Proof of Work y Proof of Stake

En este artículo, veremos en profundidad las diferencias entre Proof of Stake vs Proof of Work.

Proof of Work: ¿cómo funciona la prueba de trabajo?

El principio de Proof of Work o prueba de trabajo fue ideado por el creador de Bitcoin, Satoshi Nakamoto, en 2008. En este sistema de validación de bloques, los mineros compiten entre sí con el objetivo de encontrar primero la “prueba”, es decir, el hash correcto del bloque. Cuando un minero es el primero en encontrar este hash, recibe una recompensa en la criptomoneda minada. Y es a través de esta recompensa como se ponen en circulación nuevos tokens.

Proof of Work: ejemplo concreto

Antonio envía 1 ETH (Ethereum) a Rosa. Antes de finalizar la transacción, los mineros deben realizar varias comprobaciones:

• Tienen que comprobar que Antonio es quien dice ser y no un impostor.
• Tienen que comprobar que Rosa es quien dice ser y no una impostora.
• Tienen que comprobar que Antonio está en posesión del ETH que quiere enviar a Rosa.
• Deben realizar cálculos complejos con fórmulas muy precisas.
• Deben asegurarse de que el ETH se ha sustraído de la cartera de Antonio y se ha añadido a la cartera de Rosa.
• Tienen que registrar esta transacción en la blockchain de ETH, donde quedará el rastro indefinidamente.

Criptomonedas con PoW

Bitcoin (BTC) fue la primera criptomoneda en utilizar el sistema de validación proof-of-work, pero pronto le siguieron otras. Entre ellas se encuentran Ethereum, Dogecoin, Litecoin y Monero.

Ventajas del Proof of Work

• Fiabilidad: el Proof of Work es el método de validación más antiguo. Por lo tanto, ha tenido tiempo para demostrar su valía, especialmente porque lo usa la criptomoneda más utilizada del planeta: Bitcoin.
• Seguridad: el Proof of Work garantiza la seguridad de las transacciones gracias a la votación por mayoría.
• Rentabilidad: la minería de criptomonedas Proof of Work sigue siendo rentable hoy en día, siempre que se puedan aprovechar tarifas eléctricas atractivas.

Inconvenientes del Proof of Work

• Huella ecológica: el Proof of Work requiere una potencia de cálculo enorme, proporcionada por máquinas que consumen mucha energía. Las explotaciones mineras de muchos países del mundo, como Kazajstán y Canadá, tienen una huella de carbono especialmente grande.
• Coste de la electricidad: esta desventaja está intrínsecamente ligada a la anterior. La potencia de cálculo necesaria para PoW requiere equipos que consumen mucha energía, lo que puede dificultar seriamente la rentabilidad del negocio minero.
• Elitismo: pocos particulares pueden permitirse hoy en día invertir en máquinas potentes y muy caras, por lo que, poco a poco, la minería se está convirtiendo en una actividad elitista.

Proof of Stake: ¿cómo funciona la prueba de participación?

Para hacer frente a los inconvenientes del PoW y, en particular, a las cuestiones medioambientales, en 2012 se introdujo un nuevo sistema de validación que funciona de manera diferente. Cuando hay un bloque que validar, varios validadores ponen en juego (stake) una determinada cantidad de sus propios tokens, que les serán devueltos una vez finalizada la validación. Una vez validada la transacción, el validador recibe una recompensa gracias a las tasas de transacción asociadas.

El trabajo de los validadores consiste en preservar y actualizar una copia del libro mayor de cuentas (archivo blockchain) haciendo circular transacciones y páginas de un nodo de la red a otro. Los validadores también deben garantizar que las transacciones cumplen las normas establecidas por la red blockchain, por ejemplo, asegurándose de que el remitente no envía más criptomonedas de las que posee. Evidentemente, este trabajo de validación requiere energía, pero mucha menos que la que se utiliza al minar criptomonedas en modo PoW.

Proof of Stake: ejemplo concreto

Antonio envía 1 ADA (Cardano) a Rosa. Antes de finalizar la transacción, los validadores tienen que hacer varias comprobaciones:

• Tienen que comprobar que Antonio es quien dice ser y no un impostor.
• Deben comprobar que Rosa es quien dice ser y no una impostora.
• Deben comprobar que Antonio está en posesión del ADA que desea enviar a Rosa.
• Los validadores se seleccionan en función del volumen de ADA que posean.
• Pueden crear bloques o confirmar un porcentaje de transacciones en función de los tokens que tengan en staking.
• Deben asegurarse de que el ADA ha sido sustraído de la cartera de Antonio y añadido a la cartera de Rosa.
• Deben registrar esta transacción en la blockchain de ADA, donde quedará el rastro indefinidamente. 

Criptomonedas con PoS

Peercoin fue la primera criptomoneda en utilizar Proof of Stake en 2012. Le siguieron rápidamente otras criptomonedas utilizadas en todo el mundo, como Cardano (ADA), Solana (SOL) y Algorand (ALGO).

Ventajas del Proof of Stake

• Bajo consumo de energía: el Proof of Stake es mucho más sostenible y respetuoso con el medio ambiente que el Proof of Work, ya que no requiere una enorme potencia de cálculo ni máquinas que consuman mucha energía.
• Resistencia a los ataques: se ha calculado que el PoS es más de un 50 % más resistente a los ataques que el PoW. Esto se debe principalmente al hecho de que, con el PoS, los mineros no compiten entre sí.
• Escalabilidad: el PoS también ofrece una mejor escalabilidad. En otras palabras, las transacciones PoS se gestionan mucho más rápido que las transacciones PoW.

Inconvenientes del Proof of Stake

• Elitismo: como el PoS consiste en elegir a los validadores que ponen más tokens en juego, el resultado puede ser que siempre sean los mismos validadores los elegidos y, por tanto, los que se enriquezcan.
• Riesgo de error: al depender de un único validador, existe el riesgo de que este no haga bien su trabajo. Sin embargo, si se valida un bloque defectuoso, el validador corre el riesgo de perder todos los tokens implicados, lo que merma la fiabilidad del proceso. Para solucionar este posible problema, en un futuro próximo podrían crearse pools de validadores de reserva.
• Poca experiencia: a diferencia del Proof of Work, que ya ha demostrado su valía, el PoS está todavía en pañales. Solo se establecerá tras el lanzamiento de Ethereum 2.0, que se espera que pase de Proof of Work a Proof of Stake en el tercer trimestre de 2022.

Proof of Stake: ¿el futuro de las blockchains?

Para muchos, el paso de Ethereum del consenso PoW al PoS es la prueba definitiva de que el PoS o prueba de participación es el futuro de la blockchain.

Límites del PoW

Desde hace algunos años, la prueba de trabajo es noticia por los cuatro grandes problemas que plantea:

• Problema n.º 1: los cálculos son cada vez más complejos. Cuando se crearon las primeras criptomonedas, las operaciones matemáticas eran bastante sencillas. Hoy en día, casi 15 años después de que se minara el primer Bitcoin, los mineros necesitan equiparse con tarjetas gráficas cada vez más potentes para hacer frente a las dificultades de cálculo. Esta es una de las razones de la actual escasez de tarjetas gráficas en el mercado.
• Problema n.º 2: la centralización, un problema directamente ligado a esta carrera por la potencia. Solo los ordenadores y grupos de ordenadores más potentes consiguen obtener beneficios de la minería. Por lo tanto, es posible que, en el futuro, solo los usuarios más poderosos consigan minar criptodivisas, lo que iría en contra del propio espíritu de las criptodivisas, es decir, la descentralización.
• Problema n.º 3: impacto medioambiental. Para realizar estos cálculos cada vez más complejos, las máquinas utilizadas para la minería consumen cada vez más energía. Un estudio publicado en 2021 por la Universidad de Cambridge muestra que la energía consumida solo para minar bitcoins equivale a la consumida por toda Argentina. Este coste medioambiental se considera absurdo para una moneda virtual.
• Problema n.º 4: se pierde el compromiso del validador. La prueba de trabajo requiere una importante inversión inicial por parte del minero. Entre las potentes máquinas compradas para realizar los cálculos, la electricidad gastada y los costes operativos inherentes a la actividad minera, toda la inversión del minero se pierde al cabo de unos años. En cambio, el Proof of Stake permite a los validadores recuperar su inversión cuando desean retirarse del juego.

PoS: ¿la solución?

Técnicamente, la prueba de participación resuelve tres de los problemas mencionados, con la posible excepción de la centralización. Para ser validadora, una persona debe poseer un número mínimo de tokens, más de lo que la mayoría de la gente puede permitirse comprar. Para Ethereum, por ejemplo, el número mínimo de tokens necesarios para convertirse en validador se fijará en 32 ETH, que en junio de 2022 seguirán valiendo más de 32 000 euros.

La transición de ETH a Proof of Stake tiene todas las papeletas de revolucionar el mundo de las criptodivisas. Hasta la fecha, las criptomonedas que utilizan este consenso siguen siendo minoritarias y menos populares que muchas otras, como NXT, Cardano, Peercoin y Tezos.

Además de la significativa reducción del impacto ecológico, la adopción del consenso por parte de una criptodivisa importante como ETH podría revolucionar por completo la filosofía de las blockchains, que actualmente utilizan predominantemente la prueba de trabajo (PoW). Si la PoS demuestra su valía con el tiempo, sería fácil imaginar que otras grandes criptomonedas siguieran su ejemplo…

Conclusión

PoW vs PoS: tanto la prueba de participación (PoS) como la prueba de trabajo (PoW) se utilizan para validar y asegurar las transacciones realizadas dentro de la blockchain. La PoW, que se ha utilizado desde que se crearon las criptomonedas, ha demostrado su valía en términos de seguridad, pero la enorme cantidad de energía gastada, la centralización en torno a los pools de minería y la inversión perdida por los mineros hacen que muchos lo consideren un sistema de validación obsoleto. El PoS es un desarrollo más reciente que subsana en cierta medida estas deficiencias, sobre todo en lo que respecta a la velocidad de las transacciones y el gasto energético. Sin embargo, el número de tokens necesarios para convertirse en validador podría provocar rápidamente un problema de centralización. El paso de Ethereum al consenso Proof of Stake debería resolver pronto estas cuestiones pendientes.