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Diferencias entre Proof of Work y Proof of Stake

Diferencias entre Proof of Work y Proof of Stake

  • Los mecanismos Proof of work y Proof of stake regulan transacciones en una blockchain incentivando a usuarios a procesar información legítima. Te presento las diferencias entre cada mecanismo, sus pros y contras.
PoW PoS 1

Una de las características principales de las blockchains es la forma en las que éstas llegan a un consenso. Dicha característica es necesaria, ya que, el punto de transaccionar datos de manera transparente a través de una blockchain es realizarlo de manera descentralizada. Los mecanismos de consenso más conocidos y usados por la mayoría de blockchains son los conocidos proof of work y proof of stake. Estos mecanismos regulan y verifican las transacciones de una blockchain al incentivar a sus participantes a procesar información legítima.

En los últimos años se ha creado una rivalidad entre ambos mecanismos de consenso planteando preguntas sobre su seguridad, descentralización, escalabilidad y sustentabilidad. A pesar de que existen análisis y reportes afirmando que un mecanismo es mejor que el otro, la realidad indica que ningún mecanismo es perfecto. Cada uno tiene sus pros y contras los cuales expongo en este artículo.

Mecanismos de consenso

Todas las blockchains utilizan un protocolo el cual determina: el proceso de selección de sus bloques, como los nodos de la red validan las transacciones, las características de finalidad de las transacciones, el suministro de emisión de tokens, el suministro de distribución de los tokens y el estado de la red. Este protocolo es conocido como el mecanismo de consenso siendo este proof of work o proof of stake. Cualquiera que sea el mecanismo elegido, este tiene como objetivo proveer una estructura de incentivos para que los participantes de la red se comporten de manera honesta desalentando a actores maliciosos.

Estos mecanismos de consenso están construidos de tal forma que no es económicamente viable generar un ataque hacia ellos. En un caso se necesita gastar recursos energéticos y en el otro recursos monetarios. Los mecanismos, son conocidos como selectores de bloques, ya que eligen a un validador o un minero para agregar un bloque a la red. A pesar de que el diseño de los mecanismos dificulta la probabilidad de un ataque a la red, esto no significa que esta tarea sea imposible.

La probabilidad de un ataque a la red es bastante baja gracias a que los mecanismos alientan a los participantes a llegar a un consenso, a través de un proceso competitivo como la minería o el staking; castigando a malos actores y recompensando a algunos participantes a comportarse de manera honesta.

Métodos de consenso

Metodos de consenso

Complementando a los mecanismos de consenso existen los métodos de consenso. Determinan las reglas de selección y el estado de la blockchain. Los mecanismos de consenso trabajan en conjunto con la regla de la cadena más larga creando los métodos de consenso. Ya que los mecanismos de consenso son complementarios a los métodos de consenso, es importante observar los pros y cons de ambos.

Proof of Work (PoW)

Proof of Work

Uno de los mecanismos de consenso más populares proof of work. El mecanismo de consenso usado por la primera criptomoneda, Bitcoin, funciona como una prueba criptográfica donde una de las partes (el minero) prueba a los otros participantes de la red que ha resuelto un problema complejo el cual requiere esfuerzo computacional. En PoW, los mineros tienen que recolectar información y tratar de resolver un rompecabezas criptográfico.

Una vez que se resuelve este problema, los mineros comparten la información con otros nodos para verificar su trabajo antes de añadir un bloque a la cadena. Ya que los mineros consumen recursos energéticos al realizar esta tarea, mineros maliciosos que intentan añadir bloques fraudulentos a la blockchain gastan recursos económicos y energéticos.
Por otro lado, el protocolo premia a los mineros honestos que procesan transacciones válidas.

En resumen, las blockchains que trabajan con PoW consumen energía para mantener la funcionalidad de una blockchain distribuida, repartiendo de manera justa el suministro de criptomonedas sin la necesidad de una entidad central. Este mecanismo al consumir grandes cantidades de energía tiene varios pros y contras en cuanto a descentralización, seguridad y escalabilidad.

Pros

  • Las blockchains que utilizan el mecanismo de proof of work han sido probadas como redes funcionales asegurando billones de dólares por más de una década, como lo ha hecho Bitcoin.
  • Realizar un ataque del 51% en redes blockchain establecidas como Bitcoin, Ethereum, Litecoin o Dogecoin requiere mucho poder computacional, desincentivando a cualquier acto malicioso por el costo económico que conlleva generar el ataque.
  • El mecanismo PoW incentiva a que los mineros se distribuyan alrededor del mundo creando una red realmente descentralizada. Ya que la minería conlleva grandes gastos de energía, las operaciones de minería buscan fuentes de energía lo más baratas posibles.
  • Usuarios con grandes cantidades de criptomonedas tienen menos influencia en decisiones de gobernanza en las redes que trabajan con PoW. En las redes PoS las ballenas pueden tomar decisiones egoístas ya que tienen un gran suministro de la criptomoneda creando redes centralizadas.

Cons

  • Las redes PoW requieren mucha energía computacional generando una huella de carbono alta.
  • Las redes PoW pequeñas tienen menor seguridad siendo más propensas a ataques del 51%.
  • Es difícil para las operaciones de minería pequeñas actualizar su hardware y competir con las corporaciones. Como consecuencia la minería de las redes PoW se convierten en blockchains centralizadas controladas por un monopolio.
  • Bloquear a actores maliciosos es una tarea casi imposible ya que siempre actúan de forma anónima. Por otro lado, un actor malicioso que opere en una red PoS puede ser bloqueado y se le penaliza tomando una parte de sus fondos bloqueados en la red.

Proof of Stake (PoS)

Proof of Stake

Las redes que utilizan el mecanismo de proof of stake involucran validadores en lugar de mineros mediante una acción conocida como staking. El staking es la forma en la cual los usuarios bloquean tokens nativos de la blockchain en la red. A partir de esto la blockchain selecciona mediante un mecanismo pseudo anónimo un nodo para que este proponga el siguiente bloque de la cadena. Finalmente este nodo verifica las transacciones y es recompensado con una cantidad de criptomonedas nativas de la red. Este mecanismo de consenso tiene muchos beneficios con respecto a los mecanismos proof of work.

Pros

  • El consumo energético de las redes PoS es insignificante comparado con las blockchains PoW. Por ejemplo, desarrolladores de Ethereum aseguran que la migración de su blockchain a PoS reducirá su consumo energético por más de 99.9%.
  • PoS elimina la necesidad de sus validadores de comprar y mejorar su hardware de manera continua.
  • Validadores honestos pueden decidir la prohibición de actores maliciosos al destruir sus tokens bloqueados en la red.
  • Las blockchains PoS son más eficientes al elegir un validador que proponga el siguiente bloque de transacciones.
  • Existe una barrera de entrada menor ya que para realizar staking o ser un validador no se necesita hardware tan especializado, contratos energéticos o espacio físico.

Cons

  • Las blockchains PoS no han sido probadas durante mucho tiempo como lo ha sido Bitcoin con PoW.
  • La distribución inicial de los tokens de las redes PoS pueden introducir una concentración en pocos actores, generando una red centralizada.
  • Algunas blockchains PoS necesitan una gran inversión inicial para convertirse en validador.
  • Existe un costo de oportunidad al ser validador ya que una gran parte de los tokens tienen que ser bloqueados.
  • Los forks no son tan fáciles de evitar como en el mecanismo PoW.

¿Cuál es el mejor mecanismo de consenso?

La rivalidad entre PoW y PoS plantea muchas preguntas acerca de la seguridad, sustentabilidad, descentralización y escalabilidad. Estas preguntas son conocidas como el trilema de la blockchain, un dilema que todos los desarrolladores han tratado de resolver desde que Bitcoin emergió en el año 2009. A pesar de todo el progreso de la tecnología blockchain en los últimos años, ninguno de los dos mecanismos de consenso que dominan el mercado son perfectos.

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Al tener en cuenta el dilema de la blockchain y ambos mecanismos de consenso, es claro que PoW ofrece mejor seguridad y descentralización al sacrificar escalabilidad. Por el contrario, PoS ofrece mejor escalabilidad sacrificando descentralización y seguridad. Teniendo claro las ventajas y desventajas de cada mecanismo de consenso se observa que el mejor mecanismo dependerá de los objetivos de cada blockchain.

Por ejemplo una blockchain que tenga como objetivo crear una criptomoneda como reserva de valor tendrá que usar el mecanismo PoW por sus características de descentralización y seguridad. Por otro parte, una blockchain que quiera funcionar como un sistema de pagos necesariamente tendrá que usar el mecanismo PoS, esto es así ya que estos sistemas tendrán que procesar millones de transacciones por día. No existe mejor o peor mecanismo de consenso por el momento, sin embargo hay que tomar en cuenta que cada mecanismo tiene sus pros y cons los cuales serán usados de mejor manera dependiendo de las necesidades de la blockchain.

¿Que significa para Ethereum esta transición a PoS?

La gran transición de Ethereum a proof of stake es algo que muchos inversionistas y desarrolladores han estado esperando con ansias. Esta transición puede ser beneficiosa para Ethereum por su potencial de ser una red de pagos, necesitando ser un ecosistema escalable. Sin embargo, no es claro el rol de Ethereum en el espacio cripto. Esto es así, ya que la criptomoneda nativa de Ethereum, Ether puede funcionar como una reserva de valor lo cual sería beneficiosa si la blockchain trabajara con PoW.

Transición Ethereum a PoS

Por otro lado, Ethereum también trabaja como un ecosistema financiero completo, ofreciendo y alojando las aplicaciones de finanzas descentralizadas más populares de todo el espacio de las criptomonedas. De igual manera Ethereum procesa la mayoría de monedas estables convirtiendo a la red como un sistema de pagos. Adicionalmente Ethereum es la casa de los NFTs más costosos de todo el mercado, sumándole a esto todas las alternativas de capa 2 y de escalabilidad como son Optimism, Arbitrum y Matic.

Por todas estas razones, el rol de Ethereum no es claro para muchos inversionistas, quedando en duda si transicionar a PoS es una buena opción para esta blockchain. A pesar de los cambios que proof of stake traerá a Ethereum, es claro que esta blockchain agrupa todos los requisitos para convertirse en una de las potenciales criptomonedas que dominen la economía digital que se ha estado construyendo en los últimos años.

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