RPC pueden garantizar que los RPC tengan una visión actualizada de la blockchain.

MEV

Los sistemas MEV son sensibles a la latencia. Incluso pequeñas mejoras en la latencia y la capacidad de entrega pueden generar un enorme valor adicional. Estos sistemas se benefician mucho de una visión más cercana al tiempo real del estado de una red. Con datos más recientes, pueden crear secuencias rentables de transacciones y bloques más eficientes. Los sistemas MEV que transmiten propuestas rápidamente a los validadores pueden usar el tiempo adicional para encontrar mejores secuencias. Los sistemas MEV se benefician de una recuperación de datos más rápida (es decir, operaciones de lectura) y de una entrega más rápida de bloques o paquetes al líder actual (es decir, operaciones de escritura).

Blockchains de capa 2

Las cadenas de capa 2 pueden utilizar DoubleZero para filtrar las transacciones entrantes al secuenciador, publicar o recuperar información de la capa 1 con baja latencia y verificar rápidamente el estado actualizado en todo el conjunto de validadores. DoubleZero también puede garantizar que las capas de disponibilidad de datos sigan el ritmo de la cadena de capa 2.

La mayoría de las cadenas de capa 2 aspiran a admitir varios secuenciadores que publiquen transacciones de forma rotativa o simultánea para reducir los riesgos de centralización, censura y disponibilidad. Este cambio de arquitectura requiere una coordinación considerable entre secuenciadores, que DoubleZero puede acelerar.

Otros contextos de blockchain

DoubleZero ofrece ventajas en otros contextos de blockchain, como la sincronización de estado, los indexadores, los líderes múltiples y las extensiones de red.

Incorporación de nuevos validadores

Para alcanzar el estado actual, los nodos validadores nuevos deben ingerir transacciones a una velocidad considerablemente mayor que la velocidad actual de la blockchain. Las conexiones de gran ancho de banda de DoubleZero ayudan a superar estas restricciones y facilitan que nuevos validadores se unan a una red. El mismo principio se aplica a los validadores que se han rezagado respecto al extremo de la cadena y necesitan ponerse al día.

Indexadores

Al igual que los RPC, los indexadores deben recibir rápidamente el estado actualizado para que sus usuarios finales puedan tomar decisiones ágiles e informadas. La propagación del estado mediante DoubleZero reduce los retrasos al indexar datos recientes y mantiene actualizadas las instancias distribuidas de los indexadores.

Líderes múltiples

Muchas blockchains de capa 1 aspiran a tener varios líderes simultáneos que produzcan bloques al mismo tiempo en distintas partes del mundo. Sin una coordinación estrecha entre los líderes, esto puede generar rápidamente transacciones redundantes u obsoletas y desperdiciar recursos de cómputo. Al igual que varios secuenciadores en cadenas de capa 2, varios líderes en cadenas de capa 1 necesitan una rápida sincronización global del estado, y DoubleZero puede facilitarla mejor que Internet público.

Extensiones de red

Casi todas las redes tienen algún tipo de operación de cómputo que solo puede ejecutarse en un subconjunto de sus validadores porque requiere hardware o software especializado. Los enlaces de mayor ancho de banda y menor latencia de DoubleZero pueden beneficiar a estos proyectos, incluidos los demostradores ZK, las cargas de trabajo de GPU y las plataformas de ejecución asíncrona.

Casos de uso ajenos a blockchain

DoubleZero no se limita a las aplicaciones de blockchain. Puede beneficiar a cualquier entorno donde los sistemas distribuidos deban comunicarse con rapidez, precisión y en grandes volúmenes. Algunos ejemplos son las redes de entrega de contenido, las aplicaciones de videojuegos, los modelos de lenguaje de gran tamaño y los casos de uso empresariales.

Redes de entrega de contenido (CDN)

Una nueva CDN creada sobre la red DoubleZero podría centrarse en las competencias principales de aprovisionar contenido según las previsiones de demanda y dejar el filtrado y el enrutamiento al protocolo.

Una gran ventaja del protocolo DoubleZero es su flexibilidad. Los usuarios no necesitan contratar arrendamientos amplios y a largo plazo, sino que pueden personalizar su uso para rutas e intervalos de tiempo específicos. Así, las CDN que no tengan cobertura en determinadas regiones o necesiten más ancho de banda en corredores centrales pueden usar DoubleZero según sus necesidades.

Videojuegos en línea

La latencia es crítica para los videojuegos en línea, ya que incluso los retrasos leves arruinan la experiencia del usuario. Los desarrolladores de videojuegos usan dos modelos: entre pares y servidores centrales. DoubleZero, con sus enlaces dedicados y su modelo de uso flexible, puede mejorar cualquiera de los dos al estabilizar las conexiones y hacer que los juegos sean más agradables.

Modelos de lenguaje de gran tamaño (LLM)

Ubicar grandes GPU en una sola instalación es complicado. Las grandes empresas tecnológicas han diseñado sistemas para coordinar recursos asíncronos y distribuidos con el fin de entrenar modelos unificados. Las conexiones de gran ancho de banda de DoubleZero permiten entrenar modelos con menos fricciones en distintas instalaciones y según la disponibilidad de GPU.

Casos de uso empresariales

DoubleZero puede ofrecer una alternativa a las propuestas tradicionales de los proveedores de nube, lo que permite a los usuarios comprar y utilizar ancho de banda sin permisos ni arrendamientos o contratos vinculantes. Otras ventajas incluyen reducir costos, aliviar la congestión de entrada/salida de los centros de datos y evitar la dependencia de un ecosistema.

Conclusión

DoubleZero es una de las iniciativas más ambiciosas de la industria blockchain actual. Su visión es construir un nuevo Internet privado adaptado a los sistemas distribuidos modernos, incluido Solana, que busca redefinir la infraestructura que impulsa la tecnología descentralizada.

DoubleZero, liderado por Austin Federa, antiguo director de estrategia de Solana Foundation; el CTO Andrew McConnell; y el experto en redes de datos Mateo Ward, se lanza con el respaldo de dos equipos colaboradores principales: Firedancer y Malbec Labs.

La testnet está activa en siete ciudades de todo el mundo, y la mainnet añadirá otras diez áreas metropolitanas. Actualmente, cuatro validadores de Solana (dos Agave y dos Frankendancer) están conectados a la red DoubleZero con fines de prueba. Están contratando.

Gracias a 0xIchigo, Brady Werkheiser, Andrew McConnell y Austin Federa por revisar versiones anteriores de este trabajo.