crypto basics: ¿como funciona el algoritmo de consenso Proof of Stake?

By estrenoscinehoy.com | It's all about crypto | 6 Jun 2021

¡Hola amigos!

Hoy hablaremos de los Algoritmos de consenso y en concreto del protocolo Proof of Stake PoS. En un articulo anterior ya vimos el PoW o Proof of Work consensus algorithm y por qué es tan importante en las blockchains.

Los problemas principales de las blockchains

Por enumerar los mas importantes

la velocidad de la ejecución de las transacciones, el tiempo que lleva hacerlas
las altas tasas de gas a pagar
la centralización de nodos validadores que ejecutan las transacciones

PoW vs PoS

Como ya sabemos en la blockchain de Bitcoin, cada bloque se crea cada 10 min. En cada bloque van un conjuntos de transacciones que se confirman. Recordar que la primera transaccion en ese bloque es la recompensa que se le aplica al nodo que genera el bloque. En el caso de bitcoin son unos 6 bitcoins mas o menos. Volviendo al tiempo que tarda en crear el bloque, 10 minutos en demasiado para ejecutar las transacciones en la mayoria de casos. Imagina que te compras helado y pagas con bticoins (satoshis en este caso), tendrias que esperar 10 min hasta que la transaccion se haya ejecutado para que el pago se haga efectivo. Mientras te da tiempo a comerte este helado o varios, jejejeje. Los comercios no pueden esperar tanto. Entonces esta claro que para estos casos el PoW no se adapta bien. Por el contrario si pagamos con DASH que usa el PoS la transaccion es instantanea. En el siguiente apartado explico por qué. Otro problema son las tasas o comisiones por hacer transacciones, en el ejemplo que hemos visto del helado si pagas con BTC te pueden cobrar una tasa de $25 por ser una transaccion PoW, mientras que si pagas con DASH pueden ser $0.001 por ser una transaccion PoS. El problema de la centralizacion lo veremos mas adelante.

Como funciona el Proof of Stake, PoS

En general estos son los pasos:

en principio existe un conjunto de nodos que son candidatos a ser seleccionadoss para crear los bloques. Cualquier nodo en el mundo puede participar.
los nodos compiten por ser seleccionados, para ellos bloquean una cantidad de monedas en el sistema como fianza.
el algoritmo de conseso esta implementado para escoger un nodo de una forma aleatoria, usando la probabilidad y teniendo en cuenta la cantidad de monedas bloqueadas en el sistema. Cuanto mayor sea la cantidad mas posibilidades tiene el nodo de ser elegido.
Una vez el nodo ha sido seleccionado, este crea el bloque y confirma todas las transacciones incluidas. El nodo obtiene la recompensa por ello.

Seguridad

Esta es la principal preocupación de todas los blockchains. Si alguien corrompe los bloques, la blockchain se cae y se pierde todo. Para lograrlo rompe la blockchaian existe el ataque del 51%. Si hay un conjunto de nodos que tiene más del 51% de probabilidad de ser seleccionados y estos nodos son malignos, pueden corromper los bloques y la blockchain finalmente caeria. El algoritmo se basa en el hecho de que los nodos no son nodos malignos porque estos nodos tienen que bloquear una gran cantidad de monedas para poder participar, por lo que si la blockchain se cae, los nodos también pierden su dinero. Por lo tanto, los nodos también deben velar por la seguridad porque es su negocio.

Beneficios

los mas importantes son:

el consumo de energía es realmente pequeño, lo que es bueno para nuestro planeta. Menos emisiones, menos contaminación. El PoW es principalmente lo contrario, lo cual es uno de los puntos clave para evitarlo.
no es necesario resolver un algoritmo para ser seleccionado. Entonces los nodos necesitan menos energía, máquinas menos potentes para funcionar y hay más posibilidades de participar en esta actividad. Todos pueden participar. Entonces, la red está más descentralizada que el PoW es principalmente lo contrario: máquinas costosas para trabajar (solo las inversiones poderosas pueden permitírselo), más energía y una estructura más centralizada. El sistema esta más democratizado en PoS.
las recompensas se distribuyen mejor entre todos los nodos, en el PoS es más fácil que un nodo sea seleccionado que en el PoW. A modo de recordatorio, la recompensa es la primera transacción del bloque. Esta es una transacción especial que genera una nueva moneda propiedad del creador del bloque.
sistema descentralizado y democratizado. Cualquiera puede acceder a sistema y puede ser parte del algoritmo de consenso.
sobre el papel la seguridad es alta y el ataque del 51% no puede ocurrir, todo lo contrario que en el PoW que el ataque del 51% siempre está presente y tiene que ser tomado en cuenta.
mejor escalabilidad del nodo, más velocidad de la transacción y menos tiempo para confirmar el bloque de transacciones. Este sistema es perfecto para muchos pagos pequeños.

Contras

sobre el papel, la seguridad del PoS está bien para el ataque del 51%, pero también hay otros ataques a tener en cuenta.

Conclusiones

El PoS es el siguiente paso en los algoritmos de consenso para realizar transacciones más rápidas y aplicar tarifas más bajas. Este algoritmo resuelve el problema de la contaminación, el problema de la centralización del nodo y el problema de las tasas altas. El algoritmo no es perfecto pero se adapta bien a algunas blockchains como Solana, Polkadot, Cardano y muchas otras que están por llegar.