Última actualización: junio 29, 2021

Seguro que has oído hablar estos últimos años de blockchain y criptomonedas. En este artículo te explicamos la combinación de los dos algoritmos más importantes en blockchain. Nos referimos al consenso de PoW / PoS híbrido.

Sabemos que son conceptos bastante complicados. Así que hemos intentado plasmarlo de la manera más sencilla posible. Y es que nunca está de más estar al tanto de lo que parece estar revolucionando el sistema financiero y otros muchos en el futuro.




Lo más importante

  • La Blockchain es una red que funciona como un gran libro mayor. Allí, cada nodo tiene una copia de todas las transacciones, consiguiendo transparencia, colaboración y descentralización. Hasta ahora se ha utilizado principalmente para las transacciones financieras. Pero se extenderá a otros ámbitos como votaciones, internet de las cosas, logística y más.
  • Los algoritmos de consenso son el alma de este nuevo sistema tan revolucionario. Son, por así decirlo, las reglas que hacen que se pueda alcanzar un acuerdo entre tantas partes de la red. Existen varios mecanismos, siendo los más extendidos Proof of Work y Proof of Stake.
  • El consenso de PoW / PoS híbrido, también llamado Proof of Activity, es aquel que combina ambos algoritmos a la hora de añadir bloques a la cadena. Intenta maximizar los beneficios y restar los inconvenientes de cada uno de ellos por separado.

Lo que debes saber sobre el Consenso de PoW / PoS híbrido

Antes de todo, recordaremos que es la Blockchain y los dos algoritmos de consenso más importantes: Proof of Work y Proof of Stake. Es necesario analizar previamente ambos conceptos para poder entender el modelo híbrido. Adicionalmente, veremos qué otros algoritmos existen. ¡No te lo pierdas!

bitcoins y cadenas

Bitcoin y Blockchain son cosas muy diferentes. Bitcoin es en sí la criptomoneda que utiliza de base la tecnología de Blockchain. Pero Blockchain alberga muchas otras criptomonedas. Bitcoin utiliza el algoritmo de consenso Proof of Work, mientras que Blockchain tiene muchos otros algoritmos, como por ejemplo el consenso de PoW / PoS híbrido del que hablaremos más adelante. (Fuente: Brown: 5698697/ Pexels)

¿Qué es la Blockchain?

Blockchain es mucho más que una base de datos masiva. Es un sistema de registro de transacciones basado en la descentralización entre múltiples nodos y en la confianza en la red de usuarios de igual a igual (1).

Tal y como su nombre indica, la información de las transacciones se va registrando en bloques. Cada uno de ellos cuenta con un hash o “huella única digital”, y referencia al hash del bloque anterior. El estar ligados los unos a los otros, hace que la red sea especialmente segura de posibles ataques. Ya que, si el hash sufre alguna modificación, el bloque queda invalidado temporalmente hasta que se resuelva el problema sin dañar al resto de la red (2).

Infografía: ¿Para qué sirve la tecnología blockchain? | Statista

Como vemos, Blockchain va a suponer enormes beneficios para el futuro. Estos resultados se extrajeron de una encuesta realizada a altos directivos de varios países.

Blockchain empezó a ganar popularidad a partir de 2009 con la publicación del documento de Satoshi Nakamoto. Allí se introdujo el funcionamiento de la criptomoneda Bitcoin, la cual utiliza la red sin necesidad de ninguna institución financiera que acredite y valide las transacciones, así como los conceptos básicos de proof of work o el hash.

A continuación, te presentamos un video de tan solo 5 minutos que amplía la información de la Blockchain:

¿Qué son los algoritmos de consenso?

Ya que no existe una tercera institución de respaldo, cada transacción debe exponerse públicamente para evitar el problema del doble gasto. Es decir, que un único usuario utilice dos veces la misma moneda de manera fraudulenta.

Para poder llevar un orden en toda la red, y seguir un mismo historial de transacciones, necesitamos que alguien lo registre. Al hacerlo y validarlo por el resto de la red, se añade dicho bloque a la cadena. Por eso, aunque puedan existir varias cadenas, la aceptada universalmente en Blockchain es siempre la más larga (3).

Estos algoritmos de consenso son, por así decirlo, las reglas del juego para determinar quien puede agregar nuevos bloques a la cadena. Son sumamente necesarios para garantizar la seguridad de todo el sistema y su continuidad en el tiempo.

Se han desarrollado múltiples algoritmos de consenso. No obstante, en este artículo queremos explicarte el consenso de PoW / PoS híbrido, pasando primeramente por cada uno de ellos.

Proof of Work

Proof of Work o prueba de trabajo es el algoritmo de consenso más extendido. Es el que utiliza la famosa criptomoneda Bitcoin. Se basa en que, para poder añadir un nuevo bloque a la cadena, se ha de resolver un problema matemático bastante complejo. Este proceso es lo que se conoce como minería (4).

Aquí puedes ver de manera más esquemática los pasos que se llevan a cabo en este tipo de consenso (5):

Etapas del proceso Proof of Work

Etapas del proceso Proof of Work (Fuente: elaboración propia)

Entre las principales ventajas de usar el consenso de Proof of Work encontramos:

  • Honestidad por parte de los mineros. Al añadir un nuevo bloque a la cadena, la red premia a dicho minero otorgándole una cantidad de criptomonedas. Por ello, se entiende que los mineros no irán en contra de la red, ya que poseen un valor monetario en ella.
  • Dificultades para los hackers. Si se produce un ataque a un bloque, el atacante deberá calcular el hash de dicho bloque y de todos sus sucesivos. Lo que se busca con este método es que la mala intención cueste más caro que comportarse correctamente. Debido a que resolver la prueba de trabajo requiere ciertos recursos (tiempo y dinero).

Sin embargo, este modelo también presenta algunos inconvenientes. Ya que, hasta el momento, ningún algoritmo de consenso es sumamente perfecto (6):

  • Requiere una gran cantidad de energía. Las máquinas necesitan tener un nivel de cálculo computacional muy elevado para poder resolver el problema matemático. Por ello, los mineros se enfrentan a un gran coste por la electricidad.
  • Ataque del 51%. Se podría dar la circunstancia de que un minero se hiciera con el control total de la red si llega a alcanzar el 51% del poder computacional. Esto pondría en riesgo la legitimidad de dicha red (7).

Proof of Stake

¿En qué consiste este algoritmo? PoS se basa en que, para poder añadir bloques a la cadena y avanzar en el desarrollo de la red, se ha de contar con un porcentaje mínimo de participación en dicha red. A diferencia de Proof of Work, el cual priorizaba la energía computacional en la resolución de la prueba matemática.

A pesar de que Proof of Work sigue siendo el mecanismo de consenso predominante, Proof of Stake (prueba de participación o prueba de inversión, en castellano) ha empezado a coger cada vez más y más fuerza, debido en parte al gran coste energético del primero.

Con este sistema lo que se persigue es buscar la seguridad. Ya que al poseer una cantidad de criptomonedas (tokens) en la billetera, no interesa destruir dicha red porque iría en contra de la propia rentabilidad (8).

Sus dos ventajas principales son:

  • La reducción del gasto energético. Es un método más ecológico, ya que no se necesita potentes computadoras para poder añadir bloques.
  • El propio interés garantiza la seguridad. El poseer ciertos tokens en la red, hace que se vele por su seguridad, y que no se intenten ejecutar ataques.

Pero una vez más, este también presenta algunos aspectos muy negativos:

  • Posible falta de dinamismo. En este caso, los validadores no han incurrido en gastos (como en proof of work con la electricidad y las computadoras). Por tanto, no tienen tanta necesidad de vender sus criptomonedas para recuperar parte de la inversión. Esto puede llevar a una concentración de los tokens en tan solo unos nodos. Esto provoca que el valor de la red sea estático.
  • El ataque del “nada en juego”. Debido a que los validadores no tienen costes elevados para generar un bloque, estos pueden iniciarlos en distintas cadenas paralelas con el objetivo de obtener ganancias en cualquiera de ellas. Esto va en contra del buen funcionamiento de Blockchain. Ya que se persigue que haya una única cadena (la más larga es la legítima). Si existen muchas cadenas se podrá producir el problema del doble gasto, provocando el descontrol de la red.

Respecto a este algoritmo, es importante destacar que han surgido posteriores versiones que han tratado de mitigar los defectos de la prueba de participación pura. Es el caso de la prueba de participación delegada (DpoS) o la prueba de participación arrendada (LPoS).

Proof of Work Proof of Stake
Ventajas - Honestidad basada en el esfuerzo y la recompensa de los mineros.
- Actuar incorrectamente debe ser más caro que actuar correctamente.
- Honestidad basada en el valor monetario que se posee en la red.
- Más ecológico.
Inconvenientes - Elevado coste en electricidad
- Posible ataque del 51%
- Menor dinamismo de la red al no necesitar vender tokens y querer acumularlos.
- Bifurcación de cadenas debido al ataque del “nada en juego”.

¿Qué es el consenso de PoW / PoS híbrido?

Después de haber visto la prueba de trabajo y la prueba de participación independientemente, entenderemos mejor este sistema híbrido.

El consenso de PoW / PoS híbrido lo que busca es combinar aspectos del funcionamiento de ambos algoritmos. Con la intención de potenciar los beneficios, y reducir los inconvenientes que presentan por separado. A este modelo también se le denomina Proof of Activity.

¿Cómo funciona la incorporación de bloques a la cadena con el consenso de PoW / PoS híbrido?

Comienza igual que como si fuera un Proof of Work (los mineros ponen su maquinaria a trabajar para resolver el problema matemático). La diferencia está en que aquí no se extrae el bloque con las transacciones, sino con tan solo el encabezado, y la dirección de los mineros para posteriormente ser recompensados (9).

Cuando un minero lo consigue, difunde dicho bloque con la cabecera a toda la red. Es aquí en donde entra en juego el Proof of Stake. El responsable de validar dicho bloque se elige de manera aleatoria entre los distintos inversionistas que se encuentren en ese momento online. (La filosofía de PoS era que quien más poseía en la red, más derechos tenía, y más probabilidades de añadir nuevos bloques)

Una vez validado, el bloque ya puede entrar a formar parte de la cadena. La recompensa es compartida entre el minero que “pre-minó” el bloque y el inversionista que lo validó.

cripto monedas

Con este sistema Proof of Activity, el peso a la hora de añadir nuevos bloques recae primeramente en los mineros. Después, en aquellos que hayan realizado mayores aportaciones a la red, es decir, los inversionistas.(Fuente: noxnorthy: 145793291/ 123rf)

¿Qué ventajas incorpora el PoW / PoS híbrido?

Este sistema conjunto aprovecha los beneficios que ya hemos mencionado anteriormente de cada uno. Además, añade otras ventajas importantes:

  • Consigue una mayor inclusión al involucrar a partes diferentes en sus dos fases: el minado y la validación del bloque. Al recompensar a los dos involucrados, consigue reducir el problema de la “tragedia de los comunes”.
  • Evita la bifurcación de cadenas, que se puede dar en el PoS, ya que el primer paso ha de darse con el minado. La inversión de los recursos (tiempo y energía) de PoW hace que los mineros prefieran elegir la cadena más larga. Se reduce el riesgo de cadenas paralelas y el doble gasto.
  • Solo se puede elegir aleatoriamente a los inversionistas online. Esta es una diferencia de PoS. Consigue que estos de verdad inviertan su tiempo en estar conectados y no acumulen ganancias en vano. De ahí el nombre de “Activity”.
  • El coste del ataque en PoA es mucho mayor que en PoW puro, ya que el atacante deberá poseer una porción considerable de criptomonedas en la red. En este sentido, se aumenta la seguridad del sistema.
  • Reduce la probabilidad del ataque del 51%, ya que es muy complicado llegar a la mayoría tanto a nivel minero como a nivel del inversionista validador.

¿Dónde se ha implementado el consenso PoW / PoS híbrido?

Cada criptomoneda ha ido seleccionando un mecanismo de consenso determinado. De esta manera, Bitcoin utiliza el algoritmo Proof of Work. Ethereum, que también comenzó con PoW, está planeando orientarse hacia Proof of Stake.

Decred y Espers son dos de las que han optado por incluir el consenso PoW / PoS híbrido. Respecto a este, es interesante ver como cada una lo está utilizando de manera distinta, es decir, introduciendo pequeñas particularidades.

Decred es quizá la que más destaque porque tiene un funcionamiento innovador. Para añadir un nuevo bloque a la cadena, se comienza igual que PoW (el minero mina a dicho bloque y lo presenta a la red).

No obstante, para que un bloque se apruebe, necesita 3 de los 5 votos que se seleccionan aleatoriamente. Las votaciones se realizan a través de tickets de participación (esto es lo novedoso respecto a PoS). Los inversionistas, a través de sus votaciones, pueden echar para atrás el bloque, si consideran que el minero ha introducido transacciones maliciosas. Con todo, se consigue una mayor seguridad y un mayor equilibrio entre todos los participantes de la blockchain (10).

¿Qué otras alternativas hay?

Además de los algoritmos de consenso que ya hemos visto, debes saber que existen otros muchos. El objetivo de todos ellos es lograr alcanzar una cierta armonía en una red tan descentralizada.

Te presentamos una tabla con algunos de ellos, explicando brevemente sus particularidades y mencionando varias redes en donde se implementan. No obstante, existen redes que combinan varios algoritmos al mismo tiempo. Así que no es algo totalmente cerrado y restrictivo.

Mecanismo de consenso Funcionamiento Redes que lo utilizan
Proof of Authority o Prueba de Autoridad Los validadores son públicamente reconocidos. La seguridad se basa en que toda la red conoce la identidad de estos nodos públicos, de manera que no intentarán ataques debido a su propia reputación. - Ripple
- VeChain
Proof of Elapsed Time (PoET) o Prueba del Tiempo Transcurrido Este mecanismo fue desarrollado por Intel. Para la construcción de bloques en la Blockchain, los nodos han de esperar unos intervalos de tiempo determinados y ser elegidos aleatoriamente para poder hacerlo. - HyperLedger Sawtooth
Proof of Importance (PoI) o Prueba de Importancia Su punto de partida es Proof of Stake, pero no solo considera la cantidad de monedas como el requisito fundamental para contribuir a la cadena, sino también la frecuencia de las transacciones o su velocidad. Con ello evita que algunos acumulen monedas y no las pongan en circulación en la red. - NEM
Proof of Capacity (PoC) o Prueba de Capacidad Se podría considerar como una evolución de PoW. La diferencia es que consigue ser un mecanismo más rápido y ecológico. Para la creación de bloques, no se basa en la capacidad de cómputo sino en el almacenamiento disponible. - Burstcoin
- BTCHD
- BXTB

Conclusión

A lo largo de este artículo hemos visto algunos de los algoritmos de consenso más importantes de hoy en día. Estos son esenciales para el buen desarrollo de la cadena de bloques, ya que orientan a todas las partes hacia un acuerdo común. Sin ellos, sería prácticamente imposible gestionar una red tan descentralizada.

Tanto Proof of Work como Proof of Stake presentan aspectos positivos y negativos. Por ello, la idea de combinar ambos bajo el consenso de PoW /PoS híbrido resulta fascinante. No obstante, presentan un gran desafío para el conjunto de la población global. Si te ha gustado este artículo, te invitamos a que nos dejes un comentario o lo compartas en tus redes sociales.

(Fuente de la imagen destacada: ronstik: 104647240/ 123rf)

Referencias (10)

1. Gupta M. Blockchain For Dummies. IBM Limited Edition. John Wiley & Sons, Inc; 2017.
Fuente

2. Norton J. Blockchain. Easiest Ultimate Guide To Understand Blockchain. 2016.
Fuente

3. Siri S. Blockchain y Postcapitalismo. En: ¿Qué democracia para el siglo XXI? Fundación Democracia en red y Asuntos del Sur;
Fuente

4. Gates M. Ultimate guide to understanding blockchain, bitcoin, cryptocurrencies, smart contracts and the future of money. Wise Fox Publishing; 2017.
Fuente

5. Nakamoto S. Bitcoin: un sistema de dinero en efectivo electrónico peer-to-peer.
Fuente

6. Gervais A. et al. The 2016 ACM SIGSAC Conference. On the Security and Performance of Proof of Work Blockchains. ResearchGate. DOI:10.1145/2976749.2978341
Fuente

7. López Lérida J, Mora Pérez JJ. ¿Qué es Blockchain? In: La economía de Blockchain Los modelos de negocio de la nueva web. Creative Commons; 2016.
Fuente

8. Li W. et al. European Symposium on Research in Computer Security International Workshop on Data Privacy Management Cryptocurrencies and Blockchain Technology. Securing Proof-of-Stake Blockchain Protocols ResearchGate; 2017. DOI:10.1007/978-3-319-67816-0_17
Fuente

9. Bentov I. et al. Proof of Activity: Extending Bitcoin’s Proof of Work via Proof of Stake.
Fuente

10. Jepson C. DTB001: Decred Technical Brief. 2015;
Fuente

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Libro
Gupta M. Blockchain For Dummies. IBM Limited Edition. John Wiley & Sons, Inc; 2017.
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Guía
Norton J. Blockchain. Easiest Ultimate Guide To Understand Blockchain. 2016.
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Capítulo de libro
Siri S. Blockchain y Postcapitalismo. En: ¿Qué democracia para el siglo XXI? Fundación Democracia en red y Asuntos del Sur;
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Guía
Gates M. Ultimate guide to understanding blockchain, bitcoin, cryptocurrencies, smart contracts and the future of money. Wise Fox Publishing; 2017.
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Documento de Satoshi Nakamoto
Nakamoto S. Bitcoin: un sistema de dinero en efectivo electrónico peer-to-peer.
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Conference Paper
Gervais A. et al. The 2016 ACM SIGSAC Conference. On the Security and Performance of Proof of Work Blockchains. ResearchGate. DOI:10.1145/2976749.2978341
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Capítulo de libro
López Lérida J, Mora Pérez JJ. ¿Qué es Blockchain? In: La economía de Blockchain Los modelos de negocio de la nueva web. Creative Commons; 2016.
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Conference Paper
Li W. et al. European Symposium on Research in Computer Security International Workshop on Data Privacy Management Cryptocurrencies and Blockchain Technology. Securing Proof-of-Stake Blockchain Protocols ResearchGate; 2017. DOI:10.1007/978-3-319-67816-0_17
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Informe
Bentov I. et al. Proof of Activity: Extending Bitcoin’s Proof of Work via Proof of Stake.
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Informe
Jepson C. DTB001: Decred Technical Brief. 2015;
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