Proof-of-Work vs. Proof-of-Stake: Cambio en el ethereum
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Seguramente haya escuchado recientemente que el ethereum va a cambiar de un sistema basado en el Proof of Work a uno basado en el Proof of Stake. Le explicamos qué significa, cuál es su finalidad y cómo va a afectar a las tecnologías de minería.

¿Qué es el Proof of Work?

El Proof of Work es un protocolo cuyo objetivo principal es la protección frente a los ataques distribuidos de denegación de servicio (DDoS), con el que los hackers intentan agotar los recursos de un sistema informático mediante el envío de múltiples solicitudes falsas.

El concepto de Proof of Work ya existía antes del bitcoin, pero Satoshi Nakamoto aplicó esta técnica a la moneda digital que ha revolucionado la forma en la que llevamos a cabo las transacciones.

De hecho, la idea del PoW fue originalmente publicada por Cynthia Dwork y Moni Naor en 1993, pero el término "Proof of Work" fue acuñado por Markus Jakobsson y Ari Juels en un documento publicado en el año 1999.

Pero volvamos al presente. El Proof of Work es quizás la mayor idea detrás del bitcoin, lanzado en 2008, ya que permite un registro fiable y distribuido.

¿Qué es un registro fiable y distribuido?

Un sistema registro fiable y distribuido significa que si desea enviar y/o recibir dinero de alguien, no necesita confiar en servicios de terceros.

Cuando utiliza métodos de pago tradicionales, debe confiar en un tercero para llevar a cabo su transacción (por ejemplo, Visa, Mastercard, PayPal, o bancos). Estos tienen su propio registro privado en el que almacenan el historial de transacciones y los saldos de cada cuenta.

Con el bitcoin y algunas otras monedas digitales, todo el mundo tiene una copia del ledger (blockchain), por lo que nadie tiene que confiar en terceros, ya que cualquiera puede verificar directamente la información.

El Proof of Work y la minería

Si profundizamos, el Proof of Work es un conjunto de requisitos para los cálculos matemáticos, también llamados minerías, que se deben realizar para crear un nuevo grupo de transacciones (bloque) en un registro distribuido llamado blockchain. La minería tiene dos propósitos:

  1. Verificar la legitimidad de una transacción, o evitar el denominado doble gasto;
  2. Crear nuevas monedas digitales recompensando a los mineros por ello.

Cuando se lleva a cabo una transacción, esto es lo que realmente está sucediendo:

  • Las transacciones se agrupan en lo que llamamos un bloque;
  • Los mineros verifican que las transacciones dentro de cada bloque son legítimas;
  • Para ello, los mineros deben resolver un rompecabezas matemático conocido como problema de Proof-of-Work;
  • Se otorga una recompensa al primer minero que resuelva cada problema;
  • Las transacciones verificadas se almacenan en el blockchain público.

Este "rompecabezas matemático" tiene una característica clave: la asimetría. El trabajo, de hecho, debe ser moderadamente difícil para los mineros, pero fácil de comprobar para la red.

Todos los mineros de la red compiten para ser los primeros en encontrar una solución al problema matemático, un problema que solo puede ser resuelto mediante la fuerza bruta y tras varios intentos.

Cuando un minero finalmente encuentra la solución correcta, lo anuncia a toda la red y recibe una recompensa en criptomonedas proporcionada por el protocolo.

La dificultad de la minería es la que determina su naturaleza competitiva: cuanto mayor sea la potencia de computación distribuida de la red, mayores son los cálculos - en otras palabras, esto aumenta el número de cálculos necesarios para crear un bloque.

Este método también aumenta el coste de la creación de bloques, obligando a los mineros a mejorar la eficiencia de sus sistemas de minería para que la actividad les sea rentable. Esta actualización de parámetros debe producirse aproximadamente cada 14 días, y cada 10 minutos se genera un nuevo bloque.

El Proof of Work no solo es utilizado por el blockchain del bitcoin, sino también por el ethereum y otros muchos blockchains.

Algunas funciones del sistema Proof of Work son diferentes porque han sido creadas específicamente para un blockchain determinado.

Lo que debe saber es que los desarrolladores del ethereum han decidido cambiar el sistema y adoptar el Proof of Stake.

¿Qué es el Proof of Stake?

El Proof of Stake es una forma diferente de validar las transacciones y alcanzar un consenso.

Este algoritmo sirve exactamente al mismo propósito que el Proof of Work, pero el proceso es bastante diferente.

La idea del Proof of Stake surgió en el foro bitcointalk de 2011, pero la primera moneda digital en utilizar este método fue Peercoin en 2012, junto con ShadowCash, Nxt, BlackCoin, NuShares/NuBits, Qora y Nav Coin.

A diferencia del Proof of Work, donde el algoritmo recompensa a los mineros que resuelven problemas matemáticos con el objetivo de validar transacciones y crear nuevos bloques, con el Proof of Stake, el creador de un nuevo bloque es elegido de manera determinista, dependiendo de su riqueza, también definida como stake.

Sin recompensa por los bloques

Además, todas las monedas digitales se crean en un principio, y su número nunca cambia. Esto significa que en el sistema PoS no hay recompensa por los bloques, por lo que los mineros cobran una comisión por cada transacción. Esta es la razón por la cual, de hecho, los mineros reciben el nombre de forjadores en este sistema.

¿Por qué el ethereum quiere utilizar el PoS?

La comunidad del ethereum y su creador, Vitalik Buterin, están planeando llevar a cabo un hard fork para realizar la transición desde el Proof of Work al Proof of Stake.

¿Pero por qué quieren cambiar de uno a otro? En un consenso distribuido basado en el Proof of Work, los mineros necesitan mucha energía. Una transacción de bitcoin requiere la misma cantidad de electricidad que alimentar a 1,57 hogares estadounidenses durante un día.

Y estos costes de energía se pagan con monedas normales, lo que lleva a una constante presión a la baja sobre el valor de la moneda digital.

En una investigación reciente, los expertos sostuvieron que las transacciones de bitcoin pueden consumir la misma electricidad que Dinamarca para el año 2020.

Los desarrolladores están bastante preocupados por este problema, y ​​la comunidad del ethereum quiere probar el Proof of Stake para mejorar la eficiencia del sistema.

Además, las recompensas por la creación de un nuevo bloque son diferentes: con el Proof of Work, existe la posibilidad de que el minero no posea ninguna de las monedas que está extrayendo, mientras que con el Proof of Stake, los forjadores siempre poseen una parte de las criptomonedas.

¿Cómo se eligen a los forjadores?

Si se aplica un nuevo protocolo de consenso llamado Casper, se creará un grupo de validadores. Los usuarios pueden unirse a este grupo para ser seleccionados como forjadores. Buterin dice:

"El sistema no dará ninguna preferencia sobre quién puede entrar en el grupo de validadores. Cualquier persona puede unirse en cualquier momento, independientemente del número de otros participantes".

La recompensa de cada validador será de "alrededor del 2-15%", pero aún no está seguro.

Además, Buterin ha dicho que el número de validadores activos (o forjadores) no tendrá límite. Simplemente será regulado subiendo la recompensa cuando haya pocos y bajándola cuando haya muchos.

¿Un sistema más seguro?

Todos los sistemas informáticos deben ser protegidos ante posibles ataques de hackers, especialmente si el servicio está relacionado con el dinero.

Por lo tanto, el principal problema es: ¿Es el Proof of Stake más seguro que el Proof of Work?

Este tema no solo preocupa a los expertos. Al utilizar el Proof of Work, los posibles atacantes tienen grandes dificultades para acceder al sistema debido a los obstáculos tecnológicos y económicos.

De hecho, la programación de un ataque a una red PoW es muy cara.

Por el contrario, el sistema de Proof of Stake es mucho más vulnerable, por lo que necesita protección extra.

Para resolver este problema, Buterin creó el protocolo Casper, diseñando un algoritmo capaz de determinar cuándo un validador no fiable puede perder su depósito. Este ha explicado: "Casper obliga a los validadores a enviar depósitos para participar, y se los quita si el protocolo determina que han violado alguna regla".

Conclusión

Gracias a un sistema PoS, los validadores no tienen que utilizar su potencia informática ya que los únicos factores que influyen en sus posibilidades de éxito son el número total de sus propias monedas y la complejidad actual de la red.

Por lo tanto, este posible cambio futuro del PoW al PoS puede proporcionar los siguientes beneficios:

  1. Ahorro de energía;
  2. Una red más segura a medida que los ataques se vuelven más caros: si un hacker quisiera comprar el 51% del total de monedas, el mercado reaccionaría con una rápida apreciación del precio.

De esta manera, Casper será un protocolo de depósito de seguridad que se basa en un sistema de consenso económico. Los nodos (o los validadores) deben pagar un depósito de seguridad para formar parte de un registro distribuido. El protocolo de Casper determinará la cantidad específica de recompensas recibida por los validadores gracias a su control sobre los depósitos de seguridad.

Si un validador crea un bloque "inválido", su depósito de seguridad será eliminado, así como su privilegio de formar parte del registro.

En otras palabras, el sistema de seguridad Casper se basa en algo así como las apuestas. En un sistema basado en el PoS, las apuestas son las transacciones que, de acuerdo con las reglas de consenso, recompensarán a su validador con una recompensa monetaria proporcional a su contribución.

Así, Casper se basa en la idea de que los validadores apostarán de acuerdo con las apuestas de los demás y dejarán feedbacks positivos que pueden acelerar el consenso.

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