Qué es algoritmo de consenso PoW y PoS

2019.12.20 2018.04.07 Qué es algoritmo de consenso PoW y PoS

Oleg Tkachenkohttps://www.litefinance.org/es/blog/authors/oleg-tkachenko/

Algoritmos de consenso Proof-of-Work y Proof-of-Stake en las criptomonedas: esencia, principios, comparación, perspectivas. Otros tipos de algoritmos

Una de las actualizaciones más esperadas de Ethereum en 2018-2019 es la parte final llamada Serenity, que llevará al cambio del algoritmo de consenso con Proof-of-Work hacia Proof-of- Stake. Para los mineros, esto significará el fin de la minería clásica (prueba de trabajo) y el paso hacia la obtención de intereses por auto-posesión de la moneda (prueba de participación). Bueno o malo, no hay respuesta definitiva. Aunque el algoritmo PoS se considera más interesante desde un punto de vista técnico, puede conllevar al problema de centralización y fijación de precios. Qué es PoW y PoS: esencia, diferencias, ventajas y desventajas, lea en este artículo.

PoW o PoS: breve y escencial acerca de los algoritmos de consenso

En la primavera de 2017, los desarrolladores de Ethereum publicaron algunos detalles del futuro protocolo de Casper. Uno de los principales cambios propuestos en el protocolo, cuya publicación de la primera parte ya se celebró en noviembre de 2017, será la transición del algoritmo de consenso Proof-of-Work hacia Proof-of-Stake. Este punto debería ser, en primer lugar, interesante para los que se dedican a la minería. Y dejar que la segunda parte del protocolo se aplace, es necesario entender la diferencia entre estos algoritmos y qué cambios están esperando los mineros. Pero antes de ello, entendamos qué es, en principio, el algoritmo de consenso, y cuales son.

Qué es un algoritmo de consenso

En cualquier red construida bajo blockchain, se transmiten dos tipos de mensajes: transacciones (convencionalmente, transferencia de dinero) y bloques que se componen de estas transacciones. Para realizar una transacción, no es necesario el consentimiento de participantes ajenos al sistema, sólo basta con conocer la clave (contraseña, identificación del titular del monedero). Otro asunto son los bloques, cuyo orden en el registro de transacciones se confirma por consenso. El problema con la red es que es posible reenviar una transacción al mismo tiempo entre nodos.

• Ejemplo de una situación que se llama "doble gasto". Oleg tiene 1 bitcoin, que quiere enviar, pero lo hace al mismo tiempo Alexander y Yana. Y si Alexander y Yana entre sí no están de acuerdo con estas transacciones (es decir, no saben que se hizo un envío simultáneo), entonces surge un problema de red. Por lo tanto, todos los participantes de la red acuerdan un registro de transacciones, de modo que una de las operaciones de Oleg tendrá éxito, y la segunda será reconocida como incorrecta.

La esencia del problema es clara, pero cómo resolverla técnicamente, es una pregunta difícil.

Consenso bizantino

El consenso bizantino es una definición común de la tarea de interacción de varios participantes de la red entre sí, ubicados remotamente y reciben una tarea desde un solo centro. Y algunos participantes de la red, incluyendo el mismo centro, pueden ser intrusos (hackers). En otras palabras, el algoritmo de protocolo bizantino debería proporcionar comunicación entre los participantes de la red remota, eliminando las operaciones fraudulentas, es decir, la seguridad de las transacciones.

La idea del consenso bizantino apareció en los años 80 del siglo pasado. Su esencia radica en lo siguiente (incluye fantasía). Bizancio en la víspera de la batalla. El ejército de bizantinos consiste, por ejemplo, en 4 legiones que se sitúan unas de otras a distancia. En un momento determinado, cada uno de los generales de las legiones recibe del centro ejecutivo una orden para atacar o retirarse. El desarrollo de eventos es el siguiente:

• Si todas las legiones atacan, ellos ganan.
• Si todas las legiones se retiran, salvan a la gente (también un resultado exitoso).
• Si una parte ataca, una parte retrocede, el ejército sufre la derrota.

La tarea es clara, pero ¿dónde está la garantía de que entre los generales no hay traidores que ejecuten la orden por el contrario? Y ¿dónde está la garantía de que el comandante jefe no será un traidor enviando órdenes diferentes a diferentes generales? Conclusión: Los generales deben intercambiar información entre sí, eliminando datos falsos. Más precisamente, deben intercambiar información sobre el número de legiones leales a Bizancio, y sacar conclusiones sobre el número de legiones de traidores. La tarea supone que con N número de generales los traidores pueden ser N-1.

El principio del acuerdo es que todos los generales leales, como resultado del intercambio de información, llegan a la misma decisión, ignorando los datos del traidor general. Volvamos al ejemplo. El principio de intercambio de información es el siguiente:

• Cada general envía información sobre el número de su legión a otros tres generales. Y el traidor para la desinformación envía a los demás generales diferentes cifras sobre el número. En las criptomonedas es un análogo de spam, ataques DDoS, transacciones ficticias.
• Cada general forma un bloque en el que indica todos los cuatro dígitos recibidos, indicando de quién fueron recibidos, y este bloque listo lo envía a otros generales.
• Como resultado, cada general tiene en sus manos 4 bloques con cifras sobre el número de la legión de cada uno. Y es lógico que para tres generales las cifras sean las mismas en los tres bloques y sólo uno tendrá discrepancias.

Así, los generales leales llegan a un acuerdo, excluyendo la opinión del traidor. El ejemplo es corto, pero muestra claramente cómo los miembros de la red llegan a una única solución, eliminando las falsas.

Consenso Proof-of-Work

El consenso bizantino tiene un grave problema: los generales saben de quién proviene la información. Es decir, no hay anonimato, que es inherente a las criptomonedas. En los años 90, se propuso una versión del algoritmo de consenso, manteniendo el anonimato. En su esencia no tiene sentido profundizar, pero se reduce al hecho de que todos los cálculos (análisis transmitidos entre sí en la red de información) lo realiza la PC. Para unirse a la red, cada usuario debe realizar una determinada tarea (realizar un cálculo imposible para una persona, pero posible para una computadora), demostrando que es un usuario real.

El algoritmo Proof-of-Work en sí mismo (prueba de trabajo) es el cálculo que la computadora realiza en el momento de la minería, mientras bloquea las cadenas falsas y encuentra las transacciones correctas.

Características distintivas de Proof-of-Work:

• El consenso resuelve el principal problema de las redes anónimas: ataques de Sybilla. Esta es una situación en la que un atacante intenta rodear el nodo de una víctima, es decir, acceder a todos los nodos cercanos. Al apoderarse de los canales de entrada y salida de información, podrá enviar datos falsos a la víctima. En un BTC construido sobre el algoritmo PoW, esta posibilidad se nivela, ya que el nodo de la víctima escoge otros nodos al azar, excluyendo el entorno completo de la víctima.
• La prueba no se traslada a otros bloques, es decir, se excluye la posibilidad de robarse unos a otros (la prueba es el resultado de los cálculos en los cuales se gasta la energía).
• La prueba no se puede obtener por adelantado. Cada nuevo bloque tiene una referencia al bloque anterior, por lo que es posible calcular cada nueva prueba sólo con la llegada de un nuevo bloque.
• PoW garantiza la integridad de la distribución de las recompensas de la unidad de acuerdo con la capacidad de la computadora. Si la potencia (hash) es el 5% de la red, el proceso de cómputo del minero crea un 5% del bloque y recibe el 5% de la recompensa.
• En la obtención de pruebas se gastan recursos reales (electricidad), porque los mineros pierden el incentivo para influir de alguna manera en los nodos y transmitir información falsa, existe el riesgo de perder el dinero invertido.

Consenso Proof-of-Stake

Cuantos más mineros aparezcan en la red y cuanto más criptomonedas se extraen, más potencia se requiere para las operaciones computacionales. Sólo que no hay beneficios de estos cálculos, salvo de la seguridad y el anonimato de la red. Los intentos de dirigir la energía en la dirección correcta se encontraban en las primeras etapas de Ripple, donde los mineros realizaban cálculos, necesarios para diferentes industrias científicas (medicina, robótica, etc.), y por ello recibían una recompensa de los desarrolladores. Pero tuvo que retirarse.

El segundo problema de la minería es la emisión ilimitada. Si bitcoin tiene esta limitación (y la extracción de BTC es cada vez menos rentable ya que la recompensa por el bloque disminuye), algunas monedas (por ejemplo, Ethereum) no tienen restricciones. Y cualquier emisión sin restricción está cargada de depreciación.

El algoritmo Proof-of-Stake (prueba de participación) se aparta del concepto de emisión. Si en el algoritmo anterior el minero tenía que probar su presencia en sistema por cálculos, aquí es suficiente que el minero tenga criptomonedas, es decir, una participación en el sistema común sobre el cual se devengan intereses. Es decir, la minería como tal desaparece, es sustituida por el interés.

Otros algoritmos de pruebas

Los algoritmos de consenso PoW y PoS usan la mayoría de criptomonedas existentes. Y técnicamente más perfectos se consideran las monedas en base a PoS. Pero existen otros mecanismos de protección de datos, que aunque muy similares a PoW y PoS, tienen sus propias peculiaridades:

• Proof-of-Activity es un modelo que representa la simbiosis original de PoW y PoS.
• Delegated Proof-of-Stake es un análogo de PoS, pero con elementos de delegación de votos. Cada miembro del sistema vota por un testigo para proteger su red de computadoras. El impacto en la votación está determinado por cuántos tokens tiene la persona (cuanto más, mayor es el impacto en la red). El algoritmo utiliza EOS, Lisk, BitShares.
• Proof-of-Burn es un modelo en el que el minero envía monedas a una dirección de la que no se puede eliminar de manera confiable (quema de monedas). Así, el minero obtiene la posibilidad de la minería eterna, el derecho al que se juega en forma de lotería entre los propietarios de monedas quemadas./li>
• Proof-of-Capacity es un modelo basado en la idea popular de "memoria como recursos". Para participar en el proceso minero, necesita proporcionar una parte de la memoria de su computadora.
• Proof-of-Storage es una versión similar del algoritmo anterior, con una pequeña diferencia: la memoria asignada forma parte del almacenamiento de la nube compartida.

La lógica de estos algoritmos es difícil de explicar. Ya que el objetivo del algoritmo es garantizar la máxima seguridad de la red con el mínimo consumo de energía, con lo cual PoS maneja muy bien. Otros tipos de algoritmos parecen tratar de crear algo propio, original, pero no tan efectivo. Y por la madurez de la idea, estos algoritmos se rezagan detrás de PoW y PoS.

Consecuencias de la transición de Ethereum de PoW a PoS

Y ahora volvemos a la pregunta con la que comenzó el artículo: ¿Qué pueden esperar los mineros de futuros cambios? Todavía no existe un plan de transición preciso y la transición se pospone. Según la hoja de ruta se prevé el inicio de la transición en la etapa 4 de Metropolis (Serenity). La transición será suave: Primero, según el algoritmo de PoS comprobará 1 transacción de 100, luego su cantidad aumentará.

Los mineros por el momento no comprenden por completo cómo afectará la transición de Ether al algoritmo PoS. La crítica hacia el algoritmo suena en relación con el precio de la criptomoneda. Si en el algoritmo Proof-of-Work el costo mínimo de una moneda es la cantidad de energía gastada por su extracción, entonces en Proof-of-Stake el precio de la moneda es determinado por los especuladores. Si el proyecto no es interesante, entonces el precio de la moneda caerá a cero. Por otro lado, más y más monedas van a ICO directamente con el algoritmo PoS.

Sigue habiendo la interrogante con el monto de la comisión por la posesión de monedas y su comparabilidad con la rentabilidad de otros instrumentos. Existe una opinión que no será alta, y por lo tanto la popularidad de Ethereum puede verse afectada debido a los altos riesgos. En este sentido, hay perspectivas en Ethereum Classic.

Posibles cambios:

• Reducción de costos. Como muestra la práctica de tales cambios, el crecimiento del precio no ocurre. Por el contrario, los mineros pierden el interés hacia la moneda, después de lo cual sucede una reducción.
• Cambio del objetivo minero. La minería de ethereum desaparece. Y con el fin de seguir utilizando su poder, tendrá que elegir otra moneda. O tratar de unirse al proyecto de criptomonedas, que ofrece una tarifa por el alquiler de capacidad computacional (por ejemplo, Golem).
• Cambio de la correlación de fuerzas. La prueba de participación puede conllevar a que los grandes inversores podrán concentrarse en la mayoría de las criptomonedas, lo que realmente destruye la ventaja de la descentralización.

Hasta ahora, la viabilidad de trasladarse a PoS plantea más preguntas que respuestas. Los analistas coinciden en que la transición a un nuevo algoritmo como Ethereum (más detalles lea en este enlace) afectará positivamente, pero nadie puede predecir las consecuencias exactas. La criptomoneda es un nuevo instrumento, solo queda ganar experiencia para rellenar los baches.

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