Beacon Chains: Coordinación Cross-Chain

En el vasto ecosistema de KodeChain, donde DPoS y PBFT coexisten como mecanismos de consenso complementarios, surge la necesidad de una coordinación superior. Las Beacon Chains emergen como el puente inteligente que permite la comunicación fluida entre cadenas, creando un sistema unificado donde las transacciones pueden fluir libremente entre diferentes paradigmas de consenso.

La Arquitectura de las Beacon Chains

BaseBeaconChain: El Fundamento Común

Cada beacon chain en KodeChain hereda de una base sólida implementada en BaseBeaconChain:

type BaseBeaconChain struct {
    Type          BeaconChainType
    ChainID       string
    State         *BeaconState
    Blocks        []*BeaconBlock
    Validators    map[string]*BeaconValidatorInfo
    CrossChainTxs map[string]*CrossChainTx
    IsRunning     bool
    mutex         sync.RWMutex
}

Esta estructura proporciona las operaciones fundamentales que todas las beacon chains comparten: creación de bloques, validación, gestión de validadores y procesamiento de transacciones cross-chain.

BeaconBlock: La Unidad de Coordinación

type BeaconBlock struct {
    Index         uint64                 `json:"index"`
    Timestamp     int64                  `json:"timestamp"`
    PreviousHash  string                 `json:"previousHash"`
    Hash          string                 `json:"hash"`
    StateRoot     string                 `json:"stateRoot"`
    CrossChainTxs []CrossChainTx         `json:"crossChainTxs"`
    ValidatorSet  []BeaconValidatorInfo  `json:"validatorSet"`
    ConsensusData map[string]interface{} `json:"consensusData"`
    Signature     string                 `json:"signature"`
    Proposer      string                 `json:"proposer"`
}

Cada bloque de beacon contiene no solo transacciones cross-chain, sino también el estado completo de los validadores y metadatos específicos del consenso.

Beacon Chains Especializadas

DPOSBeaconChain: Coordinación para Delegated Proof of Stake

La beacon chain de DPoS se especializa en sincronizar el estado de los delegados y coordinar la producción de bloques:

type DPOSBeaconChain struct {
    *BaseBeaconChain
    dposConsensus *DPoS
    activeRound   int
    activeSlot    int
    blockTime     time.Duration
    roundLength   int
}

Esta implementación mantiene sincronización constante con el consenso DPoS, reflejando cambios en delegados y rondas de producción.

PBFTBeaconChain: Coordinación para Tolerancia a Fallos Bizantinos

La beacon chain de PBFT se enfoca en registros críticos y coordinación de validadores:

type PBFTBeaconChain struct {
    *BaseBeaconChain
    pbftConsensus PBFTInterface
    activeRound   int
    activeSlot    int
    blockTime     time.Duration
    roundLength   int
}

Especializada en transacciones de alta criticidad, esta beacon chain coordina validadores PBFT y procesa registros críticos.

Transacciones Cross-Chain: El Puente Entre Mundos

CrossChainTx: La Transacción Universal

type CrossChainTx struct {
    TxHash       string             `json:"txHash"`
    SourceChain  string             `json:"sourceChain"`
    TargetChain  string             `json:"targetChain"`
    Amount       string             `json:"amount"`
    Asset        string             `json:"asset"`
    Sender       string             `json:"sender"`
    Recipient    string             `json:"recipient"`
    Status       CrossChainTxStatus `json:"status"`
    Timestamp    int64              `json:"timestamp"`
    Confirmation uint64             `json:"confirmation"`
    BlockHeight  uint64             `json:"blockHeight"`
}

Esta estructura permite transferencias fluidas entre cadenas DPoS y PBFT, manteniendo consistencia y atomicidad.

Estados de Transacción Cross-Chain

const (
    CrossChainTxPending   CrossChainTxStatus = "pending"
    CrossChainTxConfirmed CrossChainTxStatus = "confirmed"
    CrossChainTxExecuted  CrossChainTxStatus = "executed"
    CrossChainTxFailed    CrossChainTxStatus = "failed"
    CrossChainTxReverted  CrossChainTxStatus = "reverted"
)

Cada estado representa una fase en el ciclo de vida de la transacción cross-chain, desde la emisión inicial hasta la ejecución final.

BeaconManager: El Orquestador Maestro

Coordinación Global

type BeaconManager struct {
    dposBeaconChain *DPOSBeaconChain
    pbftBeaconChain *PBFTBeaconChain
    crossChainTxs   map[string]*CrossChainTx
    globalState     map[string]interface{}
    isRunning       bool
    mutex           sync.RWMutex
}

El BeaconManager actúa como el director de orquesta, coordinando ambas beacon chains y manteniendo el estado global del sistema.

Sincronización con Staking

func (bm *BeaconManager) SyncWithStakingContract() error {
    // Sincronizar beacon chain de DPoS
    if err := bm.dposBeaconChain.SyncWithStakingContract(bm.stakingContract); err != nil {
        utils.LogWarning("Error sincronizando beacon chain DPoS: %v", err)
    }

    // Sincronizar beacon chain de PBFT
    if err := bm.pbftBeaconChain.SyncWithStakingContract(bm.stakingContract); err != nil {
        utils.LogWarning("Error sincronizando beacon chain PBFT: %v", err)
    }

    return nil
}

Esta sincronización asegura que ambas beacon chains reflejen el estado actual de validadores y stakes.

Procesamiento de Transacciones Cross-Chain

Envío de Transacciones

func (bm *BeaconManager) SubmitCrossChainTransaction(tx CrossChainTx) error {
    // Validar transacción
    if err := bm.validateCrossChainTx(tx); err != nil {
        return fmt.Errorf("transacción cross-chain inválida: %v", err)
    }

    // Enviar a la beacon chain correspondiente
    switch tx.TargetChain {
    case "DPOS":
        return bm.dposBeaconChain.SubmitCrossChainTx(tx)
    case "PBFT":
        return bm.pbftBeaconChain.SubmitCrossChainTx(tx)
    default:
        return fmt.Errorf("cadena destino no soportada: %s", tx.TargetChain)
    }
}

Procesamiento y Confirmación

func (bm *BeaconManager) ProcessCrossChainTransaction(txHash string) error {
    tx, exists := bm.crossChainTxs[txHash]
    if !exists {
        return fmt.Errorf("transacción cross-chain no encontrada: %s", txHash)
    }

    // Cambiar estado a confirmada
    tx.Status = CrossChainTxConfirmed
    tx.Confirmation = uint64(time.Now().Unix())

    // Procesar en ambas beacon chains para consistencia
    bm.dposBeaconChain.ProcessCrossChainTx(txHash)
    bm.pbftBeaconChain.ProcessCrossChainTx(txHash)

    return nil
}

Estado Global y Sincronización

BeaconState: El Estado Unificado

type BeaconState struct {
    ChainID          string                          `json:"chainId"`
    BlockHeight      uint64                          `json:"blockHeight"`
    StateRoot        string                          `json:"stateRoot"`
    ValidatorSet     map[string]*BeaconValidatorInfo `json:"validatorSet"`
    ActiveValidators []string                        `json:"activeValidators"`
    CrossChainTxs    map[string]*CrossChainTx        `json:"crossChainTxs"`
    PendingTxs       []string                        `json:"pendingTxs"`
    LastFinalized    uint64                          `json:"lastFinalized"`
    TotalStaked      float64                         `json:"totalStaked"`
    ConsensusParams  map[string]interface{}          `json:"consensusParams"`
    LastUpdated      int64                           `json:"lastUpdated"`
}

Este estado global mantiene la coherencia entre todas las beacon chains y proporciona una vista unificada del sistema.

Actualización Continua

func (bm *BeaconManager) updateGlobalState() {
    globalState := make(map[string]interface{})

    // Estado de DPoS
    if dposState := bm.dposBeaconChain.GetState(); dposState != nil {
        globalState["dpos"] = map[string]interface{}{
            "chainId":          dposState.ChainID,
            "blockHeight":      dposState.BlockHeight,
            "activeValidators": len(dposState.ActiveValidators),
            "totalStaked":      dposState.TotalStaked,
        }
    }

    // Estado de PBFT
    if pbftState := bm.pbftBeaconChain.GetState(); pbftState != nil {
        globalState["pbft"] = map[string]interface{}{
            "chainId":          pbftState.ChainID,
            "blockHeight":      pbftState.BlockHeight,
            "activeValidators": len(pbftState.ActiveValidators),
            "totalStaked":      pbftState.TotalStaked,
        }
    }

    bm.globalState = globalState
}

Seguridad Post-Cuántica en Beacon Chains

Hashing Seguro

Todas las beacon chains utilizan exclusivamente algoritmos post-cuánticos:

func (bbc *BaseBeaconChain) calculateBlockHash(block *BeaconBlock) string {
    data, _ := json.Marshal(blockData)
    hash := security.GenerateQuantumHash(data)
    return "0x" + hex.EncodeToString(hash)
}

Validación de Estados

func (bbc *BaseBeaconChain) calculateStateRoot(state *BeaconState) string {
    data, _ := json.Marshal(stateData)
    hash := security.GenerateQuantumHash(data)
    return "0x" + hex.EncodeToString(hash)
}

Métricas y Monitoreo

Métricas del BeaconManager

func (bm *BeaconManager) GetMetrics() map[string]interface{} {
    return map[string]interface{}{
        "managerStatus":      bm.isRunning,
        "totalCrossChainTxs": len(bm.crossChainTxs),
        "globalState":        bm.GetGlobalState(),
        "dposBeacon":         bm.dposBeaconChain.GetDPOSMetrics(),
        "pbftBeacon":         bm.pbftBeaconChain.GetPBFTMetrics(),
    }
}

Monitoreo de Salud

Cada beacon chain proporciona métricas detalladas sobre:

• Altura de bloques
• Número de validadores activos
• Transacciones cross-chain pendientes
• Estado de sincronización
• Rendimiento de hashing

El Futuro de la Coordinación Cross-Chain

Las Beacon Chains representan la evolución natural de los sistemas blockchain hacia arquitecturas multi-cadena coordinadas. Al proporcionar un marco unificado para la comunicación entre diferentes mecanismos de consenso, KodeChain establece las bases para:

• Interoperabilidad Universal: Transacciones fluidas entre cualquier tipo de cadena
• Escalabilidad Horizontal: Adición de nuevas cadenas sin romper compatibilidad
• Seguridad Mejorada: Coordinación de validadores a través de múltiples capas
• Gobernanza Unificada: Toma de decisiones que afectan a todo el ecosistema

Cada línea de código en consensus/beacon_chain.go y consensus/beacon_manager.go está diseñada para crear no solo un puente entre cadenas, sino una sinfonía perfectamente orquestada donde cada componente contribuye a la armonía del sistema completo.