Cuando se juega béisbol, un jonrón requiere que el bateador golpee una pelota fair que pase por encima de la cerca de los jardines, lo que le permite al bateador escalar las bases sin oposición. Solo es posible anotar un jonrón porque los jugadores, árbitros y espectadores están de acuerdo en los parámetros que lo definen. Si un equipo creía que la pelota tenía que cruzar una cerca para componer un jonrón, pero el otro equipo creía que la pelota también tenía que rebotar en un árbol para clasificarse, la falta de consenso pondría en duda el estado del logro.
Cuando se trata de finanzas, no puede haber duda. Nadie quiere darle tres Bitcoins a un Corredor de Bienes Raíces y luego escuchar las palabras "Felicitaciones, podrías haber comprado una casa".
Los mecanismos de consenso facilitan el acuerdo entre los nodos de una red blockchain. En términos simples, se aseguran de que todos los jugadores estén de acuerdo con las reglas del juego.
El sistema de consenso protege la descentralización de la red al garantizar que no dependa de un solo punto de fallo; Pero también protege la seguridad de la red, al garantizar que no dependa de un solo punto de autoridad. Por ejemplo, si el béisbol no tuviera un libro de reglas, no habría nada que impidiera que un bateador golpeara una pelota a dos pies y luego declarara un "jonrón". Del mismo modo, si no hubiera un mecanismo de consenso en una cadena de bloques, no habría nada que impidiera que un solo mal actor validara unilateralmente las transacciones en la cadena de bloques para enriquecerse.
Cómo las cadenas de bloques validan las transacciones: PoW, PoS y más allá
Proof of Work vs Proof of Stake son dos mecanismos de consenso principales utilizados en las redes de criptomonedas para validar las transacciones. La diferencia clave radica en cómo determinan quién puede validar las transacciones. PoW se basa en la potencia computacional, donde los participantes compiten para resolver acertijos complejos, mientras que PoS utiliza un sistema similar a una lotería en el que los participantes se eligen en función de su participación en criptomonedas.
En una cadena de bloques PoW, como Bitcoin, tus probabilidades de golpear un bloque son directamente proporcionales a la cantidad de potencia de procesamiento que tienes. En una cadena de bloques PoS, como Etheruem o Cardano, sus probabilidades de golpear un bloque son proporcionales a la cantidad de la moneda que posee personalmente. Es importante tener en cuenta que solo se pueden minar monedas en una cadena de bloques PoW, ya que las cadenas PoS recompensan a los bloques en función de un sorteo aleatorio.
Un tercer método, conocido como Prueba de Participación Delegada (DpoS), es un mecanismo de consenso en el que los usuarios de la red votan por delegados para validar las transacciones. En lugar de que cada usuario participe directamente en el proceso de validación como en Proof-of-Stake (PoS), DPoS permite que un grupo más pequeño de delegados elegidos se encargue del trabajo.
Prueba de trabajo
El concepto de Proof of Work (PoW) se propuso inicialmente en 1993, como una forma de combatir el spam de correo electrónico y los ataques de denegación de servicio. Más tarde, en 1997, Adam Back implementó un mecanismo PoW llamado Hashcash, solidificando aún más el concepto. Desde entonces, se han realizado algunos otros intentos de implementación en el mundo real, pero PoW no se adaptó ampliamente hasta que Bitcoin fue desarrollado y posteriormente popularizado por Satoshi Nakamoto.
Con este método, los mineros compiten para resolver problemas matemáticos extremadamente complejos. El primer minero en llegar a la meta valida la transacción y gana un bloque de esa moneda como recompensa por su contribución. Luego, la solución es verificada por los otros nodos de la red, para garantizar que la mayoría esté de acuerdo con el estado del libro mayor de la cadena de bloques, evitando que una sola entidad lo controle.
El proceso de resolución de acertijos del mecanismo PoW asegura la red de varias maneras:
1. Intensivo en energía: Resolver el rompecabezas requiere una potencia computacional y una energía significativas. Esto dificulta que los actores maliciosos lancen ataques, ya que necesitarían recursos sustanciales.
2. Esfuerzo computacional: La complejidad del rompecabezas asegura que encontrar una solución lleva tiempo y esfuerzo. Esto ralentiza el proceso de adición de nuevos bloques, lo que dificulta que los atacantes manipulen la cadena de bloques.
3. Cadena inmutable: Una vez que una transacción se confirma y se agrega al bloque, se vuelve efectivamente permanente, también conocida como inmutabilidad. Esta permanencia se aplica mediante hashes criptográficos que interconectan cada bloque de la cadena. La alteración de cualquier bloque invalidaría todos los bloques posteriores de la cadena. La creación de un bloque fraudulento requeriría un nuevo cálculo de todos los bloques posteriores, lo que es computacionalmente poco práctico para los malos actores. Si fuera posible hacerlo, la cantidad de energía que un hacker consumiría resolviendo los bloques subsiguientes costaría más de lo que el delito realmente pagó.
Entre los proyectos notables que utilizan PoW se encuentran Bitcoin, Dogecoin, Litecoin y Ethereum Classic.
Prueba de participación
En los sistemas PoS, los validadores son elegidos para crear nuevos bloques en función del número de monedas que poseen y están dispuestos a "apostar" como garantía. Estas monedas están esencialmente bloqueadas, lo que significa que no se pueden intercambiar ni vender mientras están en staking. Esto desalienta el comportamiento malicioso, ya que los validadores corren el riesgo de perder su participación si no siguen las reglas.
Los validadores de bloques se seleccionan al azar utilizando un sistema similar a una lotería en función de su participación económica en la red. Cuantas más monedas apuestes, mayores serán tus probabilidades de ser seleccionado para validar una transacción, ganando así una recompensa en bloque. Piensa en cada moneda que apuestes como un "boleto" en la lotería blockchain. Este enfoque reduce significativamente el consumo de energía en comparación con PoW, ya que elimina la necesidad de cálculos que consumen muchos recursos.
Entre los proyectos más destacados que utilizan PoS se encuentran Ethereum (ETH), Cardano (ADA), Polkadot (DOT), Algorand (ALGO), Cosmos (ATOM), Tezos y Avalanche. Esta comparación— Prueba de trabajo vs prueba de participación —es importante a la hora de considerar la sostenibilidad y el uso de la energía.
Prueba de participación delegada
Otro enfoque innovador es la Prueba de Participación Delegada (DPoS), que introduce una capa de delegación en el proceso de consenso. En los sistemas DPoS, las partes interesadas eligen un pequeño número de delegados que son responsables de validar las transacciones en función de sus calificaciones percibidas. Este método mejora la escalabilidad y la velocidad de las transacciones, al tiempo que preserva la descentralización hasta cierto punto.
Entre los proyectos notables que utilizan DPoS se encuentran EOS y TRON, que han atraído la atención por su capacidad para procesar miles de transacciones por segundo.
Doble gasto y 51% de ataques
Las monedas digitales existen como datos, que se pueden copiar fácilmente. Sin un mecanismo para evitarlo, alguien podría enviar la misma moneda digital a varias personas simultáneamente, gastando así el mismo token varias veces. Esto se conoce como "doble gasto", y es una de las muchas razones por las que el consenso es absolutamente crucial para la salud y la estabilidad de la cadena de bloques.
El consenso entre los nodos se logra manteniendo un único conjunto de datos, la versión mutuamente acordada del historial de transacciones inmutables de una cadena de bloques, en lugar de permitir que cada nodo individual mantenga su propia copia de la base de datos en su totalidad. Los nodos reciben datos de entrada de una transacción pendiente y, posteriormente, aprueban o desaprueban la transacción después de verificarla con las reglas de la cadena de bloques.
Por ejemplo, verifica que la transacción esté correctamente firmada/autorizada, que el remitente tenga suficientes fondos disponibles y, a continuación, coteja la solicitud con su propia copia de la cadena de bloques para asegurarse de que la compra no forma parte de una transacción que ya se ha completado, lo que se hace para evitar el doble gasto. Si un usuario intenta completar una transacción con monedas que ya se han utilizado, la transacción será rechazada.
Centralización y seguridad
Los críticos del mecanismo PoW han expresado su preocupación por la centralización debido a los pools de minería que dominan la potencia del hash. Por ejemplo, en el momento de escribir este artículo, más del 60% de los bloques de Bitcoin recién minados son generados por solo tres grupos de minería líderes. Esta centralización del poder plantea preocupaciones significativas con respecto a la seguridad de la red, ya que un número limitado de entidades puede ejercer una influencia excesiva sobre toda la cadena de bloques. Por ejemplo, si un solo grupo de minería domina una gran parte de la tasa de hash de la red, podría iniciar un "ataque del 51%", lo que les otorgaría el control sobre toda la cadena de bloques.
A diferencia de PoW, PoS y DPoS tienen como objetivo distribuir la energía de manera más uniforme entre los participantes. Todavía existe el riesgo de una centralización basada en la concentración de la riqueza; Los que tienen más monedas tienen más control. Las probabilidades de éxito en un ataque del 51% contra una cadena de bloques PoS son bajas, ya que requeriría que una sola entidad poseyera el 51% de las monedas en toda la cadena de bloques.
Escalabilidad y sostenibilidad: por qué Prueba de trabajo vs prueba de participación Asuntos
El mecanismo de consenso PoW ha demostrado ser eficaz para mantener la seguridad e integridad de Bitcoin desde su creación en 2009. Sin embargo, la dependencia de PoW también ha planteado preocupaciones con respecto al consumo de energía y la escalabilidad.
La preocupación ambiental asociada con los sistemas PoW es su consumo masivo de energía. La potencia de cálculo necesaria para resolver bloques y asegurar la red exige una cantidad significativa de electricidad, a menudo procedente de fuentes no renovables, y eso conduce a un aumento de las emisiones de carbono.
A medida que más mineros se unen a la red, aumenta la dificultad de resolver los acertijos de bloques, lo que lleva a un mayor consumo de energía y tiempos de transacción más largos. Esto está limitando severamente el rendimiento de las transacciones en las cadenas de bloques impulsadas por PoW. Bitcoin, por ejemplo, solo puede manejar siete transacciones por segundo (TPS), lo que palidece en comparación con los sistemas de pago centralizados como Visa que pueden procesar miles de TPS.
Para abordar los problemas asociados tanto con la escalabilidad como con la eficiencia, Ethereum cambió al mecanismo PoS en septiembre de 2022. Esta actualización redujo el consumo de energía de la red en un 99,9 % y allanó el camino para futuras mejoras de escalabilidad, ya que PoS puede manejar significativamente más transacciones por segundo que PoW.
Además, las innovaciones de capa 2, como Lightning Network para Bitcoin, o Plasma para Ethereum, tienen como objetivo mejorar la escalabilidad mediante el procesamiento de transacciones fuera de la cadena, al tiempo que aprovechan la seguridad de la cadena de bloques subyacente.