¿Qué es la Proof of Stake (PoS)?

José Maldonado
08 SEP 2020
¿Qué es la Proof of Stake (PoS)?
1.

Introducción

En la red Bitcoin, los nodos que hacen minería deben verificar la validez de un bloque a través de la solución de acertijos criptográficos, usando lo que se conoce como Prueba de Trabajo o Proof of Work (PoW). Esta prueba les permite a los mineros decidir si el bloque se agrega a la blockchain, en caso de ser válido y, en caso contrario, el bloque se desecha.

Sin embargo, una de las grandes desventajas de este tipo de prueba, es el alto consumo de energía eléctrica que requiere. Esto producto del intenso trabajo computacional que se requiere para lograr hacer las validaciones de los bloques. Por otro lado, este trabajo también agrega algunos inconvenientes a la red, tal es el caso de la falta de escalabilidad.

Este efecto indeseable se ha ido profundizando en la red Bitcoin, traducido en largos períodos de espera para que un bloque de información sea agregado a la blockchain y, esto a su vez, provoca que las comisiones, que reciben los mineros como recompensa por su trabajo, se incrementen debido a las ofertas, cada vez mayores en cantidad, que hacen los usuarios para que sus transacciones sean agregadas a los bloques que van a ser enlazados a la blockchain.

Para hacer frente a estos problemas ha nacido Proof of Stake (PoS) o Prueba de Participación. Un nuevo tipo de protocolo de consenso muy distinto a PoW, con bajo consumo energético y alta escalabilidad.

2.

¿Qué es Proof of Stake?

Proof of Stake (PoS), mejor conocida por sus siglas en inglés como PoS o Prueba de Participación, es un protocolo de consenso distribuido dentro de una red distribuida de criptomonedas. Con este protocolo se busca darle mayor escalabilidad a las transacciones que se realizan en una red de criptomonedas.

Los nodos que minan en un protocolo PoS son seleccionados previamente de forma aleatoria. Los nodos que se encargan de la minería en el protocolo Proof of Stake, son seleccionados bajo el criterio de la tenencia de criptomonedas de estos nodos. Es decir, que los nodos que poseen mayor cantidad de criptomonedas tienen mayor posibilidad de ser seleccionados como nodos validadores. Estos nodos validadores son los nodos autorizados para procesar y validar bloques dentro de la red.

Su funcionamiento está fundamentado en la cantidad de unidades de criptomonedas que poseen los nodos participantes en la red. Es decir, que los nodos que realizan el trabajo de minería en PoS son los nodos más ricos. Sin embargo, para mantener la participación general en la red, aquellos nodos que poseen menos dinero también pueden ser seleccionados, pero con una probabilidad menor en el proceso de selección.

En una red PoS también se toma en cuenta el tiempo de permanencia de los nodos en la red. Pero generalmente también se agregan otros criterios para seleccionar a los nodos validadores. El criterio de seleccionar a los nodos más ricos como nodos validadores, se basa en que estos nodos, al tener mayor cantidad de dinero invertido en la red, son los menos interesados en que dicha red sufra un ataque que atente contra el patrimonio que tienen invertido dentro de la red de criptomonedas. En pocas palabras, quienes más invierten en dinero y tiempo, están más interesados en el buen funcionamiento de la red. Y por tanto, protegerán la misma a toda costa de usos malintencionados.

3.

Origen de Proof of Stake

Una de los primeras criptomonedas que implementa PoS es Peercoin. Este proyecto implementa un algoritmo híbrido entre lo que es PoS y PoW. Gracias a esto, Peercoin consigue mayor velocidad en las transacciones y menor consumo de energía eléctrica. Y todo esto es posible gracias a la menor complejidad de los problemas matemáticos a ser resueltos para minar un bloque. Lo que, por ende, se traduce en un menor consumo de recursos.

En este sentido, han aparecido muchos proyectos que toman las Pruebas de Participación (PoS) como el eje impulsor de sus propuestas. Esto a fin de lograr mayores velocidades en el minado de los bloques de información. Pero adicionalmente busca reducir el ancho de banda y las necesidades de almacenamiento de la blockchain. Dos puntos que reducen el costo del consumo eléctrico y potencia computacional de la red.

4.

¿Por qué se creó la Proof of Stake?

Proof of Stake se presentó por primera vez en el foro de Bitcointalk en 2011. En ese momento se erigía como una alternativa al modelo PoW, para hacer las validaciones rápidas de las transacciones y lograr un consenso distribuido entre los nodos de la red de criptomonedas. 

Todo esto, debido a la necesidad de contar con un protocolo que le brinde mayor escalabilidad al modelo imperante en Bitcoin y, con la idea de reducir el consumo eléctrico, característico de las Pruebas de Trabajo (PoW) que usa esta red. 

La complejidad de las operaciones que realizan los nodos validadores dentro de una PoS tienen menor complejidad. Esto redunda en una mayor velocidad al momento de validar los bloques de información que se agregan a la blockchain. Pero también en una reducción considerable del consumo de energía eléctrica necesaria para llevar a cabo este trabajo.

5.

Escalabilidad y eficiencia energética, las características maestras de PoS

El tamaño del bloque de información, por ejemplo en Bitcoin, es de 1 MB. Este tamaño del bloque se define para evitar posibles ataques a la red. En los inicios de la red Bitcoin, con unos pocos nodos y, por ende, pocas transacciones, la falta de escalabilidad de los protocolos basados en Pruebas de Trabajo (PoW) y el alto consumo de energía eléctrica, no representaban un gran problema. 

Pero a medida que la red se ha ido expandiendo y el volumen de transacciones ha aumentado a nivel mundial, estos problemas se han ido agudizando. Por estos motivos, los desarrolladores se han visto en la necesidad de buscar nuevas maneras de verificar la información que se debe enlazar a los bloques de la blockchain.

Han surgido muchas propuestas en torno a estos temas de escalabilidad y consumo eléctrico. Entre estas se encuentra la modificación del tamaño de los bloques que se minan (1 MB en Bitcoin) para incrementar la cantidad de información que se agregan a estos bloques, como es el caso se SegWit y Bitcoin Unlimited (BU). Otra propuesta es la de implementar un protocolo de segunda capa que atienda las transacciones fuera de la blockchain. Este es el caso de redes de canales de pago como es el caso de Lightning Network.

Pero una de las propuestas que ha venido captando la atención de los desarrolladores, son las Pruebas de Participación (PoS). Sobre todo, porque estas son mucho más flexibles que la creación de protocolos de segunda capa.

En el caso de las Proof of Stake (PoS), se requieren menos recursos computacionales para realizar las pruebas necesarias a los bloques de información. Esto las hace más sostenibles y ecológicamente amigables con el medio ambiente. Adicionalmente, PoS ofrece alta escalabilidad. Una red PoS puede llegar a procesar decenas de miles de transacciones por segundo, en comparación con la decena de transacciones por segundo de una red PoW. Esta escalabilidad es la que lleva a muchos proyectos a implementar esta tecnología. Y como verás a continuación, no son pocos los proyectos que han tomado este rumbo.

6.

Proyectos que usan Proof of Stake

En el mundo de Proof of Stake podemos mencionar proyectos como:

  • Dash (DASH),
  • Lisk (LSK),
  • Qtum (QTUM),
  • PundiX (NPXS),
  • Theta (TFUEL),
  • Cosmos (Atom),
  • Synthetix (SNX),
  • Waves (WAVES),
  • Tezos (XTZ),
  • Ark (ARK),
  • ZCoin (XZC),
  • Algorand (ALGO),
  • TomoChain (TOMO),
  • Nuls (NULS),
  • Horizen (ZEN),

Y esto solo por contar algunas que han desarrollado protocolos PoS o derivados del mismo.

7.

Conclusiones

La relativa reciente aparición de las criptomonedas en el mundo de las finanzas electrónicas, conlleva un alto grado de análisis y evaluación de las tecnologías que se utilizan para llevar a cabo el inmenso volumen de transacciones en criptomonedas que se están realizando a través de la red.

Por tal motivo, es lógico pensar que las ideas iniciales que se tomaron en consideración para realizar este trabajo en un comienzo estén necesitando de una profunda reevaluación de estas tecnologías con el objetivo de adecuarlas a los requerimientos actuales que se irán acrecentando en un futuro no muy lejano.

Toda esta dinámica del mercado de las criptodivisas ha llevado a los desarrolladores a plantearse nuevas formas de llevar a cabo el trabajo de manera más óptima, ocasionando el surgimiento de nuevas propuestas, de nuevos caminos por recorrer en el amplio entorno de las criptodivisas.

Es evidente que las PoW. tal como fueron concebidas en un inicio, resultan poco eficientes en cuanto a su falta de escalabilidad y a su alto consumo de energía poco amigable con el ecosistema. Por este motivo, la inclusión de alternativas más rápida para atender el gran volumen de transacciones, la reducción de comisiones y la reducción del consumo de electricidad son puntos neurálgicos que deben ser atendidos a la brevedad posible.

Todo ello en beneficio de toda una comunidad que pide soluciones que contribuyan a sanear estos aspectos y a la vez mantener aspectos tan importantes como la descentralización, la privacidad y la seguridad de quienes utilizan este mercado de las blockchains para realizar sus negociaciones.

Son muchas las personas que han fijado su interés en el desarrollo de protocolos como PoS, o de algún otro, que pudiera surgir como una derivación del mismo, como por ejemplo Delegated Proof of Stake (DPoS), una forma modificada de Proof of Stake, que se encuentra bajo estudio como un protocolo alterno a las pruebas de participación y a las pruebas de trabajo.

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