Consesus : Proof of work (PoW) – Proof of stake…

Hola amigos!
Cuando me interesé por primera vez en las criptomonedas, me enamoré inmediatamente de la tecnología y tuve que profundizar y aprender todo lo que pude. Aprendí cómo las transacciones se escriben de forma global y descentralizada, y que esas transacciones son inmutables, es decir, no pueden eliminarse ni son reversibles, lo que las hace resistentes a la censura y muy seguras.

Como tecnófilo, nacido en los ascenso de Internet, siempre he sido uno de los que se obsesionan con el funcionamiento de las cosas. El cómo, el por qué y la forma en que los sistemas pueden evolucionar me entusiasman. No me imaginaba que el mundo blockchain , la criptomoneda y Web3 me darían más información de la que sabía hacer.

Una de las primeras cosas que aprendí es que Bitcoin mantiene su descentralización a través de un proceso llamado Proof of Work mining. Probablemente has escuchado que esto no es bueno para el medio ambiente, que es lento y derrochador; o tal vez has escuchado que es descentralizado, igualitario y seguro.

En cierto modo, ambas cosas son ciertas, y en cierto modo, ninguna lo es. En este artículo, quiero echar un vistazo a lo que es Proof of Work y compararlo con otro método de asegurar y descentralizar blockchains, del que quizás hayas oído hablar, llamado Proof of Stake. Así que vamos a entrar en materia.

Proof of que?

Empezaré sentando unas pequeñas bases para esta discusión, ya que, para algunos lectores, ésta puede ser su introducción a lo que es un tema bastante complejo. Como mencioné en un post reciente, el Proof-of-Work (PoW) y el Proof-of-Stake (PoS) se conocen comúnmente como mecanismos de consenso, sin embargo, esto es en realidad un nombre equivocado. Se trata de mecanismos de resistencia a los sibilinos y son sólo la mitad del mecanismo de consenso completo empleado por una determinada cadena de bloques.

…¿Sybil?
La resistencia a los sibilinos mide cómo se comporta un protocolo frente a un ataque sibilino. Los ataques Sybil se producen cuando un usuario o grupo se hace pasar por muchos usuarios. La resistencia a este tipo de ataque es esencial para una cadena de bloques descentralizada y permite que los mineros y los validadores sean recompensados por igual en función de los recursos aportados. El Proof-of-work y el proof-of-stake protegen contra esto haciendo que los usuarios gasten mucha energía o pongan muchas garantías. Estas protecciones son un elemento económico de disuasión de los ataques Sybil.

– Ethereum.org
Dado que la resistencia a los Sybiles es el núcleo de la seguridad de una blockchain, no es de extrañar que haya tensiones sobre qué mecanismo se elige 🥊 Sin embargo, lo interesante es que mucha gente no entiende del todo cómo funcionan, en qué se diferencian y en qué se parecen.
A continuación explicaré brevemente cómo funciona el Proof-of-Work…, en qué se diferencia el Proof-of-Stake y, por último, defenderé que uno de ellos tiene más ventajas. Pero, ¿cuál? 🙇♂️
Como siempre esto no es un consejo financiero, y aunque me tomo el tiempo de investigar en estos posts, nunca está de más seguir con tu propia investigación. Por último, me encanta ver tus comentarios pero mantengamos la cordialidad.
Y con eso, ¡comencemos! 🏁

PoW: ¿Cómo funciona?

El núcleo de las redes Bitcoin, Ethereum, Flux (y muchas otras) es un mecanismo llamado Consenso Nakamoto. Descrito por primera vez en un libro blanco de 2008 por un seudónimo cypherpunk (o grupo de cypherpunks) llamado Satoshi Nakamoto, esta combinación de resistencia a los Sybil de Proof-of-Work y la regla de la cadena más larga para mantener una historia canónica de blockchain fue -y es- innovadora 🙌.
Dejando de lado la jerga, lo que parece, en giros más simples, es lo siguiente:

Mediante el uso de hardware especializado, como las tarjetas gráficas de ordenador (GPUs) o los circuitos integrados de aplicación específica (ASICs), las redes como Bitcoin exigen a quienes validan las transacciones que aporten pruebas de que han realizado una tarea difícil y que consume mucha energía.

En pocas palabras, estos “mineros” participan en una carrera para encontrar un número extremadamente aleatorio. Este número aleatorio, llamado nonce, es la pieza que falta en un rompecabezas criptográfico que está retrasando la finalización del bloque actual para que el siguiente bloque pueda estar disponible. Dado el ritmo al que se pretende que se produzcan las transacciones, el primer minero que resuelva el rompecabezas recibe una recompensa de bloque: un pago predeterminado de la inflación programática repartido en el bloque respectivo 💰.
Los que tengan más potencia de cálculo (denominada hashrate) tendrán más posibilidades de ganar recompensas por bloque. Para conseguir esa potencia de cálculo, los mineros, y más a menudo las empresas mineras, tendrán que comprar más hardware y gastar más energía ⚡️
Aquí es donde suele empezar el debate.

A los ecologistas les preocupa que el uso de energía de Proof-of-Work genere una enorme huella de carbono. Después de todo, gran parte del mundo sigue obteniendo su energía de los combustibles fósiles ⛽️ Curiosamente, los datos no parecen apoyar este argumento, ya que muchas operaciones mineras se instalan donde la energía es más barata: cerca de presas hidroeléctricas, parques solares y eólicos, y otras energías renovables ♻️
También quiero señalar que, independientemente de que esto sea correcto, demuestra suficientemente una cosa: el Proof-of-Work es agnóstico al tipo de energía utilizada. Y, curiosamente, la idea de que el Proof-of-Work pueda servir como medio para monetizar la energía en sí mismo crea algunas oportunidades únicas 👀

Por ejemplo, a menudo se olvida lo abundante que es la energía renovable. Las operaciones solares, eólicas, geotérmicas y mareomotrices suelen producir más energía de la que pueden utilizar o almacenar, creando lo que se conoce como energía varada.

Esta energía podría almacenarse (a medida que mejore la tecnología de las baterías), pero incluso entonces, puede ser más valioso desviar parte o todo este exceso a la minería. ¿La razón? La construcción de infraestructuras de energía renovable requiere subvenciones de los gobiernos, lo que puede ralentizar el ritmo de su despliegue 🐌 Mientras que las operaciones que pueden monetizar la energía varada podrían hipotéticamente financiarse por sí mismas, eliminando quizás la necesidad de subvenciones por completo. Esta es solo una de las muchas ideas interesantes, todas ellas dignas de estudio. Aquí hay un interesante documento de Square & Ark Invest que merece la pena consultar sobre este mismo tema 📄
Ahora bien, como recordarás, el Proof-of-Work no es el único mecanismo del que quiero hablar hoy. Así que sin más preámbulos…

Qué es stake con PoS?

Como hemos visto anteriormente, el Proof-of-Work consiste, en esencia, en intercambiar capital (inversiones en equipos y propiedades; costes de energía continuos) por la oportunidad de validar bloques y, por tanto, de obtener recompensas. Esto se hace de una manera indirecta que crea numerosas externalidades, algunas positivas, como se ha comentado anteriormente, y otras negativas, a las que volveremos más adelante.
El Proof-of-Stake se construye en torno a esa evaluación. Sus defensores afirman que si todo lo que ocurre realmente en un sistema PoW es que alguien pone en juego su capital invirtiendo en equipos, propiedades y energía, entonces ¿por qué no poner en juego el propio capital? 🤔

Desde que fue implementado por primera vez por Peercoin en 2012, Proof-of-Stake (PoS) ha crecido hasta convertirse en el método más prominente de resistencia Sybil para cryptocurrencies y otros proyectos basados en blockchain. Aparte de Bitcoin, Ethereum y Litecoin, casi todas las cadenas de bloques más conocidas (Polygon, Avalanche, Tezos, Cardano, Solana) utilizan Proof-of-Stake. Además, el propio Ethereum se está acercando rápidamente a la tan esperada conversión de PoW a PoS 🗓

En esencia, para ejecutar un validador Proof-of-Stake de Ethereum se necesita un hardware informático básico (aparentemente una Raspberry Pi es suficiente) y 32 $ETH (unos 80.000 dólares a los precios actuales), apostados en un contrato inteligente; o cualquier cantidad de $ETH depositada en un pool de apuestas -volveré sobre esto en un futuro post-.

Los validadores de Proof-of-Stake son incentivados a participar honestamente para ganar recompensas, y son desincentivados de atacar el sistema, en la mayoría de los casos, a través de una penalización llamada slashing 🤺 Slashing es un proceso automatizado incorporado en el protocolo de staking que quema una parte del capital apostado de aquellos que violan cualquiera de un pequeño conjunto de reglas claramente definidas. En el caso del sistema Casper FFG de Ethereum, los actores malintencionados solo tendrán tres oportunidades antes de que se les haya recortado toda su apuesta. Este método de prevención del fraude/censura reduce la necesidad de bifurcar la cadena en caso de ataque. Sin embargo, esa sigue siendo una opción completamente viable en caso de un ataque sostenido del 51% 🆘.

Entonces, ¿quién gana?

Mientras que la apelación más simple, al discutible desperdicio innecesario de energía por parte de Proof-of-Work, es a menudo la que se hace como justificación de por qué Proof-of-Stake es mejor, esa no es la narrativa que pretendo seguir 🙅♂️
Proof-of-Work puede funcionar y podría ser ideal para algunas blockchains. No hace falta decir que proporciona una forma de monetizar la energía varada, subvencionar la energía verde y, al mismo tiempo, descentralizar la computación de la blockchain 🙌.
Sin embargo, hay varias áreas en las que creo que PoS supera a PoW, que repasaremos a continuación.
Nota: Aunque he formulado mi opinión a través de innumerables horas de absorción de información de libros blancos, entrevistas y reflexión sobre el tema, gran parte de lo que he llegado a creer se solapa con los puntos expuestos por Charles Hoskinson en este clip de una entrevista con Lex Fridman. Como tal, recomiendo verlo como complemento de este artículo 🤝

Participación igualitaria

Mientras que algunos pueden argumentar que la barrera para convertirse en un validador de Ethereum (80.000 dólares al coste actual) es más alta que para convertirse en un minero de Bitcoin (los ASICs de nivel básico se pueden comprar por unos 5.000 dólares), esto es un poco engañoso. Como he mencionado anteriormente, los que ganan la mayoría de las recompensas de los bloques son los que tienen más potencia de hash, y como el aumento de la potencia de hash se beneficia de las economías de escala, las operaciones más grandes se benefician desproporcionadamente. Esto crea un bucle de retroalimentación que se suma a la centralización 🔁.
Del mismo modo, quienes tienen acceso a energía barata, como por ejemplo los gobiernos, pueden crear fácilmente grandes operaciones mineras. A pequeña escala, esto parece algo bueno. El Salvador, por ejemplo, está utilizando sus beneficios de Bitcoin (extraído de forma renovable de una operación geotérmica en la cima de un volcán) para proporcionar bienes públicos a sus ciudadanos. Pero imagina por ejemplo, varios países con grandes cantidades de energía a su disposición, como Rusia, China, Arabia Saudita uniendo fuerzas para ejercer ataques al 51% del sistema y censurar las transacciones de sus adversarios 😨. Esto me lleva al siguiente punto….

Seguridad

No todos los Proof-of-Work son ejecutados por ASICs en almacenes densamente empaquetados. Es totalmente posible que numerosos pequeños participantes contribuyan a la seguridad de la red. En un escenario hipotético en el que cada ciudadano del mundo tuviera uno o más mineros, el nivel de descentralización crearía una enorme seguridad. Sin embargo, en el sistema actual, y en cierto modo incluso en ese sistema hipotético, las grandes operaciones de minería seguirían siendo objetivos fáciles 🎯.
Por ejemplo, si el día de mañana, un actor no económico (alguien que se preocupa más por destruir una red de blockchain que por los costes económicos en los que incurrirá; como un gobierno), decidiera intentar atacar la red Bitcoin, encontrar las operaciones a gran escala y, por tanto, la mayor parte del hashpower es muy fácil debido a la huella que deja su consumo de energía.
En un sistema Proof-of-Stake, los validadores son efectivamente invisibles. Tienen direcciones de blockchain que pueden ser rastreadas, pero su huella energética no es más que la de un ordenador normal. Pueden ser rápida y fácilmente reubicados a través de la ciudad, a través del país, a través de las fronteras 🌍. Lo que me lleva al siguiente punto…

Hardware

Mientras que todo el mundo se centra en el uso de la energía para hacer funcionar las cadenas de bloques, se pierde un punto mucho más importante: el hardware utilizado tiene una vida útil. Con el tiempo se desgasta y se vuelve menos rentable. En algunos casos, se reacondiciona y se revende a mineros aficionados, lo cual es una forma maravillosa de prolongar su vida. Pero, sin embargo, el lugar de descanso final para todo este equipo es el vertedero 🏭 Bitcoin en la actualidad sólo sirve a una pequeña parte de la población, pero requiere enormes cantidades de hardware especializado, funcionando a altas temperaturas las 24 horas del día. A medida que se escala, el potencial de este eWaste para salirse de control es indiscutible.
El hardware de minería también tiene un problema de centralización. Los ASIC más populares son fabricados por un pequeño grupo de empresas que podrían actuar de forma maliciosa o, más probablemente, convertirse en objetivos de la interferencia del Estado. Las empresas de tarjetas gráficas, como NVIDIA, ya han mostrado una predisposición a brickear sus propias tarjetas. Y, por supuesto, lo hacen por una razón. La demanda de tarjetas gráficas para construir equipos de minería ha alterado los mercados y ha hecho que comprar una tarjeta para juegos o aplicaciones profesionales sea abrumadoramente costoso 💸

Esto me lleva a mi última reflexión sobre las externalidades del uso de hashpower para la minería…

¿Por qué?

Si estás de acuerdo con la premisa de que tanto el Proof-of-Work como el Proof-of-Stake dependen igualmente del capital, y por tanto el hardware gastado no añade suficiente valor al proceso, entonces ¿no sería más ético poner en común esa potencia para hacer otras cosas valiosas como la investigación médica de código abierto, o modelar soluciones para el cambio climático, o como mínimo utilizar todas esas tarjetas gráficas para democratizar el acceso al renderizado 3D, como lo que pretende hacer Render Network?
En mi humilde opinión, sí. Pero eso es sólo cosa mía.

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