Este artículo fue publicado como parte del Blogatón de ciencia de datos.
Introducción
La prueba de participación es un mecanismo de consenso de criptomonedas para procesar transacciones y crear nuevos bloques en la cadena de bloques. Un mecanismo de consenso es un método para validar registros en una base de datos distribuida y mantener la base de datos segura. En el caso de las criptomonedas, la base de datos se denomina cadena de bloques, por lo que la cadena de bloques proporciona el mecanismo de consenso.
La prueba de participación (PoS) es un algoritmo que tiene como objetivo lograr un consenso distribuido en la cadena de bloques. Esta forma de lograr el consenso fue propuesta aquí por primera vez por Quantum Mechanic y luego escrita por Sunny King y sus colegas. Esto llevó a Peercoin basado en Prueba de participación (PoS). Una apuesta es un valor/dinero que apostamos a un resultado determinado. El proceso se llama replanteo.
Comprender la prueba de participación (PoS)
La prueba de participación reduce la cantidad de trabajo computacional necesario para confirmar bloques y transacciones. Como parte de la prueba de trabajo, mantuvo segura la cadena de bloques. La prueba de participación cambia la forma en que se verifican los bloques utilizando las máquinas de los propietarios de monedas, por lo que no hay tanto trabajo computacional. Los propietarios ofrecen sus monedas como garantía (apuestas) por la capacidad de verificar bloques y luego convertirse en validadores.
Los validadores se eligen al azar para confirmar las transacciones y verificar la información del bloque. Este sistema selecciona al azar quién cobrará las tarifas en lugar de utilizar un mecanismo competitivo basado en recompensas, como la prueba de trabajo.
Para convertirse en un validador, el propietario de una moneda debe "apostar" una cierta cantidad de monedas. Por ejemplo, Ethereum requiere que se depositen 32 ETH antes de que un usuario pueda convertirse en un validador.
Los bloques son validados por más de un validador, y cuando un determinado número de validadores comprueban que el bloque es correcto, éste está completo y cerrado.
Diferentes mecanismos de prueba pueden usar diferentes métodos para lograr el consenso. Por ejemplo, cuando Ethereum implementa la fragmentación, un validador valida las transacciones y las agrega al bloque de fragmentación, lo que requiere al menos 128 validadores en el comité.
Una vez que se verifican los fragmentos y se crea un bloque, dos tercios de los validadores deben aceptar que la transacción es válida y luego se cierra el bloque.
fuente: https://www.youhodler.com/blog/proof-of-stake-vs-proof-of-work
¿Por qué prueba de participación?
Antes de la Prueba de participación, la forma más famosa de lograr un consenso distribuido era a través de la Prueba de trabajo (implementada en Bitcoin). Pero la Prueba de trabajo consume bastante energía (electricidad cuando se extraen bitcoins). Por lo tanto, un mecanismo de consenso basado en prueba de trabajo aumenta las posibilidades de que una entidad extraiga un nuevo bloque si tiene más recursos informáticos. Además de los dos puntos anteriores, existen otras debilidades del mecanismo de consenso basado en PoW, que discutiremos más adelante. En tal escenario, un mecanismo basado en la prueba de participación es importante.
¿Qué es la prueba de participación?
Como su nombre lo indica, los nodos de la red apuestan una cierta cantidad de criptomonedas para convertirse en candidatos para validar un nuevo bloque y recibir una tarifa. Luego, el algoritmo selecciona un nodo del grupo de candidatos para verificar el nuevo bloque. Este algoritmo de selección combina la cantidad de depósito (cantidad de criptomoneda) con otros factores (como la selección basada en la edad de la moneda y el proceso de aleatorización) para que la selección sea justa para todos en la red.
Selección basada en la edad de la moneda:
El algoritmo realiza un seguimiento de cuánto tiempo cada nodo validador candidato sigue siendo un validador. Cuanto más antiguo sea el nodo, mayor será la posibilidad de convertirse en un nuevo validador.
Selección de bloques aleatorios:
El validador se selecciona combinando el "valor hash más bajo" y la "apuesta más alta". El nodo que tiene la combinación mejor ponderada de ellos se convierte en el nuevo validador.
Un flujo de trabajo típico de un mecanismo basado en PoS
- Los nodos realizan transacciones. El algoritmo PoS pone todas estas transacciones en un grupo.
- Todos los nodos que luchan por convertirse en validadores para el siguiente bloque aumentan la apuesta. Esta apuesta se combina con otros factores como la "edad de la moneda" o la "selección aleatoria de bloques" para seleccionar un validador.
- El validador verifica todas las transacciones y publica el bloque. Su apuesta permanece bloqueada y la recompensa por falsificación tampoco se ha otorgado aún. Esto es para que los nodos en la red puedan "Aceptar" un nuevo bloque.
- El validador recuperará la apuesta y la recompensa si el bloque está bien. Si el algoritmo utiliza un mecanismo basado en la antigüedad de la moneda para seleccionar validadores, el validador del bloque actual restablece la antigüedad de la moneda a 0. Esto lo coloca en baja prioridad para la próxima elección del validador.
- Si otros nodos en la red no validan el bloque, el validador pierde su participación y el algoritmo lo marca como "malo". El proceso comienza nuevamente desde el paso 1 para crear un nuevo bloque.
Función
Monedas existentes fijas:
Solo hay un número finito de monedas que circulan en la red. No existe la creación de nuevas monedas (como en la minería en el caso de Bitcoin y otros sistemas basados en PoW). Recuerde que la red comienza con un número finito de monedas o "desde el principio comienza con PoW, luego se mueve a PoS en múltiples casos". Esta iniciación con PoW es traer monedas/criptomonedas a la red.
Tarifa de transacción como recompensa a los acuñadores/falsificadores:
A cada transacción se le cobra una cierta cantidad. Esto se recopila y se pasa a la entidad que crea el nuevo bloque. Tenga en cuenta que la tarifa de transacción no será recompensada si se descubre que el bloque falsificado es fraudulento. Además, la apuesta del validador también se pierde (también conocido como chopping).
La impracticabilidad del 51% de ataque:
Para realizar un ataque del 51 %, un atacante debe poseer el 51 % de la criptomoneda total en la red, lo cual es bastante costoso. Esto considera que la ejecución del ataque requiere demasiado tiempo, es costosa y no es tan rentable. Hay problemas con la acumulación de tal parte de la criptomoneda total, ya que puede que no haya tanta moneda para comprar, y será más caro comprar más y más monedas/valor. Además, la validación de transacciones incorrectas hará que el validador pierda su depósito, lo que hará que la recompensa sea negativa.
fuente: https://capital.com/proof-of-stake-definition
Ventajas del punto de venta
- El ahorro de energía: Dado que todos los nodos no compiten para agregar un nuevo bloque a la cadena de bloques, se ahorra energía. Además, no es necesario resolver ningún problema (como en el caso de un sistema de prueba de trabajo), por lo que se ahorra energía.
- Descentralización: En cadenas de bloques como Bitcoin (un sistema de prueba de trabajo para lograr un consenso distribuido), existe el incentivo adicional de recompensas exponenciales por unirse a un grupo de minería, lo que lleva a una naturaleza más centralizada de la cadena de bloques. En el caso de un sistema basado en Prueba de participación (como Peercoin), las recompensas son proporcionales (lineales) al monto del depósito. Por lo tanto, no proporciona beneficios adicionales por unirse a un grupo de minería, lo que respalda la descentralización.
- Seguridad: Una persona que intente atacar la red debe poseer el 51% de las apuestas (bastante caro). Esto conduce a una red segura.
Debilidad del mecanismo PoS
- Validadores de grandes apuestas: si un grupo de candidatos a validadores se une y posee una parte significativa de la criptomoneda total, tendrán más posibilidades de convertirse en validadores. Las mayores probabilidades conducen a mayores retiros, lo que lleva a obtener más recompensas, lo que lleva a poseer una gran parte de la moneda. Esta puede ser la razón de que la red llegue a centralizarse con el tiempo.
- Nueva tecnología: PoS es todavía relativamente nuevo. Se están realizando investigaciones para encontrar las fallas, corregirlas y hacerlas viables para una red en vivo con transacciones en moneda real.
- El problema de “nada en juego”: este problema describe poca o ninguna desventaja para los nodos si admiten varias cadenas de bloques, en el caso de la bifurcación de cadenas de bloques. En el peor de los casos, cada bifurcación dará lugar a varias cadenas de bloques, los validadores funcionarán y los nodos de la red nunca llegarán a un consenso.
Objetivos de la prueba de participación
La prueba de participación está diseñada para reducir la congestión de la red y las preocupaciones de sostenibilidad ambiental asociadas con el protocolo de prueba de trabajo (PoW). La prueba de trabajo es un enfoque competitivo para verificar transacciones que naturalmente alienta a las personas a buscar formas de obtener una ventaja, especialmente cuando se trata de valor monetario.
Los mineros de Bitcoin ganan bitcoins al validar transacciones y bloques. Sin embargo, pagan sus costos operativos, como la electricidad y el alquiler, en moneda fiduciaria. Lo que sucede entonces es que los mineros intercambian energía por criptomonedas, lo que hace que la minería PoW consuma tanta energía como algunos países pequeños.
El mecanismo PoS busca resolver estos problemas reemplazando efectivamente el poder de cómputo con participación, donde la capacidad de un individuo para minar aleatoriamente es la red. Esto significa que debería haber una reducción drástica en el consumo de energía, ya que los mineros ya no pueden depender de granjas masivas de hardware de un solo propósito para obtener una ventaja.
Seguridad de prueba de participación
Considerado durante mucho tiempo como una amenaza para los fanáticos de las criptomonedas, el ataque del 51% es preocupante cuando se usa PoS, pero hay dudas de que suceda. Según PoW, un ataque del 51 % es cuando una entidad controla más del 50 % de los mineros en la red y usa esa mayoría para alterar la cadena de bloques. En PoS, un grupo o individuo tendría que poseer el 51% de la criptomoneda apostada.
Controlar el 51% de las criptomonedas apostadas es muy costoso. Bajo el PoS de Ethereum, si ocurriera un ataque del 51%, los validadores honestos en la red podrían votar para ignorar la cadena de bloques alterada y quemar el ETH apostado del infractor. Esto incentiva a los validadores a actuar de buena fe en beneficio de la criptomoneda y la red.
La mayoría de las otras características de seguridad de PoS no se anuncian, ya que esto puede crear una oportunidad para eludir las medidas de seguridad. Sin embargo, la mayoría de los sistemas PoS tienen características de seguridad adicionales que se suman a la seguridad inherente detrás de las cadenas de bloques y los mecanismos PoS.
Conclusión
“Prueba de participación” y “Prueba de trabajo” son los dos principales mecanismos de consenso que utilizan las criptomonedas para confirmar nuevas transacciones, adjuntarlas a la cadena de bloques y generar nuevos tokens. La prueba de trabajo, iniciada por primera vez por Bitcoin, utiliza la minería para lograr estos objetivos. La prueba de participación, utilizada por Cardano, la cadena de bloques ETH2 y otros, utiliza participaciones para lograr las mismas cosas.
Puntos clave:
- Con la prueba de participación (POS), los propietarios de criptomonedas verifican las transacciones en bloque según la cantidad de monedas apostadas.
- La prueba de participación (POS) se creó como una alternativa a la prueba de trabajo (POW), el mecanismo de consenso original utilizado para validar la cadena de bloques y agregar nuevos bloques.
- Si bien los mecanismos de PoW requieren que los mineros resuelvan los acertijos criptográficos, los mecanismos de PoS necesitan validadores para exprimir y apostar tokens por el privilegio de cobrar tarifas de transacción.
- La prueba de participación (POS) se considera menos riesgosa con respecto al potencial de un ataque a la red porque estructura la compensación de una manera que hace que el ataque sea menos ventajoso.
- El próximo escritor de bloques en la cadena de bloques se elige al azar, con probabilidades más altas asignadas a los nodos con posiciones de apuesta más grandes.
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