¡Bienvenido de nuevo a ‘ The Blockchain with OnChain ’! En esta tercera entrega estamos profundizando en el mundo de los mecanismos de consenso.
Así que siéntate en tu silla favorita, toma un café y saltemos.
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 doble gasto, eso 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 utilizado en las redes blockchain, y es mejor conocido por ser el mecanismo subyacente detrás de la cadena de bloques Bitcoin. En PoW, nodos en la red ( conocido como mineros) usa su poder de cómputo para resolver problemas matemáticos complejos (rompecabezas) de manera competitiva para validar transacciones y agregar nuevos bloques a la cadena de bloques.
El rompecabezas hash es un problema matemático que implica 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 exclusiva de la entrada, e incluso un pequeño cambio en la entrada dará como resultado una salida completamente diferente. En Bitcoin, se llama la función hash Algoritmo de hash seguro 256 bits ( SHA — 256 ).
Para tener las mejores posibilidades de resolver el rompecabezas hash, la mayoría de los mineros usan 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 una tasa constante de creación de bloques. Cuantos más mineros compitan para resolver el rompecabezas, mayor es el nivel de dificultad y viceversa. La medida de la potencia computacional de una red blockchain se denomina tasa de hash “. ”
Una vez que un minero resuelve el rompecabezas hash, transmiten el nuevo bloque a la red para su validación. Otros nodos en la red luego 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 las nuevas monedas de criptomonedas y tarifas de transacción.
Proof-of-Work fue diseñado por el creador seudónimo 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 malicioso 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. Los nodos luego validan la transacción y la agregan al bloque actual que se agregará a la cadena de bloques. Sin embargo, dado que los nodos en 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 malicioso podría intentar gastar las mismas monedas dos veces iniciando 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 exigir a los mineros que resuelvan el complejo problema matemático, que requiere mucho tiempo y poder computacional para completarse, haciendo que sea financieramente inviable que los atacantes intenten 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 maliciosos 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 requiere mucha energía. Resolver problemas matemáticos complejos requiere mucha potencia computacional en el entorno actual de blockchain, lo que significa que los mineros deben usar mucha electricidad para validar las transacciones y agregar nuevos bloques a la blockchain.Este consumo de energía ha sido una preocupación importante para muchas personas dentro y fuera de la comunidad blockchain porque impacta significativamente el medio ambiente y el costo general de operar la red, especialmente si la fuente de energía no es renovable.
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, nodos en la red (conocidos como validadores ) están nominados para validar transacciones y agregar nuevos bloques a la cadena de bloques en función de la cantidad de criptomoneda que poseen.
Los validadores deben apostar una cierta cantidad de criptomoneda como garantía para participar en el proceso de validación. Son recompensados con una cierta cantidad de criptomoneda por cada bloque que validan.
El proceso de selección de validadores se basa en la aleatoriedad y la cantidad de criptomoneda estacada. Los validadores que se seleccionan 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 usa un “skin en el juegoTécnica ” para garantizar que los validadores no actúen maliciosamente. 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. Aquellos con una cantidad significativa de criptomonedas en la red tienen más probabilidades de actuar de manera responsable, ya que tienen una participación financiera en el éxito de la red, Es por eso que 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 mucho poder 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 mantener una cierta cantidad de criptomoneda 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 criptomoneda que poseen, existe el riesgo de que un actor malicioso pueda adquirir una gran cantidad de criptomoneda y usarla para manipular la red. Esto se conoce como el “ nada en juego ” problema, donde los validadores pueden bifurcar y validar múltiples versiones de blockchain con la esperanza de gastar dos veces su criptomoneda porque el costo de hacerlo es mínimo en comparación con PoW.
Algunas cadenas de bloques basadas en PoS han implementado estacas delegadas para mitigar este riesgo, donde los validadores delegan su poder de estacado a nodos de confianza conocidos como “delegados.” Estos delegados son responsables de validar las transacciones y agregar nuevos bloques a la cadena de bloques y se les incentiva a actuar en el mejor interés de la red.
Otras menciones honorables
Mientras 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 blockchains como Chia y Filecoin, donde los mineros usan su espacio en el disco duro para resolver problemas matemáticos y validar transacciones.
Prueba de peso ( PoWeight )
PoWeight se usa en la cadena de bloques Algorand. En este caso, los validadores se intercambian por mineros, y usan su espacio en el disco duro para almacenar una gran cantidad de datos conocidos como parcelas “,” 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 blockchain, donde se selecciona un grupo de validadores confiables y se hace responsable de validar las transacciones y agregar nuevos bloques a blockchain. Esto suena centralizado pero tiene otros beneficios, como una escalabilidad muy alta.
Prueba de historial ( PoH )
PoH se usa en la cadena de bloques Solana, donde se usa una función de retardo verificable para ordenar transacciones y prevenir 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 e 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 dependiendo de 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.