Minería y prueba de participación
Cómo se ponen de acuerdo las blockchains sobre el siguiente bloque: minería con prueba de trabajo, validación con prueba de participación y sus diferencias.
Una blockchain es un registro compartido que mantienen miles de computadoras independientes. Ninguna está al mando y, aun así, todas tienen que ponerse de acuerdo sobre qué transacciones se han producido y en qué orden. El conjunto de reglas que les permite llegar a ese acuerdo se llama mecanismo de consenso. Los dos más extendidos son la prueba de trabajo (Proof of Work, PoW), que se basa en la minería, y la prueba de participación (Proof of Stake, PoS), que se basa en validadores que bloquean monedas.
Por qué una blockchain necesita consenso
Imagina que cualquiera pudiera añadir un bloque cuando quisiera. Dos personas podrían publicar versiones contradictorias del historial, o alguien podría intentar gastar las mismas monedas dos veces. Un mecanismo de consenso lo resuelve haciendo que proponer bloques tenga un costo y dando a todos una regla clara para saber cuál es la cadena válida. Ese costo es lo que hace poco atractivo hacer trampa: un atacante tendría que gastar recursos enormes para reescribir el historial.
Prueba de trabajo: la minería
La prueba de trabajo la introdujo Bitcoin, y Bitcoin la sigue usando hoy en día.
Cómo funciona la minería
Los mineros reúnen transacciones pendientes en un bloque candidato. Para añadirlo a la cadena, tienen que encontrar un número que, combinado con los datos del bloque y pasado por una función hash, dé un resultado por debajo de cierto objetivo. No hay atajos: la única forma de encontrar ese número es probar una cantidad enorme de intentos. Un hardware especializado lo hace miles de millones de veces por segundo.
El primer minero que encuentra una respuesta válida difunde el bloque. Los demás nodos pueden comprobar la respuesta al instante, aunque encontrarla haya sido difícil. El minero ganador recibe la recompensa por bloque, que consiste en monedas recién creadas más las comisiones por transacción.
Dificultad
Si se suman más mineros, los bloques se encontrarían más rápido. Para evitarlo, la red ajusta la dificultad del problema. En Bitcoin esto ocurre aproximadamente cada 2.016 bloques, lo que mantiene el tiempo medio por bloque cerca de los 10 minutos.
Puntos fuertes y críticas de la PoW
- Puntos fuertes: una larga trayectoria, un modelo de seguridad sencillo y muy estudiado, y una seguridad ligada a recursos del mundo real difíciles de falsificar.
- Críticas: un alto consumo de electricidad, y la minería tiende a concentrarse donde el hardware y la energía son más baratos. Además, los grandes pools de minería reúnen el trabajo de muchos participantes.
Prueba de participación: los validadores
La prueba de participación sustituye la potencia de cálculo por un compromiso económico. En lugar de comprar máquinas y pagar la electricidad, los participantes bloquean monedas de la propia red como depósito (stake).
Cómo funciona la validación
Los participantes que hacen staking de sus monedas se convierten en validadores. El protocolo elige validadores para proponer nuevos bloques, y otros validadores los comprueban y votan sobre ellos; en Ethereum estos votos se llaman atestaciones. La selección es aleatoria, pero ponderada según el depósito. Los validadores que cumplen las reglas reciben recompensas del protocolo y de las comisiones.
Slashing
La clave de la seguridad en la prueba de participación es que el mal comportamiento se castiga. Si un validador intenta hacer trampa, por ejemplo firmando dos bloques contradictorios, el protocolo puede destruir parte de su depósito. Esto se llama slashing (penalización). Los validadores que simplemente están desconectados también pueden perder pequeñas cantidades. Así, un atacante tendría que hacerse con una parte muy grande de todas las monedas en staking y se arriesgaría a perderlas.
Ethereum como ejemplo principal
Ethereum se lanzó en 2015 con prueba de trabajo. En septiembre de 2022 pasó a la prueba de participación con una actualización llamada The Merge. Para operar un validador por su cuenta, un participante deposita 32 ETH. Quienes tienen menos, o no quieren mantener un servidor, suelen recurrir a servicios o pools de staking, lo que supone confiar en un tercero y añade sus propios riesgos.
Puntos fuertes y críticas de la PoS
- Puntos fuertes: un consumo de energía muchísimo menor, no hace falta hardware especializado, y las penalizaciones afectan directamente a los fondos de los atacantes.
- Críticas: quien tiene más monedas tiene más influencia, los grandes proveedores de staking pueden concentrar el control, y el diseño es más complejo y más reciente que el de la prueba de trabajo.
Comparación entre ambos
- Recurso que se gasta: electricidad y hardware en la PoW, monedas bloqueadas en la PoS
- Quién produce los bloques: mineros en la PoW, validadores en la PoS
- Castigo: energía desperdiciada para el minero que pierde en la PoW, slashing del depósito en la PoS
- Ejemplos principales: Bitcoin para la PoW, Ethereum para la PoS
Una nota sobre las recompensas
Tanto la minería como el staking tienen recompensas, pero ninguno garantiza beneficios. Los ingresos de la minería dependen del hardware, del costo de la electricidad y de la competencia. Las recompensas del staking cambian según las condiciones de la red, y las monedas en staking pueden perder valor o sufrir slashing. Hacer staking a través de un tercero también implica confiarle tus fondos a ese servicio.
Puntos clave
- Los mecanismos de consenso permiten que computadoras independientes se pongan de acuerdo en un único historial compartido.
- La prueba de trabajo protege la cadena con potencia de cálculo; la usa Bitcoin.
- La prueba de participación protege la cadena con monedas bloqueadas y penalizaciones; Ethereum la usa desde The Merge, en 2022.
- Cada enfoque tiene sus propias ventajas y desventajas en energía, descentralización y complejidad.