¿Qué es el protocolo Casper de Ethereum? –Parte I–

Si eres de esas personas que se interesan por conocer a detalle el fascinante mundo de la cadena de bloques y las criptodivisas, seguramente sabrás que las cadenas de bloques que operan con el algoritmo de consenso PoW consumen demasiada energía en el procesamiento y validación de las transacciones. Teniendo en cuenta esta situación, ¿existe alguna alternativa a la costosa «Proof of Work»?

Imagen: Pixabay.com

¿Qué es PoW?

La gran mayoría de cadenas de bloques, incluyendo Bitcoin y Ethereum, utilizan PoW («Proof of Work», en inglés) como mecanismo de consenso entre los participantes de la red. En términos muy simples, un protocolo de consenso hace posible que miles de nodos (que no se conocen) acuerden entre sí un estado de la red. Dicho de otro modo, un mecanismo de consenso mantiene a todos los nodos sincronizados.

El proceso de una Prueba de Trabajo, básicamente consta de los siguientes pasos:

1. Los mineros resuelven complejos problemas criptográficos para hacerse acreedores del siguiente bloque a ser agregado en la respectiva cadena de bloques
2. Este proceso requiere de una inmensa cantidad de energía y capacidad informática. Estos acertijos criptográficos han sido diseñados para que sea extremadamente difícil resolverlos
3. Cuando un minero resuelve estas complejas operaciones matemáticas, presenta o propone el bloque al que se ha hecho acreedor a la red para su verificación
4. Verificar si el bloque pertenece o no a la cadena es un proceso extremadamente simple

Si quieres conocer más a fondo sobre PoW, recomiendo la lectura de este artículo.

Inconvenientes de PoW

1. PoW es una proceso extremadamente ineficiente en términos de consumo de energía y capacidad computacional que requiere para funcionar
2. Los participantes que tienen mayores recursos económicos tienen la posibilidad de invertir su dinero en una capacidad informática mayor logrando para sí una ventaja en cuanto a las posibilidades de obtener mejores resultados en la minería
3. En consecuencia, las cadenas de bloques que usan PoW tienden hacia la centralización

En el caso de Bitcoin, alrededor del 65 % del «hashrate» está repartido únicamente entre cinco grupos de mineros, como se puede observar en el gráfico a continuación.

Imagen: Blockchain.com

En teoría, estos grandes grupos de minería pueden ponerse de acuerdo entre sí y lanzar un ataque del 51 % a la red de Bitcoin.

¿Qué es PoS?

Entonces, con el objetivo de resolver estos inconvenientes, los desarrolladores de Ethereum encontraron que la Prueba de Participación o «Proof of Stake» (PoS, por sus siglas en inglés) era una solución válida.

PoS logra que el proceso de minería sea virtual, y reemplaza a los mineros con validadores. El proceso funciona así:

1. Los validadores deberán dejar en garantía (apostar) parte de sus criptomonedas nativas las cuales quedarán bloqueadas hasta que se validen los bloques
2. Una vez bloqueadas sus criptomonedas, los validadores procederán a validar y forjar (o acuñar) los bloques en la cadena de bloques
3. Si el bloque se anexa (es forjado o acuñado) exitosamente a la cadena, los validadores obtendrán una recompensa proporcional a su apuesta dejada en garantía, la cual se libera una vez finalizado el proceso

PoS logra el mismo objetivo de PoW —que es el consenso distribuido—, pero sin la necesidad de gastar grandes cantidades de energía eléctrica y capacidad computacional.

Imagen: Blockgeeks.com

Puedes conocer más acerca de PoS en este artículo.

Los desarrolladores de Ethereum vienen planeando la migración de la red hacia la Prueba de Participación, sin embargo, antes de su implementación deben resolver ciertos problemas que presenta este mecanismo de consenso.

Vamos a suponer que tenemos el siguiente escenario en el que existe una cadena de bloques principal (azul) y una cadena secundaria (roja). ¿Qué evitaría que Rafael, un minero malicioso, comience a minar la cadena roja con el fin de producir una bifurcación?

Imagen: Blockgeeks.com

En una red que opera con PoW este riesgo puede mitigarse. Imaginemos que el minero malicioso, Rafael, quiere empezar a minar la cadena roja con el fin de beneficiarse de las criptomonedas que se generen en esta nueva cadena. Por más que él sea el poseedor del 100 % del hashrate será muy difícil que logre que otros mineros se unan a la nueva cadena. El resto de mineros seguirán en la cadena azul porque es más rentable y menos riesgoso minar la cadena más larga (que es más pesada) porque se infiere que esta es la que refleja el estado de red verdadero. Teniendo en cuenta que PoW es extremadamente costoso en cuanto al consumo de recursos, no tiene sentido alguno para un minero desperdiciar sus recursos en un bloque que será rechazado por la cadena. Dicho de otro modo, en una cadena de bloques que usa PoW, las bifurcaciones son muy costosas para un participante deshonesto considerando la cantidad de recursos que perdería.

Por otro lado, en PoS es algo más sencillo bifurcar la cadena maliciosamente. Un validador (o un grupo de ellos) puede poner sus recursos tanto en la cadena azul como en la roja sin temor a repercusiones. Pase lo que pase, siempre ganará, a pesar de que conducta sea maliciosa. Este problema se llama «nada que perder» o «nada en juego». En este sentido, Ethereum requiere de un protocolo que implemente PoS, pero que evite el problema de «nada que perder».

¿Qué es el protocolo Casper de Ethereum?

Casper es el protocolo que Ethereum ha escogido para migrar de PoW a PoS. Entonces, ¿cuáles son las diferencias entre Casper y los otros mecanismos de consenso PoS? Casper ha desarrollado un proceso para castigar a los participantes que pretendan actuar maliciosamente.

En la segunda parte de este artículo, seguiremos explorando qué es el protocolo Casper y cómo funciona.

Juan Francisco Bolaños
@criptoEstratega

Referencias:

• Blockgeeks. (2018). What is Ethereum Casper Protocol? Crash Course. Toronto, Canadá: Blockgeeks.com. http://bit.ly/2P82Wti
• Bolaños, Juan. (2018). Blockchain y la Prueba de Participación –PoS–. Quito, Ecuador: Steemit.com. http://bit.ly/2GBsyx9
• Emsley, Jonnie. (2018). What Is The Ethereum Casper Protocol? Hong Kong, Hong Kong: Investinblockchain.com. http://bit.ly/2MKPxZG
• Dale, Oliver. (2017). Beginner’s Guide to Ethereum Casper Hardfork: What You Need to Know. Manchester, UK: Blockonomi.com. http://bit.ly/2MKkT2J

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