¡Bienvenido de nuevo a ‘The Blockchain with OnChain’! En esta 3ª entrega nos adentramos en el mundo de los mecanismos de consenso.

Así que siéntate en tu silla favorita, tómate un café y empecemos.

En el mundo de la tecnología blockchain, un mecanismo de consenso es un componente crítico que mantiene la integridad de la red. Un mecanismo de consenso es un protocolo que rige cómo los nodos en una red blockchain llegan a un acuerdo sobre la validez de los datos. Sin un mecanismo de consenso, la red blockchain sería propensa a problemas, como el doble gasto , que podría comprometer la integridad de todo el sistema. En este artículo, analizaremos en profundidad cómo funcionan los mecanismos de consenso, centrándonos en los dos más populares: Prueba de trabajo (PoW) y Prueba de participación (PoS).

Prueba de Trabajo (PoW)

La prueba de trabajo es el mecanismo de consenso más popular que se utiliza en las redes de cadenas de bloques y es mejor conocido por ser el mecanismo subyacente detrás de la cadena de bloques de Bitcoin. En PoW, los nodos de la red (conocidos como mineros ) usan su poder de cómputo para resolver problemas matemáticos complejos ( hash puzzles ) de manera competitiva para validar transacciones y agregar nuevos bloques a la cadena de bloques.

El rompecabezas hash es un problema matemático que consiste en encontrar un valor hash que cumpla con un cierto nivel de dificultad. La función hash utilizada en PoW es una función irreversible que toma una entrada de cualquier longitud y produce una salida de longitud fija. La salida es única para la entrada, e incluso un pequeño cambio en la entrada dará como resultado una salida completamente diferente. En Bitcoin, la función hash se llama Secure Hash Algorithm 256-bit (SHA — 256) .

Para tener las mejores posibilidades de resolver el rompecabezas hash, la mayoría de los mineros utilizan hardware especializado llamado Circuitos integrados específicos de la aplicación (ASIC) o Unidades de procesamiento de gráficos (GPU) para poder realizar una gran cantidad de cálculos en un corto período de tiempo. Estos cálculos implican adivinar repetidamente un número aleatorio (llamado “nonce”) y mezclarlo con el contenido del bloque. El minero debe seguir adivinando el nonce hasta que el hash resultante cumpla con el nivel de dificultad requerido establecido por la red.

El nivel de dificultad se ajusta periódicamente para mantener un ritmo constante de creación de bloques. Cuantos más mineros compitan para resolver el rompecabezas, mayor será el nivel de dificultad, y viceversa. La medida del poder computacional de una red blockchain se denomina “tasa de hash”.

Una vez que un minero resuelve el rompecabezas hash, transmite el nuevo bloque a la red para su validación. Luego, otros nodos en la red verifican el contenido del bloque y la solución al rompecabezas hash. Si la solución es correcta y el bloque cumple con todos los criterios de validez, se agrega a la cadena de bloques y el minero es recompensado con criptomonedas y tarifas de transacción recién acuñadas.

Proof-of-Work fue diseñado por el seudónimo creador de Bitcoin, Satoshi Nakamoto , para resolver el problema del doble gasto.

El problema del doble gasto ocurre cuando un usuario intenta gastar la misma criptomoneda dos veces. Esto puede suceder cuando un usuario malintencionado intenta manipular la red enviando múltiples transacciones con la misma criptomoneda. Cuando se inicia una transacción en una red blockchain, se transmite a todos los nodos de la red. Luego, los nodos validan la transacción y la agregan al bloque actual que se agregará a la cadena de bloques. Sin embargo, dado que los nodos de la red no están todos conectados directamente entre sí, puede haber un retraso en la propagación de una transacción a todos ellos.

Este retraso puede crear una vulnerabilidad potencial en el sistema, donde un usuario malintencionado podría intentar gastar las mismas monedas dos veces al iniciar dos transacciones separadas que gastan las mismas monedas. El ataque de doble gasto se considera exitoso si una de estas transacciones se agrega a la cadena de bloques antes que la otra. La prueba de trabajo evita esto al requerir que los mineros resuelvan el complejo problema matemático, que requiere mucho tiempo y potencia computacional para completarse, lo que hace que sea financieramente inviable para los atacantes intentar un ataque de doble gasto.

Fortalezas y debilidades de PoW

Una de las principales fortalezas de PoW es que proporciona un alto nivel de seguridad para la red blockchain. Dado que los mineros necesitan usar su poder de cómputo para resolver problemas matemáticos para validar transacciones, es extremadamente difícil para los usuarios malintencionados manipular la red. Además, PoW ha demostrado ser un mecanismo confiable y seguro para validar transacciones y agregar nuevos bloques a la cadena de bloques. Sin embargo, una de las principales debilidades de PoW es que consume mucha energía. Resolver problemas matemáticos complejos requiere mucha potencia computacional en el entorno de cadena de bloques actual, lo que significa que los mineros necesitan usar mucha electricidad para validar transacciones y agregar nuevos bloques a la cadena de bloques.

Prueba de Participación (PoS)

La prueba de participación es un mecanismo de consenso más nuevo que ha ganado popularidad en los últimos años. En PoS, los nodos de la red ( conocidos como validadores) se designan para validar transacciones y agregar nuevos bloques a la cadena de bloques en función de la cantidad de criptomonedas que tienen.

Los validadores deben apostar una cierta cantidad de criptomonedas como garantía para participar en el proceso de validación. Son recompensados ​​con una cierta cantidad de criptomonedas por cada bloque que validan.

El proceso de selección de validadores se basa en la aleatoriedad y la cantidad de criptomoneda apostada. Los validadores seleccionados para crear un nuevo bloque y validar transacciones deben seguir las reglas de la red y agregar transacciones a la cadena de bloques de manera transparente y verificable.

PoS utiliza una técnica de “ piel en el juego “ para garantizar que los validadores no actúen de manera maliciosa. Los validadores que no siguen las reglas de la red o validan las transacciones de manera fraudulenta corren el riesgo de perder su criptomoneda apostada, lo que sirve como un desincentivo financiero para el mal comportamiento. Es más probable que aquellos con una cantidad significativa de criptomonedas apostadas en la red actúen de manera responsable, ya que tienen un interés financiero en el éxito de la red, razón por la cual también es más probable que sean elegidos para fines de validación.

Fortalezas y debilidades de PoS

Una de las principales fortalezas de PoS es su bajo consumo de energía. Dado que los validadores no necesitan mucha potencia computacional para validar transacciones y agregar nuevos bloques a la cadena de bloques, PoS es mucho más ecológico que PoW. Además, PoS tiene una barrera de entrada mucho más baja que PoW porque los validadores solo necesitan tener una cierta cantidad de criptomonedas para participar en el proceso de validación.

Sin embargo, una de las principales debilidades de PoS es que es menos seguro que PoW. Dado que los validadores se seleccionan en función de la cantidad de criptomonedas que poseen, existe el riesgo de que un actor malintencionado pueda adquirir una gran cantidad de criptomonedas y usarlas para manipular la red. Esto se conoce como el problema de “nada en juego” , donde los validadores pueden bifurcar y validar múltiples versiones de la cadena de bloques con la esperanza de gastar el doble de su criptomoneda porque el costo de hacerlo es mínimo en comparación con PoW.

Algunas cadenas de bloques basadas en PoS han implementado participación delegada para mitigar este riesgo, donde los validadores delegan su poder de participación en nodos de confianza conocidos como “ delegadores “. Estos delegadores son responsables de validar las transacciones y agregar nuevos bloques a la cadena de bloques y están incentivados para actuar en el mejor interés de la red.

Otras menciones de honor

Si bien PoW y PoS son los dos mecanismos de consenso más populares utilizados en las redes blockchain, algunos proyectos utilizan otros mecanismos de consenso que vale la pena mencionar. Algunos de estos incluyen:

Prueba de Capacidad (PoC)

PoC se usa en cadenas de bloques como Chia y Filecoin, donde los mineros usan el espacio de su disco duro para resolver problemas matemáticos y validar transacciones.

Prueba de Peso (PoWeight)

PoWeight se utiliza en la cadena de bloques de Algorand. En este caso, los validadores se intercambian por mineros, y utilizan el espacio de su disco duro para almacenar una gran cantidad de datos conocidos como “tramas”, que se utilizan para validar transacciones y agregar nuevos bloques a la cadena de bloques.

Prueba de Autoridad (PoA)

PoA se utiliza en redes privadas de cadenas de bloques, donde se selecciona un grupo de validadores de confianza y se hace responsable de validar transacciones y agregar nuevos bloques a la cadena de bloques. Esto suena centralizado pero tiene otros beneficios, como una escalabilidad muy alta.

Prueba de Historial (PoH)

PoH se utiliza en la cadena de bloques de Solana, donde se utiliza una función de retraso verificable para ordenar transacciones y evitar el spam.

Conclusión

En conclusión, los mecanismos de consenso son un componente crítico de la tecnología blockchain y juegan un papel crucial para garantizar la seguridad y la integridad de la red. Si bien PoW y PoS son los dos mecanismos de consenso más populares utilizados en las redes blockchain, vale la pena considerar otros mecanismos de consenso según las necesidades específicas de la red. Es importante sopesar las fortalezas y debilidades de cada mecanismo de consenso antes de elegir el que mejor se adapte a su proyecto.

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