En la industria de blockchain escuchamos mucho sobre algoritmos de consenso, debatimos sobre ellos y tratamos de aprender tanto como sea posible.
Como ya sabemos, para llegar a un consenso sobre la red, Bitcoin, la primera de las criptomonedas, utiliza la Prueba de trabajo o Proof of Work, (PoW).
Pero definitivamente, las criptomonedas de tercera generación, como Cardano ADA por ejemplo, han reemplazado Proof of Work, por la Prueba de participación o Proof of Stake.
¿Por qué harían eso? Bueno, hay un par de razones por las que Proof of Stake es más eficiente de lo que Proof of Work podría ser.
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Por eso, hoy analizaremos en detalle qué es exactamente Proof of Work, tanto sus lados buenos como sus malos, y cómo funciona.
Qué es Proof of Work: el origen de la minería en blockchain
En primer lugar, comencemos con las definiciones básicas.
Proof of Work es un protocolo que tiene el objetivo principal de disuadir ciberataques, como un ataque distribuido de denegación de servicio (DDoS), cuyo fin es agotar los recursos de un sistema informático mediante el envío de múltiples solicitudes falsas.
El concepto de Proof of Work existía incluso antes de Bitcoin, pero Satoshi Nakamoto aplicó esta técnica a su moneda digital, que revolucionó la forma en que se establecen las transacciones tradicionales.
De hecho, la idea de PoW fue publicada originalmente por Cynthia Dwork y Moni Naor en 1993, pero el término “prueba de trabajo” fue acuñado por Markus Jakobsson y Ari Juels en un documento publicado en 1999.
Pero, volviendo a la fecha, Proof of Work es quizás la idea más importante detrás del libro de Bitcoin de Nakamoto, publicado en 2008, porque permite un consenso distribuido y sin confianza.
Un sistema de consenso distribuido y sin confianza significa que si deseas enviar y / o recibir dinero de alguien, no necesitas confiar en servicios de terceros.
Cuando utilizas métodos de pago tradicionales, debes confiar en un tercero para configurar tu transacción, ya sea a través de Visa, Mastercard, PayPal o bancos.
Veamos un ejemplo común para explicar mejor este comportamiento es el siguiente: si Alicia le envió a Juan 100 euros, el servicio de terceros de confianza debitará la cuenta de Alicia y acreditará en la de Juan, por lo que ambos tienen que confiar en que este tercero debe hacer lo correcto.
Con Bitcoin y algunas otras monedas digitales, todos tienen una copia del libro mayor blockchain, por lo que nadie tiene que confiar en terceros porque cualquiera puede verificar directamente la información escrita.
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Cómo funciona Proof of Work
Profundizando, Proof of Work es un requisito para definir un cálculo informático costoso, también llamado minería de criptomonedas, que debe realizarse para crear un nuevo grupo de transacciones en un libro mayor distribuido llamado blockchain.
La minería tiene dos propósitos:
- Verificar la legitimidad de una transacción, o evitar el llamado doble gasto.
- Crear nuevas monedas digitales recompensando a los mineros por realizar la tarea anterior.
Cuando deseas establecer una transacción, esto es lo que sucede detrás de escena:
- Las transacciones se agrupan en lo que llamamos un bloque.
- Los mineros verifican que las transacciones dentro de cada bloque sean legítimas.
- Para hacerlo, los mineros deben resolver un acertijo matemático conocido como problema de prueba de trabajo.
- Se otorga una recompensa al primer minero que resuelve el problema de cada bloque.
- Las transacciones verificadas se almacenan en la cadena de bloques pública.
Este “rompecabezas matemático” tiene una característica clave: la asimetría. El trabajo, de hecho, debe ser moderadamente duro por parte del solicitante pero fácil de verificar para la red.
Todos los mineros de la red compiten por ser los primeros en encontrar una solución al problema matemático que concierne al bloque candidato, un problema que no se puede resolver de otra manera que no sea mediante la fuerza bruta, por lo que esencialmente requiere una gran cantidad de intentos.
Cuando un minero finalmente encuentra la solución adecuada, la anuncia a toda la red al mismo tiempo, recibiendo un premio en criptomonedas, la recompensa, que proporciona el protocolo.
Este umbral, es lo que determina la naturaleza competitiva de la minería: cuanta más potencia de cómputo se agrega a la red, más alto es el número promedio de cálculos necesarios para crear un nuevo bloque.
Este método también aumenta el coste de la creación de bloques, empujando a los mineros a mejorar la eficiencia de sus sistemas de minería, para mantener un balance económico positivo. Esta actualización de parámetros debe ocurrir aproximadamente cada 14 días y se genera un nuevo bloque cada 10 minutos.
Pero, hasta llegar a ese momento, los diferentes nodos han competido hasta llegar a esa solución en la que está de acuerdo toda la red, y habrán consumido mucha potencia, energía y tiempo.
A medida que los problemas aumentan en complejidad, también lo hacen estos costes, lo que proporciona un incentivo adicional para no engañar al sistema.
Dado que utiliza recursos limitados como tiempo, fuerza computacional y energía, Proof of Work no es infinitamente escalable. Esto a menudo causa controversia.
Y de eso hablaremos a continuación.
Desventajas de Proof of Work
La prueba de trabajo es un gran algoritmo de consenso, pero no es perfecto.
Para ejecutar PoW tenemos que gastar grandes cantidades de electricidad y potencia del ordenador solo para obtener hashes de fuerza bruta. La energía utilizada para PoW es solo una pérdida de recursos.
Imagínate si alguna criptomoneda que usa PoW, como Bitcoin, es adoptada por muchísima más gente, alrededor del doble. ¿Cuánta electricidad se utilizaría para que la red funcione? Ese es el primero de los problemas.
El segundo problema, es la centralización y los grupos de minería.
Alguien que mina con una sola CPU no tendrá una buena oportunidad de obtener una recompensa, pero alguien que tenga un grupo de minería con miles de CPU tendrá una mejor oportunidad.
Hoy en día, casi el 50% del poder de Bitcoin proviene de algunos grupos de minería. Eso significa que solo unas pocas personas tienen que reunirse para acordar un ataque del 51% y cambiar la blockchain si tienen una razón para hacerlo. Esto puede crear PoW centralizado y va en contra de la idea de descentralización.
Además, es importante mencionar que más del 70% de la energía minera proviene de China. Y esto es así, porque el coste de minar Bitcoins no es el mismo en todos los países. No podemos esperar grandes grupos de minería en países donde es caro, pero estamos viendo muchos grupos en países donde es barato.
¿Por qué sigue funcionando Proof Of Work, a pesar de que no es perfecta?
Para cualquier sistema de prueba de trabajo, al menos la mitad de los participantes deben tener buenas intenciones. ¿Por qué es tan importante? Bueno, no sabes quiénes son y de dónde vienen, no sabes nada de ellos.
En el ejemplo de Bitcoin, no importa. Nadie sabe quién será el próximo validador exitoso, por lo que en ese sistema tenemos más del 50% de posibilidades de que el validador tenga buenas intenciones.
En blockchain tienes una cadena con bloques en los que puedes agregar un nuevo bloque después de que haya sido validado. La comunidad de Bitcoin está de acuerdo en que la cadena más larga será la correcta, porque la mayor cantidad de trabajo se había invertido en esa cadena.
Ya sabemos que cada bloque de blockchain requiere mucha potencia informática, por lo que la cadena más larga tiene la mayor cantidad de trabajo acumulado invertido en ella. Además, sabemos que blockchain es un libro mayor distribuido entre todos los participantes, y ellos no saben quién será el validador. Por tanto, podemos decir que la cadena más larga tiene el consenso de la red.
Veamos qué podría pasar si más del 50% de los validadores tuvieran malas intenciones.
Alguien podría bloquear transacciones incorrectas y le robarían los fondos a otra persona. La comunidad ya no creería en la red y comenzaría a usar otra blockchain. Si eso sucediera, los mineros que ganan mucho dinero todos los meses para la validación y que invierten mucho dinero en el equipo lo perderían todo.
El uso de esa blockchain disminuiría significativamente y los mineros no lo aceptarían. Tenemos que tener en cuenta que los mineros son validadores, por lo que si alguien quiere hacer algo malo en la red eso solo podría suceder con su ayuda. Esto demuestra que la red tiene una razón económica para ser justa y honesta.
Por eso Proof of Work es un sistema ineficiente y el coste de mantener viva la red es alto. Hay mejores soluciones, como la Proof of Stake, que utiliza Cardano ADA.
Conclusiones
Gracias al sistema de Proof of Stake, los validadores no tienen que usar su poder de cómputo porque los únicos factores que influyen en sus posibilidades son el número total de sus propias monedas y la complejidad actual de la red.
Por lo tanto, este posible cambio futuro de Proof of Work a Proof of Stake, puede brindar los siguientes beneficios:
- Ahorro de energía.
- Una red más segura a medida que los ataques se vuelven más costosos: si un hacker desea comprar el 51% del número total de monedas, el mercado reacciona con la rápida apreciación del precio.
Por eso, la Proof of Stake es un protocolo de depósito de seguridad que se basa en un sistema de consenso económico.
Proof of Work fue solo el comienzo. Pero las blockchain de tercera generación están encaminadas a lograr un sistema más justo y eficiente.
Los cambios son necesarios, y permiten evolucionar. Y evidentemente, en el mundo de las monedas digitales, Proof of Stake representa la evolución frente a Proof of Work.
