La Prueba de Trabajo es un mecanismo de consenso descentralizado que requiere que los miembros de la red utilicen sus recursos para resolver un problema matemático arbitrario que previene que otros jueguen con el sistema.
Prueba de Trabajo o PoW (por sus siglas en inglés) describe un sistema el cual requiere una gran cantidad de esfuerzo en función de detener el uso indebido o malicioso de este.
Un ejemplo de esto podría ser enviar correo electrónico basura o lanzar un ataque de denegación de servicios.
Este concepto posteriormente fue adaptado por Hal Finney en 2004 para asegurar las monedas digitales, partiendo de la idea de una “prueba de trabajo reusable” utilizando el algoritmo de hashing SHA-256.
Luego de la introducción de Bitcoin en 2009, esta fue la primera aplicación popular en adoptar la idea de Finney. Desarrollador que también fue el primero en recibir una transacción de Bitcoin.
Así, la Prueba de Trabajo o Proof of Work, se transformó en los cimientos de otras criptomonedas también, permitiendo que sean seguras y que tengan un consenso descentralizado.
Contenido
¿Cómo funciona PoW?
Nos vamos a concentrar en como funciona la Prueba de Trabajo en Bitcoin, ya que si bien está implementado en otras criptomonedas puede tener algunos ligeros cambios.
Bitcoin es una cadena de bloques que contiene toda la historia de las transacciones de bitcoins realizadas en la red. Como su nombre lo indica, está compuesta por bloques.
Las transacciones se encuentran dentro, siendo que las más recientes están en los bloques más nuevos.
La Prueba de Trabajo es una parte necesaria en esto de agregar nuevos bloques a la blockchain. Estos son creados por los mineros, que juegan un papel importante en el ecosistema (¿qué es la minería de Bitcoin?).
Un nuevo bloque es aceptado por la red una vez que el minero ha ganado la prueba de trabajo, algo que sucede aproximadamente cada 10 minutos.
Encontrar la prueba de trabajo es un proceso bastante difícil, y la única forma de conseguirlo es utilizando piezas de hardwares costosas especializadas para la tarea (¿qué son los mineros ASIC?).
Para eso deben adivinar una cadena que coincide con las necesidades de la red. Por tanto, cuanto más cálculos realicen por segundos, más posibilidades de ganar BTC.
Esta cadena alfanumérica es conocida como hash, y requiere de hacer algunos cálculos hasta llegar a uno de ellos. El problema es que no todos sirven para probar la prueba de participación, y deben seguir intentándolo hasta conseguirlo.
El objetivo es llegar a un hash que sea igual o inferior al hash objetivo de la red. Para saber si es menor o no, deben conseguir que comiencen con una cierta cantidad de ceros.
Podríamos pensar que es algo sencillo, ya que solo basta con agregarlos, pero la realidad es que el hash se obtiene al pasar por un algoritmo de hash a la cabecera del bloque de Bitcoin, algo que devuelve un resultado difícil de predecir.
Por eso es que no hay forma de determinar como llegar a ese valor más que probando una y otra vez.
La probabilidad de conseguir varios ceros consecutivos es muy baja, pero como los mineros tienen la capacidad de hacer miles o millones de pruebas por segundos, billones si contamos el poder computacional de todos ellos, entonces pueden llegar al resultado en aproximadamente 10 minutos.
Cualquiera sea el que consiga el objetivo primero ganara una cierta cantidad de BTC. A partir de allí comienza una nueva carrera por conseguir el próximo bloque.
Pero si sabes que una función de hash siempre devuelve el mismo valor ante la misma entrada, entonces te preguntaras por qué al intentarlo varias veces consiguen distintos hashes.
La respuesta a esto tiene que ver con un número de un solo uso, o nonce, que es un campo en la cabecera que se modifica justamente para obtener este resultado.
Una vez que el minero ha descubierto el hash que ha valido al bloque, es momento de transmitirlo a la red. Y así es como es agregado a la cadena de bloques. Ya que ahora, el resto de mineros continúan minando, pero a partir del nuevo bloque.
Cada bloque tiene en su cabecera un campo que apunta al hash que válido el bloque anterior, formando un vínculo entre ellos que cada vez es más difícil de romper.
La prueba de trabajo hace que sea muy difícil alterar la información de una cadena de bloques, en especial cuando uno de estos se encuentra muy alejado de los nuevos. Para hacerlo esa persona debería volver a minar los bloques que le siguen al que haya modificado.
También hace difícil que un minero o un grupo de ellos pueda monopolizar la red, ya que el equipo y la energía necesaria es cada vez más costosa.
Ejemplo de Prueba de Trabajo
Ya vimos que todo ese poder computacional tiene como objetivo encontrar un hash que tenga como mínimo una cierta cantidad de ceros al comienzo. Esto lo hace usando una función hash e introduciendo la cabecera del bloque que quiere validar.
Por ejemplo, si vemos el bloque número 703424, minado el 3 de octubre de 2021, el hash es:
00000000000000000002f1653e1248b0b653cf523991487721f70c43a9a916d2
Mientras que la recompensa 6,25 BTC más 0,3520720 BTC en conceptos de comisiones que las personas pagan por enviar sus transacciones.
El bloque contiene 1.940 transacciones con un total de 2171,5 BTC aproximadamente. Así como el hash al bloque anterior que es:
0000000000000000000e41e7dbd66ce02bcd085c2bdc49f1237f8f8b7f693c32
Este bloque ahora cuenta con 548 confirmaciones, por lo que si alguien desea hacer una modificación en este deberá minar los 547 bloques restantes, algo que es prácticamente imposible.
Cualquier modificación que hiciera en una transacción sobre el bloque haría que cambiaría el hash de esa transacción, que cambiaría el hash de la raíz del árbol de Merkle. Este último dato es un campo de la cabecera, que ha sido hasheada para conseguir el hash necesario y ahora también es diferente.
Lo que haría diferente al hash del bloque número 703425 (el siguiente), ya que ese hash es el hash de la cabecera de este último bloque, que tiene un campo con el hash del bloque anterior que también ha sido alterado.
Esto se propagaría hasta el último bloque conocido de la red, lo cual haría inválido al bloque modificado.
¿Por qué es importante?
La Prueba de Trabajo es un componente vital de la red de Bitcoin. Sin un consumo intensivo de energía, sería muy fácil para un atacante hacerse con el control de la red o gastar dos veces el mismo saldo.
A esto se lo conoce como ataque del 51%, en donde un grupo de mineros con la mayoría del hash power o poder de cómputo podría manipular el sistema y usarlo para su conveniencia.
¿Qué desventajas tiene?
La mayor desventaja de la Prueba de Trabajo es que consume una gran cantidad de energía. Algunos expertos estiman que la huella de carbono de Bitcoin es comparable a la de un país como Marruecos.
La compañía de coches eléctricos Tesla utilizo como argumento el impacto ambiental que tiene cuando decidió dejar de aceptar Bitcoin como forma de pago.
Pero dado que Bitcoin tiene un precio muy alto y la recompensa es tan grande, no sorprende a nadie saber que este es un tema controversial y con muchas aristas.
Los defensores de Bitcoin sugieren que las estimaciones de consumo energético son erróneas, sumado a que a los bancos y servicios de pagos consumen más y no son víctimas de estos argumentos.
Por otro lado, también existe la creencia de que la minería Bitcoin incentiva al uso de energías renovables o energía que se han generado y que de otra forma se vería desperdiciada.
Aquí no está en tela de juicio si Bitcoin consume mucha energía y sí en el futuro consumirá más, al final es el diseño que ha adoptado, sino el impacto que tiene en el medio ambiente.
Al final, la ventaja de Bitcoin es la Prueba de Trabajo y su característica descentralizada, algo que se vería mermado si adoptara otro modelo de consenso.
Por eso el foco debería estar puesto en las fuentes de energía en lugar del consumo en sí, algo que para Bitcoin es más que necesario. Cuanto más consuma, más segura se vuelve esta criptomoneda.
Por otro lado, en algunas criptomonedas como Ethereum, la inmensa demanda de GPU ha llevado a que los precios de estos bienes se dispararan y dejaran a la comunidad de jugadores sin opciones de compras.
Algunos fabricantes han adoptado algunas medidas para hacer que estas tarjetas gráficas no sean tan eficientes para la minería, pero con limitados resultados.
También está el hecho d que si bien para Bitcoin hoy es imposible un ataque del 51%, la realidad es que para las criptomonedas más pequeñas no. Por ejemplo, en 2020 Ethereum Classic y Bitcoin Cash sufrieron uno.
La última gran desventaja es que la minería tiende a centralizarse en pools o grupos, algo que llevaría a controlar más del 50% del poder computacional.
Sin embargo, no es algo que haya sucedido hasta ahora, ya que los propios mineros tienden a irse de uno de estos grupos cuando los mismos alcanzan un tamaño muy grande. Y es que un suceso como este haría que Bitcoin se volviese menos atractiva y por tanto su precio cayera, algo que va en contra de los intereses del minero.
¿Cuales criptomonedas lo utilizan?
La mayoría de las criptomonedas utilizan la Prueba de Trabajo, aunque es cierto que hay algunos experimentos corriendo actualmente para buscar una alternativa.
Las más populares son:
- Bitcoin
- Ethereum (aunque en el futuro, con la actualización a Ethereum 2.0, pasara a utilizar un mecanismo de Prueba de Participación)
- Bitcoin Cash
- Monero
- Litecoin
- Dogecoin
Alternativa: Prueba de Participación
Debido a las preocupaciones acerca del consumo energético de las cadenas de bloques con Prueba de Trabajo, han surgido alternativas como la llamada Prueba de Participación.
Un sistema que utiliza este mecanismo de consenso funciona con validadores que mantiene grandes cantidades de la criptomoneda nativa dentro, permitiéndoles validar transacciones y ganar recompensas.
Monedas como Cardano, Algorand, Cosmos y Binance Coin utilizan alguna forma de Prueba de Participación. Ethereum, por su parte, espera lograr el tan famoso upgrade a su versión 2.0 que lo lleve a este modelo.
Con este cambio se estima que será un 99,5% menos demandante de energía de lo que es ahora.
La Prueba de Participación no requiere de ordenadores potentes o equipos de minería, por lo que toda la red consume mucho menos en comparación.
Por otro lado, existen algunos detractores que consideran que este modelo podría ayudar a hacer más rico a los más ricos, ya que la validación está relacionada con la cantidad de monedas que un participante tiene.
No te pierdas la comparación entre Prueba de Participación y Prueba de Trabajo.
Preguntas Frecuentas
Resumen
- La Prueba de Trabajo es el algoritmo de consenso que asegura la red descentralizada de Bitcoin.
- La prueba de trabajo se utiliza ampliamente en la minería de criptomonedas, para validar transacciones y minar nuevos tokens.
- Gracias a la prueba de trabajo, el Bitcoin y otras transacciones de criptodivisas pueden procesarse entre pares de forma segura sin necesidad de un tercero de confianza.
- La prueba de trabajo a escala requiere enormes cantidades de energía, que no hace más que aumentar a medida que más mineros se unen a la red.
- La Prueba de Particiapción (PoS, por sus siglas en inglés) es uno de los nuevos mecanismos de consenso creados como alternativa a la prueba de trabajo.
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