Introducción

La prueba de participación (PoS) es un mecanismo de consenso criptográfico para procesar transacciones y crear nuevos bloques en una cadena de bloques. Los participantes apuestan tokens para convertirse en nodos. Un nodo tiene la oportunidad de convertirse en un validador que verifica las transacciones y recibe recompensas en función de la cantidad de tokens apostados.
Todas las transacciones en una cadena de bloques se registran en una base de datos conocida como Libro mayor distribuido (DLT), que está escrito y replicado por múltiples nodos. Para garantizar que todos los datos en el libro mayor sean correctos, se requiere un mecanismo de consenso para evitar la manipulación maliciosa de los datos.
La prueba de participación es favorecida por muchos proyectos de blockchain en los últimos años, elimina la necesidad de hardware y consumo de energía que existe en la prueba de trabajo (PoW) mientras asegura la cadena de bloques al obligar a los validadores a apostar una cierta cantidad de tokens. .

¿Qué es un mecanismo de consenso?

Un mecanismo de consenso es un método para que todos los participantes en un sistema distribuido lleguen a un consenso sobre una única fuente de información. Un sistema centralizado no requiere un mecanismo de consenso porque si los datos proporcionados son válidos o no lo determina únicamente la entidad a cargo. Por ejemplo, en una base de datos centralizada, solo el administrador tiene derecho a agregar, eliminar y modificar datos, y los usuarios que consultan la base de datos reciben información del administrador de forma pasiva.
Un sistema distribuido depende de la cooperación de un gran número de entidades autónomas (nodos) para mantener la red, y todos verifican conjuntamente la autenticidad de la información. Por el contrario, cualquier nodo puede crear nuevos registros de bloque y verificar transacciones en una red de cadena de bloques. Sin embargo, la información de diferentes nodos puede ser contradictoria debido a fallas en los dispositivos, latencia de la red, ataques, etc. Por lo tanto, se necesita un mecanismo de consenso para que los registros de datos sean consistentes.
En el desarrollo de blockchain, el primer mecanismo de consenso adoptado es la Prueba de trabajo (PoW), donde la validez de los datos está respaldada por la mayor potencia informática de la CPU. Debido a su coste energético, se ha creado como alternativa el Proof-of-Stake (PoS). Bajo PoS, la validez de los datos es respaldada por validadores que apuestan la mayor cantidad de tokens, lo que permite que diferentes nodos en la red lleguen a un consenso.

¿Qué es el punto de venta?

La idea de la prueba de participación se presentó por primera vez en 2011 en Bitcointalk por un miembro llamado QuantumMechanic, y luego se conceptualizó con la ayuda de otros miembros, incluidos Scott Nadal y Sunny King.
En una cadena de bloques PoW, las transacciones son verificadas por nodos (también llamados "mineros") que brindan poder de cómputo para resolver problemas matemáticos complejos con el fin de verificar una transacción y obtener recompensas por nuevos bloques. En una red PoS, los nodos de la red (también llamados "validadores") proporcionan depósitos de criptomonedas como garantía, y cuanto más garantía tenga el nodo, mayores serán las posibilidades de obtener derechos contables y recompensas en bloque.
Para evitar que los validadores con garantías más altas se conviertan en un nodo fijo para crear nuevos bloques, también se consideran otros parámetros para seleccionar validadores, como la cantidad de tokens apostados, la antigüedad de la moneda y la selección aleatoria de bloques. La edad de la moneda se refiere a cuánto tiempo ha pasado desde que se apostaron los tokens (la última vez que el validador creó un bloque). Es más probable que se seleccionen validadores con monedas más antiguas para crear nuevos bloques. El parámetro de edad de la moneda permite a los nodos con garantías más bajas la oportunidad de crear nuevos bloques y obtener recompensas.
En general, la prueba de participación (PoS) funciona de la siguiente manera:

1. Las transacciones que aún no se han verificado serán procesadas por nodos. Estas transacciones pendientes siempre se almacenan en un grupo a la espera de ser procesadas por validadores que han apostado criptomonedas.
2. El algoritmo selecciona un validador para crear un nuevo bloque en función de ciertos parámetros, como la cantidad de fichas apostadas, la antigüedad de la moneda, la selección aleatoria de bloques, etc.
3. Después de que el validador seleccionado verifique estas transacciones pendientes, se crea un nuevo bloque y estas transacciones se pueden empaquetar.
4. Otros nodos no seleccionados confirman que el nuevo bloque es válido.
5. Una vez que otros nodos verifiquen las transacciones en el nuevo bloque, el nuevo bloque se agregará a la red blockchain. Por el contrario, el nuevo bloque no se agregará si tiene una transacción no válida.
6. Cuando se agrega un nuevo bloque, el validador puede recuperar los tokens apostados y obtener la recompensa del bloque. Si el algoritmo de selección del validador considera la antigüedad de la moneda, la antigüedad de la moneda de este validador se restablecerá a 0. Si se rechaza agregar un nuevo bloque, las fichas apostadas por el validador pueden reducirse como penalización.
   
   Fuente: monedasentinel.io

Ventajas del punto de venta

PoS es considerado por muchos como un mejor mecanismo de consenso que PoW por las siguientes razones:

1. Sin necesidad de equipos costosos
   Es más fácil para el público en general participar en las cadenas de bloques de PoS que en las de PoW porque incluso las PC normales se pueden usar como nodos de PoS, mientras que bajo PoW, las computadoras especializadas con alto poder de cómputo son imprescindibles.

2. Energía eficiente
   La cadena de bloques de prueba de participación no requiere mucha energía. En una red de prueba de trabajo, los mineros deben competir entre sí para ser los primeros en descubrir nuevos bloques, se necesita mucha energía durante la competencia que genera el hashing.

3. Alta escalabilidad
   El costo del hardware y la energía es la principal limitación de las cadenas de bloques PoW en lo que respecta a la escalabilidad, y el costo de los equipos adicionales y el consumo de energía aumentarán exponencialmente a medida que la red se amplíe. Las cadenas de bloques de prueba de participación eliminan este problema de manera efectiva.

4. Amigable con personas no expertas en tecnología
   La minería requiere una experiencia considerable. Por lo tanto, la prueba de trabajo está diseñada más para instituciones y profesionales. Sin embargo, incluso los dispositivos personales ordinarios pueden funcionar como nodos bajo PoS.

5. Más descentralizado
   La prueba de participación garantiza que todos los nodos, independientemente del número que apuesten, puedan participar de manera efectiva en la red blockchain a través de algoritmos. Sin embargo, bajo PoW, la mayor parte de la generación de bloques, la verificación de transacciones y la asignación de recompensas están monopolizadas por grupos de minería, y los nodos más pequeños apenas pueden competir con ellos. La prueba de participación es una mejor opción en los mercados de cola larga.

6. Verder
   Las cadenas de bloques PoS son más ecológicas que las cadenas de bloques PoW, ya que no conllevan un gran consumo de energía ni una competencia informática intensiva, por lo que tienen un impacto menos negativo en el medio ambiente.

¿Es seguro el punto de venta?

Independientemente del mecanismo de consenso que se utilice, además de la eficacia de los nodos para llegar a un consenso, la seguridad sigue siendo una de las consideraciones más importantes en una red. De lo contrario, la red podría verse paralizada por ataques malintencionados.
En las redes PoW, el consenso se alcanza a través del poder de cómputo. Si puede controlar más del 51% de la potencia informática dentro de una red de cadena de bloques, tiene el control dominante de toda la red. Los atacantes pueden obtener ganancias a través del doble gasto, rechazando o alterando los registros de transacciones, o evitando que otros realicen minería. Esto se conoce como el ataque del 51%.
Sin embargo, a medida que se expande la escala de la cadena de bloques de prueba de trabajo, la probabilidad de un ataque del 51 % disminuye. Para implementar un ataque del 51 %, se requiere una gran cantidad de equipos de minería para proporcionar potencia de cómputo y se producirán altos costos de energía. Si la recompensa por un ataque exitoso es menor que el costo de implementar el ataque, el ataque del 51% se volverá inviable en este sentido. Tomando Bitcoin como ejemplo, nunca ha habido un ataque del 51% en más de una década desde la creación del bloque génesis. Son los nodos de minería de Bitcoin en todo el mundo los que brindan una amplia potencia informática de la CPU lo que garantiza la seguridad de la red de Bitcoin.
Cabe señalar que las redes de prueba de participación también pueden sufrir el ataque del 51%. Siempre que un nodo malicioso obtenga más de la mitad del número total de tokens apostados, obtiene el control de la red blockchain y puede falsificar bloques y registros de transacciones. Es decir, un atacante puede lanzar un ataque adquiriendo una gran cantidad de tokens.
Sin embargo, tal ataque no es práctico. La acción de adquirir una gran cantidad de tokens hará subir el precio debido al aumento de la demanda. Y un ataque tendrá un impacto significativo en la red blockchain y causará pánico entre los usuarios, lo que provocará una caída en el precio. Por lo tanto, el costo de adquirir tokens será mucho mayor que las ganancias que podría obtener de un ataque.
Un método más posible para atacar el mecanismo de consenso de prueba de participación es coludirse con otros nodos para controlar más del 51 % del número total de tokens apostados. Este método es una alternativa para lograr el objetivo de controlar la red sin costos prohibitivos.
Para evitar que los nodos se confabulen entre sí, la cadena de bloques de prueba de participación introduce sanciones. Si otros validadores informan bloques y transacciones falsos, el nodo de ataque puede perder parte o incluso la totalidad de sus tokens apostados. Esto resuelve el problema Nothing at Stake de los nodos PoS anteriores y dificulta la colusión entre los validadores, ya que es difícil determinar si otros nodos están dispuestos a asumir el riesgo de pérdidas.
Siempre que el valor de los tokens apostados sea mayor que las recompensas, las pérdidas causadas por hacer trampa serán mayores que las recompensas generadas por una operación honesta. Teniendo esto en cuenta, los nodos prefieren operar de manera honesta, lo que garantiza la seguridad de las redes blockchain de PoS. Por lo tanto, es casi imposible que ocurra un ataque del 51 %, especialmente en criptomonedas con capitalizaciones de mercado más altas.

¿Cuáles son los problemas potenciales de PoS?

A pesar de las ventajas del mecanismo de consenso PoS, también tiene algunos problemas potenciales. PoS a menudo es criticado por hacer que los ricos sean más ricos y los pobres más pobres. Los nodos que apuesten una mayor cantidad de tokens tendrán una mayor probabilidad de crear bloques para obtener recompensas. Esto hace que los validadores tengan una gran cantidad de tokens para obtener riqueza, lo que exacerba la desigualdad de riqueza.
Sin embargo, los defensores de PoS creen que, en todos los mercados de capital, los ricos están dotados de una mayor ventaja competitiva. Incluso bajo el mecanismo de consenso PoW, existen los mismos problemas. En comparación con la red PoW que tiene mayores requisitos para participar, PoS, que beneficia a todos, demuestra ser una mejor solución.
Otro problema común es el suministro impredecible de tokens, ya que la cantidad de nodos que no pueden apostar puede cambiar. Esto genera problemas adicionales. Por ejemplo, cuando el precio de mercado de los tokens sigue cayendo, es posible que las recompensas de los nodos apostados no puedan compensar la pérdida de tenerlos, lo que da como resultado una gran cantidad de nodos para dejar de apostar y vender los tokens, poniendo en peligro el seguridad de la red blockchain.
Además, si la cantidad de nodos de participación aumenta significativamente, puede causar una escasez de suministro de tokens y hacer subir el precio, que es una táctica de manipulación de precios utilizada a menudo por equipos de desarrollo maliciosos antes de vender sus activos. En comparación, el mecanismo PoW proporciona un suministro de fichas más estable y es menos probable que sufra problemas similares.

¿Cuáles son otros mecanismos de consenso además de PoS y PoW?

La prueba de trabajo y la prueba de participación son los dos mecanismos de consenso más populares en las redes distribuidas, pero no son los únicos dos. Después de más de diez años de desarrollo, la tecnología blockchain ha visto la propuesta de muchos mecanismos de consenso novedosos. Aquí hay una breve introducción:

1. Prueba de espacio
   Según el algoritmo de consenso Prueba de espacio, los nodos de la red deben tener un espacio considerable de almacenamiento en el disco duro antes de que estén calificados para verificar transacciones y obtener recompensas. Los verificadores desafiarán a los nodos que brindan almacenamiento para garantizar que los nodos continúen brindando almacenamiento. Chia Network es un ejemplo que adopta este algoritmo.
   
   fuente: Red Chia

2. Prueba de autoridad (PoA)
   Bajo el algoritmo de consenso de Prueba de autoridad, los nodos en la red no apostarán tokens, sino que apostarán su propia reputación para calificar para validar transacciones. Los validadores deben revelar su información de identidad antes de participar. Esto reduce el riesgo de seleccionar validadores sospechosos y fomenta la participación a largo plazo. Un ejemplo del algoritmo PoA es VeChain.

3. Prueba de participación delegada (DPoS)
   DPoS es un avance del concepto fundamental de prueba de participación en el que los poseedores de tokens confían sus tokens como votos a testigos. Estos testigos tienen diferentes niveles de reputación según la cantidad de tokens confiados. Los testigos seleccionados se consideran los más confiables y tienen derecho a crear bloques mediante la verificación de transacciones. Un ejemplo que adopta DPoS es EOS.

Conclusión

El algoritmo de prueba de participación generalmente se considera un avance en la prueba de trabajo. Los usuarios de PoS pueden apostar sus tokens para convertirse en validadores y crear nuevos bloques para obtener recompensas. También pueden cooperar con otros nodos para verificar conjuntamente las transacciones y asegurar la cadena de bloques.
La prueba de participación elimina la minería intensiva en capital y que consume energía, y es más accesible para los usuarios normales. Se considera un mecanismo de consenso, respetuoso con el medio ambiente y descentralizado. La prueba de participación también supera a la prueba de trabajo en términos de escalabilidad. Actualmente, Proof-of-Stake ha sido adoptado por más y más cadenas de bloques, como Cardano, Tezos, Avalanche y GateChain.
Ethereum, la segunda cadena de bloques más grande por capitalización de mercado, hará la transición de PoW a PoS en sus actualizaciones ETH 2.0, cuya finalización está programada para septiembre de 2022. Aunque los nodos que ejecutan ETH 2.0 deben apostar al menos 32 ETH, la transición sin precedentes del mecanismo de consenso demuestra que la prueba de participación es de hecho el futuro de la tecnología blockchain.
Si bien PoS parece haber resuelto muchos problemas que enfrenta PoW, todavía es una tecnología nueva. Se necesita tiempo para detectar si hay otros problemas y defectos desconocidos.