Como preámbulo, quiero aclarar el término "moneda", ya que lo utilizaré regularmente en el resto de este episodio. Las monedas representan una determinada cantidad de criptodivisas. 

Por ejemplo:

Cantidad de ETH en su cartera: 0,235 ETH

Por un lado, si las vendes hoy, podemos considerar que "pones tus monedas ETH (0,235 ETH) de nuevo en circulación en la red". Por otro lado, si tienes ethers en tu cartera, podríamos decir que "guardas tus monedas ETH en tu cartera". Así que las monedas son una cierta cantidad de criptomoneda. Ahora que nos sentimos más cómodos con el término "moneda" (una unidad de criptodivisa), vamos a sumergirnos en el protocolo de prueba de apuestas. 

El propósito de los algoritmos de consenso, ya sea prueba de trabajo o prueba de participación, es verificar que las transacciones son genuinas y válidas. También se trata de verificar que los actores actúan correctamente y no pueden cometer fraude, al tiempo que se garantiza la máxima descentralización del sistema. Pero en el contexto de la prueba de participación, ¿cómo funciona? 

"Proof-of-Stake ¿Cómo funciona?"

Para validar las transacciones a través de la minería proof-of-stake, es necesario que los propietarios ofrezcan sus monedas como garantía, es decir, que las tengan en custodia en la red, para tener la posibilidad de validar bloques y así convertirse en validador. Por lo tanto, entendemos que es necesario mantener una cierta cantidad de criptodivisas que se almacenan en la red. 

"¿Una cierta cantidad de criptomonedas bloqueadas? ¿Es decir?"

En el caso de Ethereum, por ejemplo, y como parte de su futura migración del actual proof of work al proof of stake, será necesario poseer al menos 32 ETH (o al precio actual más de 120.000 dólares) para ser validador en la red, es decir, que no está al alcance de todos los exchanges. Ya se vislumbra una cierta forma de centralización en el horizonte, ya que ahora existen fuertes barreras financieras para entrar.

"Pero, ¿es nueva este Proof-of-Stake?"
 
La prueba de participación apareció por primera vez en 2013 como alternativa a la prueba de trabajo, democratizada cuatro años antes por Bitcoin. Aunque la gran mayoría de las criptomonedas utilizan el modelo proof-of-work, algunas han preferido pasar directamente al proof-of-stake. Algunos ejemplos son Cardano y Solana, que se han afianzado en el top 10 del mercado en términos de capitalización bursátil durante muchos meses. Y, como ya se ha mencionado, Ethereum debería unirse pronto a ellos.

"Pero en términos prácticos, ¿qué es lo que realmente difiere entre la prueba de participación y la prueba de trabajo?"

La prueba de trabajo se basa, simple y sucintamente, en la potencia de cálculo de los mineros (ordenadores conectados a la red) para asegurar la blockchain y garantizar que los individuos actúan correctamente. En el contexto de la prueba de participación, ya no se habla de "mineros", sino de "participantes" o "validadores". En concreto, estos actores "apostarán" sus criptoactivos para convertirse en validadores en la red. 

En el proof-of-work, como su nombre indica, los mineros tienen que demostrar su "trabajo" con la potencia de cálculo de su hardware (materializada por el hash rate, una compleja función matemática para validar los bloques), mientras que aquí, los participantes tienen que demostrar su "apuesta" con el bloqueo de un determinado número de criptomonedas (materializado por un determinado número de monedas bloqueadas en la red). Así, los algoritmos determinan al azar, entre los validadores que han "apostado" sus monedas, el que integrará el siguiente bloque de transacciones.

Prueba de Trabajo vs. Prueba de Participación
Fuente: leewayhertz.com
"Pero en prueba de participación, ¿cómo se paga a los famosos validadores?"
 
Existe, pues, un matiz importante entre la prueba de participación y la prueba de trabajo:
  • En el caso de la prueba de trabajo, como en Bitcoin por ejemplo, los mineros son recompensados por su contribución a la seguridad de la red con un número de monedas. Normalmente, en Bitcoin, el minero que valida un bloque recibe 6,25 bitcoins, es decir, un pago fijo de criptodivisas.

  • En el caso de las pruebas de participación, no hay recompensas de bloque fijas y determinadas con precisión. Los validadores sólo son recompensados mediante una tasa de transacción. Los participantes tienen una oportunidad de ser sorteados según los criterios definidos por el algoritmo determinista subyacente al protocolo de consenso.
"¿Qué? ¿algoritmo determinista?"
 
Las redes Proof-of-stake utilizan algoritmos deterministas para funcionar, lo que significa que los validadores se eligen, o más bien son elegidos, en función de la configuración de los algoritmos subyacentes. Por ejemplo, los validadores podrían ser elegidos únicamente en función del número de monedas que tengan en su monedero (como los 32 ETH requeridos en Ethereum), o sólo podrían ser elegidos los validadores que hayan tenido monedas en su monedero durante X tiempo (por ejemplo, tener monedas ETH durante al menos 60 días para ser validador). Tampoco puede haber condiciones para convertirse en validador, es decir, a partir de 1 céntimo "puesto en juego" y sin límite de tiempo, nos convertimos en validadores, pero la probabilidad de que salga sorteado disminuye mucho. En pocas palabras, si sus monedas representan el 0,001% del total de monedas bloqueadas, su probabilidad de ser elegido como validador sería aproximadamente del 0,001%.
Proceso de prueba de la participación
Fuente: Bitpanda
Si he leído bien la infografía de arriba, la prueba de participación consume mucha menos energía que la prueba de trabajo..."
Mientras que las pruebas de trabajo requieren que un gran número de ordenadores funcionen de forma simultánea e ininterrumpida, consumiendo una cantidad significativa de energía en el proceso, este no es el caso de las pruebas de participación. Y sí, como habrás entendido, los algoritmos elegirán aleatoriamente los monederos que tengan monedas bloqueadas en la blockchain subyacente. Un proceso que requiere un consumo de energía significativamente menor que el de las pruebas de trabajo. El siguiente gráfico muestra el consumo anual de electricidad de la red Bitcoin y Ethereum, que operan con prueba de trabajo, así como el de la red Tezos, que opera con prueba de participación. 
Consumo de energía Bitcoin/Ethereum/Tezos
Fuente: Medium.com

Está claro que, desde el punto de vista del consumo de energía, la prueba de participación consume muchísimo menos que la prueba de trabajo. Esta disminución es fácilmente comprensible porque, en este caso, no es necesario que un gran número de ordenadores trabajen y compitan para encontrar un consenso en la blockchain. Aunque el proof-of-stake consume mucha menos energía que el proof-of-work, sigue sin ser perfecto. 

¿La prueba de participación fomenta una mayor centralización?
 
En una red bajo proof-of-stake, cuantas más monedas tenga un validador, más poder tendrá. Dado que no es necesario gastar recursos energéticos para bloquear monedas para convertirse en validador en la red, con el paso de los meses, los validadores, al reinyectar las recompensas que obtienen de su "apuesta" inicial, se hacen cada vez más fuertes. En otras palabras, es cada vez más probable que sean los próximos validadores si el algoritmo determinista subyacente está configurado para utilizar "la cantidad de monedas que se tienen en el monedero" como criterio para el sorteo. 
Ejemplo: 
 
Hay tres validadores en la red:
 
Cartera de validadores 1: 20% de las monedas en circulación
Monedero validador 2: 25% de las monedas en circulación
Monedero validador 3: 55% de las monedas en circulación
 
En este caso, el monedero 3 tenderá a ser más seleccionado por el algoritmo de prueba de apuestas. Al recibir más recompensas, y si las monedas vuelven a alimentar el monedero en cuestión, éste será cada vez más poderoso y, por tanto, cada vez más seleccionado por el algoritmo a medida que aumente su cuota (55%). En este contexto, y podemos entenderlo fácilmente, la centralización puede resurgir rápidamente. Un número relativamente pequeño de operadores, con muchas monedas, se convertiría en los validadores mayoritarios.
Resumamos el proceso: 
 
Cuando un bloque de transacciones está listo para ser procesado por un validador, el protocolo, a través de los algoritmos deterministas de prueba de participación de la criptodivisa en cuestión, elegirá un nodo de validación (una cartera en la que se bloquean las criptodivisas) para examinar el bloque. El validador, a través de su ordenador conectado, que se sortea, comprobará algorítmicamente si las transacciones son correctas. Si es así, el bloque se añade a la cadena de bloques y el validador recibe la tasa de transacción como recompensa por su contribución al sistema. Si un validador intenta introducir un bloque con información incorrecta, puede perder algunas o todas las criptomonedas bloqueadas como penalización. 
"Pero, técnicamente, ¿en qué medida es beneficiosa esta migración de la prueba de trabajo a la prueba de participación para una blockchain?"
 
Por ejemplo, como parte de la migración a Ethereum, el consumo de energía debería reducirse en un 99% y la velocidad de ejecución de las transacciones debería aumentar de 15 transacciones/segundo a 100.000 transacciones/segundo. Al menos en teoría. Sin embargo, la red debería estar potencialmente más centralizada porque, como hemos visto, los validadores con muchas monedas tendrán más posibilidades de ser sorteados que los que tienen una pequeña cantidad. 
Puntos fuertes y débiles : 
 
Pruebas de participación:
  • Bajo consumo de energía
  • Alta velocidad de ejecución de las transacciones
  • Alta centralización
Pruebas de trabajo : 
  • Alto consumo de energía
  • Baja velocidad de ejecución de las transacciones
  • Alta descentralización
Aquí entendemos que el proof-of-stake pretende ser una alternativa interesante al proof-of-work. Ya sea en términos de velocidad de las transacciones o de consumo de energía, no hay debate, el proof-of-stake gana sin lugar a dudas. Sin embargo, lo que está en juego es el aspecto fundamental de la descentralización.
 
Mientras que en la prueba de trabajo, todo el mundo puede contribuir a mantener la red convirtiéndose en minero con hardware, esto es menos cierto en los protocolos de prueba de participación porque las barreras de entrada pueden ser más altas. Así, y podemos comprobarlo con los protocolos existentes, Bitcoin sigue siendo, y por un amplio margen, el protocolo más descentralizado y, por tanto, el más resistente a los ataques. Por otro lado, es relativamente lento y consume mucha energía.
La elección del mecanismo de consenso entre el proof-of-work y el proof-of-stake es un factor clave para la descentralización, la eficiencia y la seguridad de la red que apoyará las actividades de la Web 3.0. Nos vemos en el próximo episodio para conocer otra faceta de este mundo tecnológicamente apasionante.