Una guía (breve) sobre los protocolos de consenso de blockchain

Escuchamos mucho hablar de cómo las cadenas de bloques públicas van a cambiar el mundo, pero para funcionar a escala global, un libro de contabilidad público compartido necesita un algoritmo de consenso funcional, eficiente y seguro.

Un algoritmo de consenso, como el de Bitcoinprueba de trabajo (del que escuchamos más a menudo) hace dos cosas: garantiza que el siguiente bloque en una cadena de bloques sea la ONE versión de la verdad y evita que adversarios poderosos descarrilen el sistema y bifurquen la cadena con éxito.

En la prueba de trabajo, los mineros compiten para añadir el siguiente bloque (un conjunto de transacciones) a la cadena compitiendo para resolver un rompecabezas criptográfico extremadamente difícil. El primero en resolverlo gana la lotería. Como recompensa por su esfuerzo, el minero recibe 12,5 bitcoins recién acuñados y una pequeña comisión por transacción.

Sin embargo, aunque es una obra maestra en sí misma, la prueba de trabajo de Bitcoin no es del todo perfecta.

Las críticas más comunes incluyen que requiere enormes cantidades deenergía computacional, que no escala bien (la confirmación de la transacción demora entre 10 y 60 minutos) y que la mayor parte de la minería está centralizada en áreas del mundo donde la electricidad es barata.

El creador de Bitcoin , Satoshi Nakamoto, nos despertó al potencial de la cadena de bloques, pero eso no significa que no podamos KEEP buscando algoritmos de consenso más rápidos, menos centralizados y con mayor eficiencia energética que nos lleven hacia el futuro.

Si bien no es una lista exhaustiva, a continuación se presentan algunos de los enfoques alternativos que se están considerando.

Prueba de participación

La alternativa más común a la prueba de trabajo es la prueba de participación.

En este tipo de algoritmo de consenso, en lugar de invertir en costosos equipos informáticos en una carrera para minar bloques, un 'validador' invierte en las monedas del sistema.

Tenga en cuenta el término validador. Esto se debe a que en la prueba de participación no existe creación de monedas (minería). En cambio, todas las monedas existen desde el ONE día, y los validadores (también llamados partes interesadas, porque tienen una participación en el sistema) reciben únicamente comisiones por transacción.

En la prueba de participación, tu probabilidad de ser seleccionado para crear el siguiente bloque depende de la fracción de monedas que poseas en el sistema (o que reserves para staking). Un validador con 300 monedas tendrá tres veces más probabilidades de ser seleccionado que alguien con 100.

Una vez que un validador crea un bloque, este debe confirmarse en la blockchain. La gestión de este proceso varía según el sistema de prueba de participación. En Tendermint, por ejemplo, cada nodo del sistema debe firmar un bloque hasta alcanzar la mayoría de votos, mientras que en otros sistemas se elige un grupo aleatorio de firmantes.

Ahora, nos encontramos con un problema. ¿Qué desalienta a un validador a crear dos bloques y reclamar dos conjuntos de comisiones de transacción? ¿Y qué desalienta a un firmante a firmar ambos bloques? Esto se conoce como el "nada en juego' problema. Un participante que no tiene nada que perder no tiene motivos para no comportarse mal.

En el floreciente campo de 'criptoeconomíaLos ingenieros de blockchain están explorando maneras de abordar este y otros problemas. Una solución es exigir que un validador bloquee su moneda en una especie de bóveda virtual.

Si el validador intenta firmar dos veces o bifurcar el sistema, esas monedas se reducen.

Peercoin fue la primera moneda en implementar la prueba de participación, seguida de Blackcoin y NXT. Ethereum actualmente se basa en la prueba de trabajo, pero planea migrar a la prueba de participación a principios de 2018.

Prueba de actividad

Para evitar la hiperinflación (lo que ocurre cuando una cantidad excesiva de una moneda inunda el sistema), Bitcoin solo producirá 21 millones de bitcoins. Esto significa que, en algún momento, el subsidio de recompensa por bloque de Bitcoin terminará y los mineros de Bitcoin solo recibirán comisiones por transacción.

Algunos han especulado que esto podría causar problemas de seguridad resultantes de un 'tragedia de los comunes', donde la gente actúa por interés propio y arruina el sistema. Entonces,prueba de actividad Se creó como una estructura de incentivos alternativa para Bitcoin. La prueba de actividad es un enfoque híbrido que combina la prueba de trabajo y la prueba de participación.

En la prueba de actividad, la minería se inicia de forma tradicional, con los mineros compitiendo para resolver un rompecabezas criptográfico. Dependiendo de la implementación, los bloques minados no contienen transacciones (son más bien plantillas), por lo que el bloque ganador solo contendrá un encabezado y la dirección de recompensa del minero.

En este punto, el sistema cambia a prueba de participación. Según la información del encabezado, se selecciona aleatoriamente un grupo de validadores para firmar el nuevo bloque. Cuantas más monedas posea un validador en el sistema, mayor será la probabilidad de ser seleccionado. La plantilla se convierte en un bloque completo en cuanto todos los validadores la firman.

Si algunos de los validadores seleccionados no están disponibles para completar el bloque, se selecciona el siguiente bloque ganador, se elige un nuevo grupo de validadores, y así sucesivamente, hasta que un bloque reciba la cantidad correcta de firmas. Las comisiones se reparten entre el minero y los validadores que firmaron el bloque.

Las críticas a la prueba de actividad son las mismas que para la prueba de trabajo (se requiere demasiada energía para minar bloques) y para la prueba de participación (no hay nada que disuada a un validador de firmar dos veces).

Decred es la única moneda que utiliza actualmente una variación de prueba de actividad.

Prueba de quemadura

Con la prueba de quema, en lugar de invertir dinero en costosos equipos informáticos, "quemas" monedas enviándolas a una dirección irrecuperable. Al comprometer tus monedas a un destino inexplorado, obtienes un privilegio de por vida para minar en el sistema mediante un proceso de selección aleatorio.

Dependiendo de cómo se implemente la prueba de quema, los mineros pueden quemar la moneda nativa o la moneda de una cadena alternativa, como Bitcoin. Cuantas más monedas quemes, más probabilidades tendrás de ser seleccionado para minar el siguiente bloque.

Con el tiempo, su participación en el sistema disminuye, por lo que eventualmente querrá quemar más monedas para aumentar sus probabilidades de ser seleccionado en la lotería. (Esto imita el proceso de minería de Bitcoin, donde debe invertir continuamente en equipos informáticos más modernos para mantener el poder de hash).

Si bien la prueba de quema es una alternativa interesante a la prueba de trabajo, el protocolo sigue desperdiciando recursos innecesariamente. Otra crítica es que el poder de minería simplemente va a quienes están dispuestos a quemar más dinero.

La única moneda que utiliza prueba de quema es slimcoin, una Criptomonedas basada en peercoin. Utiliza una combinación de prueba de trabajo, prueba de participación y prueba de quema, pero solo... semiactivoen este momento.

Prueba de capacidad

Como hemos visto, la mayoría de estos protocolos alternativos emplean algún tipo de esquema de pago por uso. La prueba de capacidad no es diferente, pero en este caso se paga con espacio en el disco duro. Cuanto más espacio tenga en el disco duro, mayores serán sus posibilidades de minar el siguiente bloque y obtener la recompensa correspondiente.

Antes de minar en un sistema de prueba de capacidad, el algoritmo genera grandes conjuntos de datos, conocidos como "plots", que se almacenan en el disco duro. Cuantos más plots se tengan, mayor será la probabilidad de encontrar el siguiente bloque de la cadena.

Al invertir en terabytes de espacio en el disco duro, usted obtiene una mejor oportunidad de crear bloques duplicados y bifurcar el sistema. Pero con la prueba de capacidad, todavía tenemos el problema de que no hay nada en juego para disuadir a los malos actores.

Las variaciones de la prueba de capacidad incluyen la prueba de almacenamiento yprueba de espacioBurstcoin es la única Criptomonedas que utiliza una forma de prueba de capacidad.

Prueba del tiempo transcurrido

El fabricante de chips Intel ha creado su propio protocolo de consenso alternativo llamadoprueba del tiempo transcurridoEste sistema funciona de manera similar a la prueba de trabajo, pero consume mucha menos electricidad.

Además, en lugar de que los participantes resuelvan un rompecabezas criptográfico, el algoritmo utiliza un entorno de ejecución confiable (TEE), como SGX, para garantizar que los bloques se produzcan en una lotería aleatoria, pero sin el trabajo requerido.

El enfoque de Intel se basa en un tiempo de espera garantizado proporcionado por el TEE. Según Intel, el algoritmo de prueba de tiempo transcurrido escala a miles de nodos y se ejecutará eficientemente en cualquier procesador Intel compatible con SGX.

El ONE problema con este protocolo es que requiere que usted deposite su confianza en Intel. ¿Y no es acaso confiar en terceros lo que estábamos tratando de evitar con las cadenas de bloques públicas?

Imagen de Gumballsvía Shutterstock