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El coeficiente de Nakamoto: ¿El arma suprema de la descentralización?

19/09/2022 | 15:54

Los seguidores de la criptosfera habrán reconocido el nombre del inventor de Bitcoin en el título de este artículo. Si miramos los escritos de Satoshi Nakamoto, vemos que la naturaleza descentralizada de una red blockchain es, en su opinión (o en la de ellos), primordial para crear una infraestructura eficiente, fiable, segura y a prueba de manipulaciones, al tiempo que se elimina la necesidad de confianza (trustless). Además, más allá de Bitcoin, la noción de descentralización se ha convertido en un argumento de marketing para una serie de proyectos de cripto-blockchain que quieren aprovechar el impulso anarco-libertario proporcionado por el misterioso creador o creadores de la moneda digital lanzada en 2009. Pero, ¿cómo se calcula la naturaleza descentralizada de una cadena de bloques?

Inesperadamente, el coeficiente de Nakamoto no fue mencionado por el creador de Bitcoin. Fue publicado en 2017 por Balaji S.Srinivasan, antiguo CTO (Chief Technical Officer) de Coinbase y socio general del famoso fondo Andreessen Horowitz (conocido como a16z). Este coeficiente es importante porque los usuarios y desarrolladores de una blockchain necesitan estar seguros de que cualquier transacción válida que envíen a la red será incluida en un bloque y luego confirmada por consenso. Si un grupo de nodos de consenso (validadores en la red) está comprometido o actúa de forma maliciosa y coordinada, puede intentar alterar o impedir que la red alcance un consenso sobre nuevos bloques. El coeficiente Nakamoto es una forma de medir la resistencia de una cadena de bloques a ese comportamiento. En otras palabras, nos permite estimar su vulnerabilidad ante el riesgo de un consenso malicioso.

En términos sencillos, este coeficiente al estilo 3.0 representa el número de nodos (validadores en una red) que deben querer intencionadamente impedir que una blockchain funcione correctamente. Cuanto mayor sea este coeficiente en relación con el número total de validadores, menor será el riesgo de corrupción y, por lo tanto, la red estará cada vez más descentralizada. Se calcula a partir de 6 indicadores: 

  • Minería (por adjudicación)
  • Cliente (por base de código)
  • Desarrolladores (por commits de software)
  • Nodos (por número)
  • Bolsas (por volumen de transacciones)
  • Propiedad (por dirección)

El nivel de riesgo difiere en función del modelo de consenso subyacente (proof of stake o proof of work) de la red blockchain en cuestión. 

  • Coeficiente Nakamoto -  Prueba de trabajo (Proof-of-Work / PoW)

En Bitcoin, y globalmente en todas las blockchains que operan bajo el consenso Proof-of-Work, cualquier persona, o grupo de personas con el 51% de la potencia de cálculo (hash rate) de la red puede controlarla a voluntad. En otras palabras, esta persona o grupo podrá duplicar el gasto y cambiar el curso de la cadena. Por ejemplo, en Bitcoin, tres pools de minería (una agrupación de varios mineros para acumular potencia de cálculo) concentran por sí solos el 55% de la potencia de cálculo.

Distribución de la tasa de hash en Bitcoin 
Fuente: Blockchair.com

Podemos tener varias interpretaciones sobre el coeficiente de Nakamoto en Bitcoin. Podríamos decir que si Foundry USA Pool, AntPool y F2Pool (gráfico anterior) se unieran para coordinar un ataque a la red, tendrían la potencia de cálculo necesaria para corromper Bitcoin. Sin embargo, detrás de cada uno de estos pools hay mineros, individuos como tú y yo, que han decidido contribuir al sistema poniendo en común su potencia de cálculo para tener más posibilidades de validar un bloque y ser recompensados con bitcoins. Si validan un bloque juntos, comparten la recompensa en proporción a su contribución. 

Esta agrupación es posible gracias a una función integrada en el software cliente de Bitcoin que permite a un grupo de mineros minar bloques de forma cooperativa agrupando la potencia de cálculo de un grupo de mineros.

Podríamos pensarlo, por decirlo en términos sencillos, como si te conectaras a un servidor con un nombre de usuario, una contraseña y una dirección de pago y luego empezaras a trabajar con tu máquina para resolver cálculos con otras máquinas de otros usuarios en ese mismo servidor. Una vez hallada la ecuación algorítmica del bloque, la recompensa se reparte entre las distintas máquinas en función de la cantidad de trabajo realizado (por prueba de trabajo). 

Volvamos al coeficiente Nakamoto. Como se ha mencionado anteriormente, podríamos estimar que este coeficiente es de 3 al reunir Foundry USA Pool, Antpool y F2Pool, que juntos tienen el 55% de la potencia de cálculo total. En otras palabras, bastaría con que tres jugadores se unieran para corromper la red. Pero como los mineros son libres de abandonar los pools, tienen la capacidad, en cualquier momento, de no seguir la voluntad de algunos otros mineros dentro de estos pools que quisieran corromper el sistema. En consecuencia, el coeficiente en Bitcoin suele calcularse por el número de nodos individuales. En el momento de redactar este artículo hay algo más de 13.000. 

Número de nodos en la red Bitcoin
Fuente: Bitnodes

Por lo tanto, el coeficiente se estima generalmente en el 51% del número total de nodos de la red, es decir, 6807. Sin embargo, esta cifra debe tomarse con pinzas, ya que cada nodo no tiene exactamente la misma potencia de cálculo, dependiendo del número y la calidad de las máquinas acumuladas por los mineros que están detrás de estos nodos. En otras palabras, un minero A con 2 máquinas de minería propias tendrá mucha menos potencia de cálculo que un conjunto de mineros de un pool B con 100 máquinas. Al tomar los nodos con mayor capacidad de cálculo, el número de 6807 se reduciría, ya que este número se calcula inicialmente como si cada nodo tuviera la misma potencia de cálculo. Sin embargo, incluso teniendo en cuenta esta importante sutileza, Bitcoin sigue siendo la red más descentralizada con diferencia.  

En este caso, nos interesa el coeficiente de Nakamoto para una blockchain proof-of-work, pero funciona de forma muy diferente para las que operan bajo proof-of-stake.

  • Coeficiente Nakamoto - Prueba de participación (Proof-of-Stake / PoS) 

En las redes de blockchain proof-of-stake, el coeficiente Nakamoto que no debe ser superado es diferente al que se veía anteriormente en el proof-of-work.

Para que la red proof-of-stake funcione correctamente, un nodo no debe tener más del 33,4%, o un tercio, (frente al 51% de proof-of-work) de la oferta bloqueada en la red o podría corromper la cadena por sí solo. Así, impedir que un nodo tenga más del 33,4% de los derechos de voto es esencial para mantener el buen funcionamiento de la red y garantizar su resistencia a la censura. Por otro lado, mediante el mismo proceso que la prueba de trabajo, los nodos pueden agrupar su "participación" para tener juntos más del 33,4% de los derechos de voto. 

Nota: Es importante destacar que un atacante o grupo de atacantes no necesita tener un tercio del total de la oferta pendiente, sino un tercio de la participación activa (staking o "staker" en la red). De hecho, la mayoría de los inversores compran y mantienen sus criptomonedas (que se ejecutan en una blockchain PoS) en cartera sin apostarlas en la red (bloqueándolas así) con el fin de convertirse en un validador y obtener rendimientos. 

Ejemplo: imaginemos que sólo el 25% del total de la oferta está bloqueado (apostado / stakée), la cantidad necesaria para corromper la red es por tanto sólo 1/12 del total de la oferta, es decir, ⅓ x 25%.  

Entendemos aquí que el "peso" o "poder" de voto de un validador es proporcional al importe de la apuesta asociada a él. Por lo tanto, los validadores con más participación (y, por tanto, con más criptomonedas apostadas) pueden tener una mayor influencia en el resultado del proceso de consenso y bloquear la producción, el aseguramiento y la validación de los validadores con menos participación. 

Pongamos algunos ejemplos concretos:

Coeficiente Nakamoto de varias blockchains PoS
Solana.com 

Si observamos el gráfico anterior, podemos ver que el coeficiente Nakamoto es de 31 para la red Solana. Esto significa que el número mínimo de validadores que deben aceptar censurar la red es de 31. En otras palabras, las 31 direcciones que tienen más SOLs apostados en la red tendrían que ponerse de acuerdo y unirse para alcanzar el 33,4% del total de la oferta apostada y así poder censurar la red. Podríamos tener el mismo camino intelectual para la red Avalanche, Binance, Polygon, pero con su coeficiente asociado (ver gráfico anterior). 

Un aumento de este coeficiente a lo largo del tiempo es un signo de buena salud para la descentralización de la red. Por el contrario, una disminución. 

Nota: Los validadores de una red no tienen interés en reunirse para mantener el 33,4% de la red. De hecho, esto podría llevar a una pérdida total de la confianza de los inversores en la red y, por tanto, también en la criptomoneda subyacente asociada. Esto podría crear olas de ventas masivas y hacer caer drásticamente el precio del activo. De este modo, los validadores seguirían teniendo el 33,4% de la red (a través de la tenencia de la oferta de criptodivisas apostadas), pero su valor económico se convertiría automáticamente en cero. 

En definitiva, el coeficiente Nakamoto permite apreciar el carácter descentralizado de una red blockchain. Un personaje tan importante para el creador de Bitcoin. En cambio, las iniciativas de criptocadenas que siguieron rápidamente a la filosofía libertaria de Satoshi son de naturaleza empresarial. Más de 20.000 criptomonedas se han sumado al bitcoin en 10 años, prometiendo la descentralización, la revolución social y un nuevo paradigma económico sin confianza trustless. Un barniz de marketing 3.0 que, en la mayoría de los casos, se ha introducido de forma inteligente y deshonesta en los libros blancos de los proyectos de cripto-blockchain dejando a los novatos ávidos de dinero rápido para que les vacíen sus ahorros de manera no fungibles. A partir de ahora, podemos al menos, gracias al coeficiente de Nakamoto, apreciar rápidamente la naturaleza descentralizada de una blockchain, aunque hay otros elementos que deben ser apreciados para garantizar la fiabilidad de una red distribuida. Otras herramientas de análisis " on-chain" se encontrarán muy pronto en las columnas de MarketScreener.


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