Seguramente hayas escuchado hablar de la forma de consenso de Ethereum basado en la Prueba de Trabajo (o en inglés Proof of Work – PoW) cuyas planes es que sea completamente cambiada por la Prueba de Participación (o en inglés Proof of Stake – PoS).
En este post intentamos explicar que son cada una y las diferencias principales entre Proof of Work y Proof of Stake, y cómo a través de ellas alguien puede minar y generar nuevas monedas en el blockchain.
Esperamos que sea una guía básica para que aprendas todo lo necesario sobre estas dos modalidades de consenso que podría cambiar la forma en que se mina Ethereum. Cualquier duda puedes dejarla en los comentarios.
Contenido
¿Que es la Prueba de Trabajo o PoW?
Siempre es bueno comenzar con lo más básico, en este caso la definición de PoW.
La Prueba de Trabajo es un protocolo que tiene como principal objetivo detener los ciber ataques como los ataques de denegación de servicios o DDoS. Estos tienen la finalidad de ocupar todos los recursos de una sistema al enviar múltiples peticiones falsas.
Este concepto no es nuevo, existe antes de que se creara Bitcoin, pero Satoshi Nakamoto aplico estas técnicas para revolucionar la forma en que las transacciones tradicionales se llevan a cabo.
Si hacemos algo de historia, la idea detrás de la Proof of Work fue publicada originalmente por Cyntha Dwork y Mni Naor en 1993, pero no se acuño el término hasta 1999 cuando Markus Jakobson y Ari Juels publicaron un documento.
¿Que es el consenso sin confianza y distribuido?
Un sistema de consenso sin confianza y distribuido te permite enviar y recibir dinero de alguien sin tener que confiar en un servicio de tercero.
Cuando utilizamos servicios tradicionales, y no tanto también, como lo son las tarjetas de créditos, los bancos o PayPal, ellos mantienen sus propios registros donde guardan la información histórica de las transacciones y los balances de cuenta.
Quizás un ejemplo ayude a ver mas claro esta cuestión. Si Juan le envía $100 a Pedro, el servicio de terceros de confianza debitará los $100 en la cuenta de Juan y le acreditará a Pedro un monto igual en la suya, por lo que ambos deben confía en que este tercero haga lo correcto.
Cuando vemos a Bitcoin o a las altcoins, todo el mundo tiene una copia del blockchain o libre mayor público, por lo que no se requiere de un tercero, ya que cualquiera puede verificar la información.
La minería en la Prueba de Trabajo
Ahora que vimos las cuestiones más básicas podemos profundizar en las definiciones. La Prueba de Trabajo es un calculo matemático que requiere mucho poder computacional, a lo cual se llama minería, que se requiere para crear nuevos grupos de transacciones sin confianza en una cadena de bloques (blockchain).
La minería tiene dos propósitos:
- Verificar la legitimidad de las transacciones, o evitar lo que se llama doble gasto.
- Crear nuevas monedas digitales debido a que la minería muchas veces es recompensada con estas por su trabajo anterior.
Para que quede más claro esto de la minería, vamos a ver cuales son los pasos que ocurren cuando se quieren verificar una transacción:
- Las transacciones son agrupadas en los que se llama bloque.
- Los mineros verifican que las transacciones dentro del bloque son legítimas.
- Para eso, los mineros deben resolver una ecuación matemática llamada Prueba de Trabajo.
- Se recompensa al primer minero que resuelve el problema en cada bloque.
- Se verifica la transacción y se agrega a la cadena de bloques.
Otra cuestión importante es que esta ecuación matemática posee una característica muy importante: la asimetría. El trabajo de los mineros debe ser difícil pero para la red debe ser sencillo verificarlo. Esto también se denomina función de costo de CPU, puzle de cliente, puzle computacional o función de precio de CPU.
Todos los mineros de la red compiten para ser el primero que encuentra una solución para el problema matemática en un bloque determinado. Un problema que solo puede ser resuelto a través de la fuerza bruta, lo cual significa que para encontrar solución hay que realizar muchos intentos.
Cuando un minero consigue resolver este problema, recibe como recompensa de su trabajo un número de monedas digitales.
Si lo vemos de forma técnica, la minería es lo inverso a la operación de hashing. La cual es una funciona que encripta la información devolviendo una cadena de caracteres que representan la misma. No es posible una función inversa para obtener esa información, sino que hay que estar probando distintas combinaciones de información hasta dar con la misma cadena.
A su vez, la complejidad del problema matemático se va incrementando a medida que aumenta también el poder de minado. Esto aumenta la dificultad para minar un bloque determinado, haciendo que los mineros deban mejorar sus equipos si quieren mantenerse competitivos. Por lo general esto ocurre cada 14 días y un bloque se genera cada 10 minutos.
La Prueba de Trabajo no es solo utilizada por Bitcoin, también por Ethereum y muchos otros blockchain. Aunque claro, no todas las Proof of Work son iguales, pero no vamos a entrar en detalles de cada una. Lo importante es que Ethereum quiere cambiar cómo se hacen las cosas al utilizar un nuevo sistema de consenso llamado Proof of Stake.
¿Que es la Prueba de Participación o PoS?
La Proof of Stake, o Prueba de Participación, es una forma diferente de validar las transacciones. Sigue siendo un algoritmo y el propósito es el mismo que la Prueba de Trabajo, pero el proceso persigue objetivos diferentes.
La idea de la Prueba de Participación fue sugerida en el foro de bitcointalk en el 2011, pero hubo que esperar hasta 2012 para que una criptomoneda comenzara a utilizarla, Peercoin. Aunque no fue la única, ShadowCash, Nxt, BlackCoin, NuShares/NuBits, Qora y Nav Coin también se le sumaron.
A diferencia de la Prueba de Trabajo, donde el algoritmo recompensa al minero que resuelve el problema con el objetivo de validar transacciones y crear nuevos bloques, en PoS el creador de un nuevo bloque se elige de manera determinista, dependiendo de su riqueza, también llamada stake (participación).
Entonces no existe recompensa. Por lo que las monedas son creadas en el principio, y este número nunca cambia. En esta situación los mineros no son recompensados con monedas nuevas sino que reciben las monedas de las comisiones de las transacciones. Por eso los mineros en los sistemas PoS son llamados forgers (fraguadores o falsificadores si lo traducimos al español).
¿Por que Ethereum quiere utilizar PoS?
La comunidad de Ethereum, y Vitalik Buterin, planea llevar a cabo un hard fork para hacer la transacción de Proof of Work a Proof of Stake. Pero la pregunta es ¿por que quieren hacerlo?.
En un sistema de consenso distribuido de Prueba de Trabajo, los mineros necesitan mucha energía. Una transacciones de Bitcoin se estima que requiere 1,57 veces lo que consume una casa promedio en Estados Unidos al día. Y esta energía se paga con moneda fiat, por lo que siempre hay una presión bajista al tener que vender las criptomonedas para pagarla.
Un estudio reciente dice que las criptomonedas podrían consumir para 2020 lo mismo que toda Dinamarca. Por esta razón los desarrolladores están muy preocupados, por lo que la comunidad de Ethereum está buscando explotar la Prueba de Participación para hacer más verde y menos costosa el blockchain.
¿Cómo se selecciona a los Forgers?
El nombre del nuevo protocolo de consenso es Casper, y si se implementa existirá un pool de validadores. Los usuarios pueden unirse a este pool para ser seleccionados como forgers. Este proceso estar disponible a través de la funciona de invocar el contrato de Casper y enviar Ether junto con el.
Vitalik Buterin dijo:
Automáticamente serás inducido después de un tiempo. No hay un esquema de prioridad para ser incluido en el grupo de validadores; cualquiera puede unirse a cualquier ronda que desee, independientemente del número de otros participantes.
La recompensa de cada validador estará dentro del 2-15%, aunque no es algo seguro todavía.
Además Buterin argumento que no impondrá límites al número de validadores activos, pero si regulará económicamente bajando la tasa de interés si hay muchos validadores e incrementado si hay muy pocos.
¿Un sistema más seguro?
El ideal de cualquier sistema es evitar la posibilidad de ataques, especialmente si hay dinero involucrado. Por lo que una de las cuestiones más importantes es saber si la Prueba de Participación es más segura que la Prueba de Trabajo.
Los expertos están preocupados sobre eso, y existen muchos escépticos en la comunidad. Con la Prueba de Trabajo, los criminales son quitados gracias a la tecnología y los desincentivos económicos.
De hecho, programa un ataque a una red PoW es bastante costoso, y necesitará más dinero del que puedas obtener.
En cambio el algoritmo PoS deberá ser a pruebas de balas, ya que que al ser más barato el ataque que la recompensa ofrece esto un incentivo mayor. Para resolver este problema, Buterin creó el protocolo Casper, diseñando el algoritmo que según una serie de circunstancias a un mal validador se le puede quitar su depósito.
Explico:
La finalidad económica se logra en Casper al exigir a los validadores que envíen depósitos para participar, y retirar sus depósitos si el protocolo determinar que actuaron de alguna forma que viola un conjunto de reglas (“Condiciones de corte”).
Las condiciones de corte, o slashing conditions en inglés, se refieren a las reglas que no se supone que deban quebrantar.
Conclusión
Gracias a PoS, los validadores no tiene que usar su poder de cómputo, porque el único factor de influencia son el total de monedas que poseen y la actual complejidad de la red.
Por lo que si finalmente Ethereum adopta la tecnología PoS se beneficiaria de:
- Ahorro de energía.
- Una red más segura a medida que los ataques se vuelven más caros: si un hacker desea comprar el 51% de número total de monedas, el mercado reacciona mediante una rápida apreciación de los precios.
De esta forma, Casper será un protocolo de depósito de seguridad que se basa en un sistema de consenso económico. Los nodos (o validadores) deben pagar un depósito de seguridad para formar parte del consenso gracias a la creación de nuevos bloques. El protocolo de Casper determinará la cantidad específica de recompensas recibidas por los validadores gracias a su control sobre los depósitos de seguridad.
Si un validador crea un bloque inválido, su depósito de seguro será borrado, a la par que su privilegio de formar parte de la red de consenso.
En otras palabras, el sistema de seguridad de Casper se basa en algo similar a las apuestas. En un sistema PoS, las apuestas son las transacciones que, según las reglas del consenso, recompensará a los validadores con un premio monetario junto con cada cadena en la que el validador haya apostado.
Por lo que Casper está basado en la idea de que los validadores apostaran de acuerdo con las apuestas de los demás, y dejarán retroalimentaciones positivas que aceleren el consenso.
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