Prueba de Estaca (PoS)

El concepto de Prueba de Estaca (PoS), o prueba de participación como también se le conoce, establece que una persona puede validar transacciones en una blockchain de acuerdo con la cantidad de monedas que posee. Esto significa que mientras más monedas o tokens sean propiedad de un participante de la red, más posibilidades tendrá de validar un bloque de transacciones y obtener una recompensa.

¿En qué consiste la prueba de estaca?

La Prueba de trabajo (PoW, por sus siglas en inglés) fue el primer mecanismo de consenso de blockchain y sigue siendo posiblemente la opción más popular para lograr un consenso distribuido (la capacidad de confiar en un extraño sin tener que pasar por un tercero).

La prueba de trabajo es utilizada por Bitcoin y Ethereum (por ahora) y varias otras criptomonedas. A pesar de sus múltiples ventajas, también cuenta con una serie de desventajas importantes como los altos requisitos de computación, los altos costos de energía y la amenaza de centralización por uno o varios grupos mineros.

Una vez que se comprende la PoW y sus aspectos negativos, se hace evidente la necesidad de un sistema como el de prueba de estaca o participación (PoS, por sus siglas en inglés).

Pero primero, ¿qué es una estaca?

En términos de criptomonedas, la estaca se define como la criptomoneda que un usuario posee y pone a participar en la validación de bloques de transacciones en la red de la criptomoneda en cuestión. Más adelante, explicaremos con más detalle este concepto.

  • Con la prueba de estaca, los participantes de la blockchain pueden validar transacciones en bloque en función de la cantidad de criptomonedas que tengan en su poder.
  • La prueba de estaca se creó como una alternativa a la prueba de trabajo (PoW), que es el algoritmo de consenso original en la tecnología Blockchain, utilizado para confirmar transacciones y agregar nuevos bloques a la cadena.
  • La prueba de trabajo requiere enormes cantidades de energía, y los mineros necesitan vender sus monedas para finalmente pagar sus costos, mientras que la prueba de participación otorga poder de minería en función del porcentaje de monedas que posee un participante.
  • La Prueba de estaca (POS) se considera menos riesgosa en términos del potencial de los mineros para atacar la red, ya que estructura la compensación de una manera que hace que un ataque sea menos ventajoso para el minero.

¿Cómo funciona la Prueba de participación?

Una descripción de una oración tiende a ser un buen comienzo para tratar de explicar ideas complejas. En resumen:

Los algoritmos de prueba de participación logran un consenso al requerir que los usuarios estaquen una cantidad de sus tokens para tener la oportunidad de ser seleccionados para validar bloques de transacciones y obtener recompensas por hacerlo.

El PoS comparte muchas similitudes con PoW, pero también difiere en aspectos fundamentales. Al igual que en cualquier algoritmo de consenso basado en blockchain, el objetivo sigue siendo lograr un consenso distribuido: crear un sistema seguro mediante el cual se incentive a los usuarios a validar las transacciones de otras personas mientras se mantiene la integridad completa.

El concepto de Prueba de estaca se sugirió por primera vez en 2011 en una publicación del foro, y en 2012 Peercoin se convirtió en la primera moneda digital en utilizar este nuevo algoritmo

En la prueba de estaca, el minero de un nuevo bloque, en este caso conocido como validador, se elige en un proceso semi aleatorio de dos partes. El primer elemento a considerar en este proceso de selección es la participación de un usuario, es decir la cantidad de monedas que tiene en estaca. ¿Que cantidad de la moneda en cuestión está estacando y poniendo a participar el usuario?

Cada validador debe tener una participación en la red. El estacado implica depositar una cantidad de tokens en el sistema, mantener esas monedas en lo que podría considerarse de alguna manera como una caja fuerte virtual y usarlas una como garantía para validar el bloque de transacciones.

Cuantas más criptomonedas ponga el usuario a estacar y participar como validador, mayores serán sus posibilidades de ser seleccionado, ya que mayor será su participación en el juego y esto a diferencia de la prueba de trabajo, no depende del poder de cómputo del usuario.

En la mayoría de los algoritmos de consenso de PoS, el incentivo para participar en la validación de bloques es un pago en forma de tarifas de transacción, a diferencia de monedas recién creadas en los sistemas de prueba de trabajo.

Dado que no hay recompensas de bloque en un sistema basado en Prueba de participación, los validadores solo toman la tarifa de transacción.

No hay mucho al azar sobre esa primera parte, de hecho, probablemente muchos piensan al inicio que la prueba de estaca está diseñada para beneficiar principalmente a los más ricos. La clave aquí es incluir un grado de oportunidad en el proceso de selección para evitar un escenario en el que los usuarios con más monedas siempre sean seleccionados para validar las transacciones, cosechar las recompensas de manera consistente y hacerse cada vez más ricos.

El segundo elemento agrega el «azar» al proceso de selección semialeatorio, aunque la forma en que esto se hace difiere de blockchain a blockchain. Los dos métodos más utilizados son la Selección Aleatoria de Bloques y la Selección por Edad de Moneda.

En la selección aleatoria de bloques, los validadores se seleccionan buscando usuarios con una combinación del valor de hash más bajo y las participaciones más altas. El método de selección por edad de monedas elige a los validadores en función de cuánto tiempo han mantenido a sus monedas estacadas. Sin embargo, estos no son los únicos métodos para seleccionar validadores. Algunas monedas combinan los métodos antes mencionados, mientras que otras están experimentando con los suyos.

Otra diferencia que vale la pena señalar entre PoW y PoS es que, a diferencia de los sistemas PoW, donde se crean continuamente más y más criptomonedas como recompensas para los mineros, la cantidad total de unidades de criptomonedas generalmente es fija y se crea en el lanzamiento en los sistemas de prueba de estaca.

Ese es a menudo el razonamiento detrás del uso de tarifas de transacción como recompensa para los validadores. Dicho esto, en ciertos casos se puede crear nueva moneda inflando el suministro de monedas que luego se puede usar como recompensa.

Ventajas de la prueba de participación

La prueba de estaca es ampliamente considerada como una de las mejores opciones para los algoritmos de consenso de criptomonedas. Las principales razones son las siguientes:

  • Eficiencia energética: Los algoritmos PoS son energéticamente eficientes, especialmente en comparación con los algoritmos PoW que consumen grandes cantidades de energía debido al poder de cómputo que requieren. Debido a que los algoritmos de prueba de participación tienen un consumo energético mínimo, son  una opción más ecológica.
  • Seguridad: Los atacantes de los sistemas PoS deben poner sus activos, su participación, en la línea de batalla y en riesgo para intentar un ataque del 51%, lo que es un gran disuasivo. A modo de comparación, los atacantes no pierden su hardware cuando intentan ataques del 51% a los sistemas PoW.
  • Descentralización: Los grandes grupos mineros (grupos de mineros que combinan sus recursos) pueden controlar más del 51% de las redes que ejecutan sistemas PoW, lo que genera una amenaza muy real de centralización. Esto se debe al aumento exponencial de la recompensa por inversión en sistemas PoW, en oposición al aumento lineal en los sistemas PoS.

Si un usuario en una red basada en PoS invierte el doble que otro usuario, tendrá el doble de control. El mismo escenario en PoW otorgaría al usuario un control exponencialmente mayor.

Prueba de Trabajo vs Prueba de Estaca

El problema de ‘Nada en juego‘ de los sistemas PoS

A pesar de todos sus puntos positivos, los críticos de los sistemas de prueba de estaca se apresuran a señalar el desafío económico conocido como el problema de “Nada en Juego”. Es un pequeño dilema interesante que supuestamente impide que la prueba de estaca sea una opción ideal para el consenso distribuido.

La idea aquí es que en el caso de una bifurcación (la división de la cadena de bloques en ds), los generadores de bloques no tienen nada que perder al admitir diferentes cadenas de bloques, esencialmente evitando que el conflicto se resuelva.

Los sistemas PoW están protegidos contra este problema ya que los usuarios tendrían que dividir sus recursos computacionales para soportar ambos lados de la bifurcación, por lo que al final tienen que escoger uno. Sin embargo, en los sistemas PoS, las participaciones de los validadores se duplicarían en ambas cadenas, lo que significa que podrían reclamar el doble de recompensas.

Diversas simulaciones han demostrado que es posible ser validador en varias cadenas, incluso de forma rentable, pero los defensores de los sistemas PoS han demostrado varias soluciones. El protocolo Casper de Ethereum, por ejemplo, está configurado para exigir a los participantes que envíen un depósito que será confiscado si se considera que el usuario ha violado un conjunto predeterminado de reglas, como la participación en múltiples bifurcaciones.

Protocolo Casper de Ethereum

Ethereum, la segunda criptomoneda más grande por capitalización de mercado, está haciendo la transición de un sistema PoW a un sistema PoS, con nombre en código Casper. A pesar de que el proyecto ha sufrido una serie de retrasos continúa en desarrollo y lo que sabemos es que será un proceso de dos partes, con la primera parte que incluye un sistema híbrido PoW/PoS, antes de pasar a un sistema de prueba de estaca por completo.

El razonamiento detrás de este cambio resulta bastante interesante:

“La transición de la red Ethereum de PoW a PoS ha estado en la hoja de ruta y en el Libro Amarillo desde el lanzamiento del protocolo. Aunque es efectivo para llegar a un consenso descentralizado, PoW consume una increíble cantidad de energía, no tiene una finalidad económica y no tiene una estrategia efectiva para resistir los carteles. El consumo excesivo de energía, los problemas con el acceso equitativo al hardware de minería, la centralización de los grupos de minería y un mercado emergente de ASIC proporcionan una motivación distinta para hacer la transición lo antes posible «.

Es importante tener en cuenta que las diferentes criptomonedas utilizan diferentes mecanismos de consenso (PoW, PoS, DPoS, etc.) y también es importante recordar que los mecanismos de consenso en sí difieren entre sí. No todos los algoritmos PoS funcionan de la misma manera, por ejemplo. El sistema de prueba de estaca de Ethereum no será igual al que tendrá Cardano a mediados del 2020 y ambos tendrán diferencias sustanciales en la manera en que operan y recompensan a sus participantes.

Investigar cuidadosamente una criptomoneda antes de invertir en ella implica comprender su funcionamiento interno. Esperamos que este artículo le sirva de ayuda para comprender las diferencias fundamentales entre las criptomonedas que funcionan bajo un sistema de prueba de trabajo, como Bitcoin, y las criptomonedas que funcionan con base en un sistema de prueba de participación, como Tezos o Cardano.

Riesgo de ataque a la red

Como ya indicamos, Bitcoin utiliza un sistema PoW y, como tal, es susceptible a una potencial Tragedia de los Comunes. La Tragedia de los Comunes se refiere a un momento futuro en el que habrá menos mineros de bitcoin disponibles debido a la poca o nula recompensa de minería. Las únicas ganancias que se obtendrán vendrán de las tarifas de transacción que también disminuirán con el tiempo a medida que los usuarios opten por pagar tarifas más bajas por sus transacciones. Con menos mineros que los necesarios para el minado de monedas, la red se vuelve más vulnerable a un ataque del 51%. Un ataque del 51% ocurre cuando un minero o grupo de minería controla el 51% del poder computacional de la red y crea bloques fraudulentos de transacciones para sí mismo mientras invalida las transacciones de otros en la red.

Con un sistema PoS, el atacante necesitaría obtener el 51% del suministro total de criptomonedas para llevar a cabo un ataque del 51%. La prueba de participación evita esta «tragedia» al hacer que sea desventajoso que un validador con una participación del 51% en una criptomoneda ataque la red. Aunque sería difícil y costoso acumular el 51% de una moneda digital de buena reputación, un minero con una participación del 51% en la moneda no tendría interés en atacar una red en la que posee una participación mayoritaria. Si el valor de la criptomoneda cae, esto significa que el valor de sus tenencias también se reduciría, por lo que el propietario de la participación mayoritaria estaría más incentivado para mantener una red segura.

Además de Bitcoin, Litecoin (LTC) también usa el método PoW. Nxt (NXT) es un ejemplo de una criptomoneda que usa el método PoS. Algunas monedas como Peercoin (PPC) usan un sistema mixto donde se incorporan ambos métodos. Actualmente, Ethereum (ETH) está en proceso de cambiar a un sistema PoS, al igual que Cardano (ADA).