El surgimiento de la tecnología blockchain fue una ola rápida y agitada a principios de la década de 2010. Blockchain llegó espectacularmente y demostró su valía desde el principio. El atractivo aquí fue la naturaleza impenetrable, segura y anónima de esta nueva tecnología. En términos simples, blockchain permite a sus usuarios realizar transacciones en un entorno seguro y transparente, eliminando la intervención de terceros, los riesgos de fraude y el desplazamiento de activos.
Algoritmos de consenso definidos
La metodología del algoritmo de consenso permite blockchain para ofrecer beneficios únicos sin sacrificar la velocidad y los bajos costos de transacción. Los algoritmos de consenso sirven como verificadores de hechos y guardianes de cualquier sistema blockchain, asegurando que las condiciones de transacción predeterminadas se cumplan perfectamente. Además, los algoritmos de consenso tienen un nombre apropiado, ya que confirman que todos los nodos participantes en el sistema están de acuerdo con un resultado específico, que es un estado favorable para toda la red. Los algoritmos de consenso garantizan que las transacciones se realizarán si y sólo si todas las condiciones relevantes satisfacen a todas las partes involucradas. A diferencia de los medios tradicionales de seguridad y confirmación de la Web 2.0, los algoritmos de consenso utilizan miles de nodos dentro de un sistema blockchain para llevar a cabo una ecuación matemática astronómicamente compleja, asegurando que cada nodo cumpla con las condiciones previas establecidas. De esta manera, incluso si una fracción de la red está corrompida o manipulada, la seguridad general permanecerá intacta y protegerá los intereses de los participantes. Si bien el proceso general de los algoritmos de consenso es el mismo en todos sus distintos tipos, la parte de prueba de los algoritmos tiene numerosas variaciones. Cada metodología de prueba tiene sus distintas ventajas y beneficios, y hoy discutiremos los tipos más frecuentes de algoritmos de consenso:
Algoritmo de prueba de trabajo
Comencemos con el ejemplo clásico de algoritmos de consenso: Prueba de trabajo (PoW). Este fue el primer algoritmo de consenso y sigue siendo la medida de seguridad más utilizada a partir de 2023. Si bien el aspecto técnico de las operaciones PoW en la cadena de bloques es bastante complejo e implica matemáticas avanzadas, la lógica subyacente aquí es bastante simple.
Cuando una red blockchain tiene un algoritmo PoW, se requiere que cada participante complete una cierta cantidad de problemas computacionales. Estos problemas se presentan como ecuaciones matemáticas extremadamente complicadas que sólo una computadora puede resolver. Quien resuelva primero estos acertijos matemáticos tiene derecho a proponer el siguiente nodo en la extensa red blockchain. De ahí el nombre: cada parte involucrada debe demostrar su trabajo para proponer un nodo.
El enfoque PoW puede parecer inicialmente injusto, ya que algunos participantes pueden dedicar más poder computacional a estos problemas de blockchain y tener una mayor probabilidad de proponer un nodo nuevo. Sin embargo, en la práctica, los algoritmos PoW aleatorizan sus resultados y otorgan privilegios de propuesta de nodo a los usuarios de manera justa. De esta manera, aunque todos los participantes aún deben competir para resolver acertijos matemáticos, la red no estará dominada por una única parte abrumadora.
Las desventajas de POW
Si bien el enfoque POW es un método probado para garantizar la seguridad y verificar las transacciones de blockchain, existen ciertos inconvenientes. En primer lugar, el método POW requiere mucha potencia computacional, lo que obliga a los participantes a gastar cantidades significativas de energía en el proceso. Como resultado, el método POW es costoso financieramente y en términos de daño al medio ambiente, ya que causa emisiones masivas de carbono cada año.
Además, POW se ha vuelto más lento a lo largo de los años debido a la enorme complejidad de los requisitos computacionales. A medida que las redes blockchain se vuelven más populares, POW se ha desacelerado significativamente. Por último, el método POW requiere altos costos iniciales para los aspirantes a mineros criptográficos, ya que el equipo requerido es bastante caro.
Con estas deficiencias, el enfoque POW ha ido perdiendo lentamente su presencia dominante en el mercado blockchain. Pronto, la industria de la criptografía comenzó a encontrar alternativas interesantes que aliviarían algunas de las deficiencias de los POW.
Algoritmo de prueba de participación
A diferencia del algoritmo de consenso de POW discutido anteriormente, metodología de prueba de participación libera a los participantes de la red de los trabajos computacionales que requieren mucho tiempo y energía. En lugar de crear nuevos nodos de red resolviendo ecuaciones matemáticas complejas, el enfoque POS simplemente permite a los participantes de la red apostar una cantidad mínima de una criptomoneda en particular.
De esta manera, la red blockchain puede funcionar y aprobar transacciones a una fracción del costo de energía y con significativamente menos demoras. El enfoque POS fue diseñado específicamente para responder a las fallas del algoritmo de consenso POW y, en su mayor parte, lo ha logrado. El método POS es rápido, económico y mucho más ecológico.
Las desventajas del POS
Sin embargo, estas mejoras tienen un cierto costo. El enfoque POS exige una cantidad particular de criptoactivos para participar. Estos activos se congelarán hasta que se cree un nuevo nodo en el sistema. Como resultado, los participantes de la red tendrán fondos limitados para operar durante períodos de tiempo determinados. Si bien esta cantidad mínima de apuesta a menudo no es significativa, aun así congela una parte de las criptomonedas, lo que limita las oportunidades comerciales para las partes involucradas.
Además, el método POS está mucho menos probado en términos de seguridad. Si bien existen numerosas salvaguardias similares al enfoque POW, el POS sigue siendo técnicamente una opción más débil ya que no utiliza la estrategia computacional. Si bien resolver problemas matemáticos complejos cuesta mucha energía y equipos costosos, este proceso logró fortalecer toda la red contra atacantes maliciosos. El método POS aún tiene que demostrar que es una alternativa efectiva en términos de seguridad.
Con estas compensaciones, la alternativa POS no es una mejora de Pareto con respecto al método POW. Hay claros pros y contras involucrados, y cada red blockchain ha favorecido a una sobre la otra según sus necesidades y requisitos únicos. El algoritmo POS tiene dos variaciones que se basan en su base de maneras fascinantes. Analicemos:
Prueba de participación delegada (DPOS)
La primera variación de POS ofrece una modificación interesante a este algoritmo de consenso. Los participantes de la red pueden elegir efectivamente una cantidad de delegados que se encargarán de todo el proceso de participación. Este grupo limitado de participantes apostará sus monedas de forma transparente y ayudará al desarrollo de nuevos nodos en la red. De esta manera, toda la red se moverá más rápido, ya que las transacciones se validarán mucho más rápido que antes.
Además, el proceso de votación en tiempo real permite a los usuarios de la red agregar o descalificar delegados al instante. Por lo tanto, cualquier actividad o manipulación maliciosa se puede eliminar sin demora. Además, la mayoría de los usuarios de la red ya no tendrán que congelar sus fondos criptográficos para utilizar la red blockchain determinada.
Prueba de participación nominada (NPOS)
Sirviendo como una versión más estricta del enfoque DPOS, el método NPOS responsabiliza a los participantes de su red si se observa actividad maliciosa en la cadena de bloques. En NPOS, tenemos nominadores que seleccionan efectivamente a los validadores en la red.
Ambos grupos tienen que apostar una cierta cantidad de monedas en el proceso de agregar nodos. Si el proceso de creación del nodo se ve interrumpido por una actividad maliciosa, ambas partes pierden todo lo que está en juego. Si bien este enfoque es mucho menos indulgente que DPOS, aumenta considerablemente el factor de seguridad. Se incentiva a los nominadores a elegir cuidadosamente a los validadores, ya que el riesgo de perder sus activos es significativo.
Ambas variaciones de POS ofrecen beneficios únicos y han sido adoptadas por varias redes blockchain. Sin embargo, también comparten las debilidades del método POS primario. Por lo tanto, tanto los métodos DPOS como NPOS son inherentemente inferiores al enfoque POW en materia de seguridad, lo que ha desalentado una adopción más amplia en el mercado.
Algoritmos de consenso emergentes
Aparte de estos algoritmos de consenso bien establecidos, en los últimos años han circulado varios enfoques nuevos. A continuación, presentamos los candidatos más prometedores para desafiar el dominio de los algoritmos POW y POS en un futuro próximo:
Prueba de autoridad (POA)
El algoritmo POA es una variación de Metodología POS y fue diseñada para fomentar mayores niveles de investigación en las filas de validadores en la red blockchain. Con este enfoque, cada validador debe presentar su identidad, credenciales y toda la información relevante para demostrar su confiabilidad. El validador en cuestión debe tener un registro claro sin ningún historial previo.
Si bien este enfoque va ligeramente en contra de la filosofía del anonimato en la cadena de bloques, es una manera excelente de minimizar la posibilidad de fraude, robo u otras intenciones maliciosas en la red. Además, varias redes eligen este enfoque a petición de sus participantes. Por lo tanto, ninguna parte está obligada a revelar sus identidades e información personal sin su deseo específico de hacerlo.
Prueba de tiempo (POT)
A continuación, hay otra variante de POS que aborda el concepto de seguridad de la red con una idea nueva. Con el algoritmo de consenso POT, los validadores que pasan más tiempo en la red se ven favorecidos sobre los demás. Por supuesto, en este caso sólo se concede el tiempo activo y productivo. Este enfoque tiene como objetivo recompensar a los participantes de la red que han demostrado una contribución continua y consistente al mecanismo de consenso en una cadena de bloques determinada.
Naturalmente, la efectividad del sistema POT es directamente proporcional al tiempo que una red de cadena de bloques determinada ha funcionado. Cuanto más pasa el tiempo, más valioso y preciso se vuelve el método POT, ya que varios miembros demuestran su lealtad y coherencia durante largos períodos de tiempo.
Prueba de historial (POH)
Finalmente, hay un nuevo algoritmo POH creado por Solana. Este método técnicamente complejo permite que los protocolos dentro de una red blockchain determinada reconozcan una "huella digital" única de los nodos recién creados. Esta huella digital se deriva principalmente de una combinación de transacciones anteriores de blockchain. De esta manera, la huella digital sigue siendo reconocible de manera única para la plataforma blockchain.
El enfoque POH es una tremenda variación de un algoritmo POS, que proporciona una forma eficiente y automatizada de validar transacciones sin demoras, congelar monedas apostadas o revelar identidades. Sin embargo, el método POH depende en gran medida de la validación automatizada. Este sistema de terceros es un punto débil para toda la red blockchain, ya que es susceptible a errores y manipulación humana. Entonces, incluso con todos los beneficios que presenta, el algoritmo POH tiene una falla clave relacionada con su seguridad e inmutabilidad.
Conclusiones finales
Los algoritmos de consenso son aspectos esenciales de cualquier red blockchain. Garantizan la seguridad y validan cada transacción, manteniendo el entorno blockchain descentralizado, seguro y anónimo. Sin embargo, cada uno de los algoritmos analizados tiene sus ventajas y desventajas. Ninguno de estos sistemas es una solución perfecta sin inconvenientes considerables.
Por lo tanto, elegir un algoritmo de consenso perfecto depende de las preferencias y necesidades directas de los usuarios y creadores de blockchain. Si bien las redes bien establecidas como Bitcoin prefieren la máxima seguridad con el enfoque de prueba de trabajo, numerosas redes blockchain valoran la velocidad y las bajas tarifas de transacción que ofrece el POS. Algunos creadores de redes disfrutan de la naturaleza democrática de DPOS y otros priorizan recompensar a los participantes leales con la metodología de prueba de tiempo.
La lista continúa, ya que no hay respuestas objetivas aquí, y cada red tiene que identificar el mejor algoritmo de consenso posible para sus propósitos. Si bien todavía tenemos que recibir una opción alternativa que unifique todos los beneficios discutidos sin inconvenientes, los algoritmos de consenso han recorrido un largo camino desde un simple concepto de prueba de trabajo. Será fascinante ver qué innovaciones surgirán en el panorama del consenso y si pueden ofrecer un mecanismo de consenso perfecto para el creciente mercado de blockchain.
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