Crypto Academy Season 3 Beginners' course - Task 4: Different types of Consensus Mechanisms
Estimado profesor @sapwood y compañeros de curso, reciban mi saludo con sinceros deseos de salud y éxitos para cada uno de ustedes.
Hoy estoy de nuevo por acá para presentar mi cuarto trabajo domiciliar, el cual espero cumpla con todas las exigencias de la clase.
INTRODUCCIÒN.-
En el mundo de las criptodivisas encontramos una extensa variedad de blockchain y cada una de ellas responde a las características particulares de un determinado protocolo por el cual se rigen, son varios los protocolos y suelen llevar implícitas similitudes y diferencias que se centran básicamente en los métodos utilizados para la validación de las transacciones que a través de sus bloques se llevan a cabo. En este trabajo domiciliar realizo un breve estudio comparativo entre los protocolos de consenso PoW y PoS para dar cumplimiento a lo exigido por el profesor @sapwood.
¿Cuál es la diferencia entre PoW y PoS?
¿Ventajas y desventajas?
¿Cuál es mejor en cuanto a capacidad de escalado? Ejemplos
PRUEBA DE TRABAJO (PoW).-
Las siglas PoW identifican el protocolo de consenso conocido como Prueba de Trabajo, el cual es un mecanismo cuya función es autenticar por consenso las transacciones que se llevan a cabo en una blockchain. El PoW ha sido el primer protocolo de consenso que vio luz con el surgimiento de las monedas no tangibles, su origen está íntimamente ligado al Bitcoin desde su creación en 2009.
El punto de partida de una transacción en la red Blockchain se da con su ubicación en el pool de “no confirmados”, a partir de ese momento da inicio la función de los mineros que consiste en realizar una “Prueba de Trabajo”, lo cual es dar solución a complicados problemas matemáticos, cálculos complejos, resolución de algoritmos o cualquier tipo de problema informático, siempre con un elevado índice de dificultad.
Se entiende por minería el procedimiento mediante el cual se lleva cabo la generación de nuevos bloques dentro de la Blockhain y con ello la producción de recompensas por el trabajo desempeñado para conseguir la autenticación de las transacciones.
La Prueba de Trabajo (PoW), es un protocolo que implica grandes costos, es concretamente el más costoso de todos los existentes porque amerita elevados índices de consumo eléctrico para poner en marcha el procesamiento de datos.
PRUEBA DE PARTICIPACIÓN (PoS.-
Con las siglas PoS se identifica el protocolo de consenso conocido como Prueba de Participación, el cual es un mecanismo mediante el cual los usuarios aportan criptodivisas, como si de comprar acciones se tratara, con la intención de verificar su participación en la generación de nuevos bloques dentro de una blockchain. En este tipo de protocolo la obtención de recompensas es directamente proporcional a la cantidad de criptodivisas que se aporten como participación, es decir, a mayor aportación para la participación, mayor será la cantidad de recompensas que se recibirán. En este sentido funciona como una empresa en la cual los accionistas reciben beneficios en la proporción de acciones que posean dentro de la empresa, igual acá los usuarios tendrán más o menos posibilidades de generar nuevos bloques y recibir recompensas, en la proporción de criptomonedas que hayan depositado dentro de la red.
El protocolo PoS surge como consecuencia de las dificultades observadas en el uso del protocolo basado en PoW, tales como impacto ambiental, esquemas de seguridad, escalabilidad y equipos de muy elevado costo.
Las transacciones realizadas desde plataformas que utilizan PoS son autenticadas desde diversos nodos seleccionados aleatoriamente tomandoen cuenta la cuantía de su participación y compromiso con la red, lo cual es visto como una fianza que avala su confiabilidad, por lo que no necesita de la minería para la generación de nuevos bloques y es así como disminuye los grandes costos del consumo energético.
DIFERENCIAS ENTRE PoW y PoS.-
Entre estos dos protocolos de consenso hay diferencias tan notorias que crean una auténtica brecha entre las ambas, es de suponer que esto quizá venga dado por el hecho de que el protocolo PoS desde su concepción se ha propuesto superar las deficiencias observadas en el protocolo PoW y por supuesto, el primer contraste en saltar a la vista se refiere al consumo energético, seguido del impacto ambiental, la escalabilidad y velocidad en la validación de transacciones.
PoW necesita consumir mucha energía eléctrica para mantener el funcionamiento de los equipos de minería, mientras que el protocolo PoS no requiere tal consumo.
El protocolo PoS es amigable con el medioambiente, a diferencia de PoW que constantemente enfrenta críticas por el impacto negativo en el entorno medioambiental.
Ejecutar la minería en PoW requiere de alto poder de cómputo, PoS no ejecuta minería para la producción de bloques sino la participación activa a través de la tenencia de monedas en la billetera de la red y el tiempo de permanencia,
PoS no tiene que lidiar con restricciones legales en los diversos países, por lo tanto es accesible desde cualquier parte del mundo, mientras que PoW es prohibido por la legislación de varios países.
En lo que lleva de vida el protocolo PoW se ha venido observando su progresiva concentración en grupos mineros, en su mayoría ubicados en China, situación que marca una tendencia hacia la centralización, mientras que las redes sustentadas en PoS continuamente están a la búsqueda de una mayor democratización que garantice el funcionamiento descentralizado con sus validadores dispersos por el mundo.
Iniciarse en una red PoS requiere invertir criptomonedas, pero estas suelen ofrecerse en calidad de préstamo o incentivo por parte de la misma red, mientras que en una red PoW la inversión inicial exige la adquisición de equipos especializados muy costosos que deben actualizarse con frecuencia y una gran inversión en energía eléctrica..
En PoS el conocido temor a los ataques de 51% no tiene sentido porque si ese porcentaje se llegara a monopolizar y concretar el ataque, su autor se enfrentaría a una gran perdida y nula ganancia porque inmediatamente el precio de la moneda se desplomaría, mientras que en el protocolo PoW bastaría con que un grupo minero alcance ese poder de cómputo y sea tentado por el mal para perpetrar la fechoría.
VENTAJAS y DESVENTAJAS de PoW.-
VENTAJAS.-
La principal ventaja de este protocolo es relativa a su seguridad, la misma queda garantizada por la complejidad de los acertijos que deben resolverse para conseguir validar las transacciones en la blockchain.
Su baja escalabilidad y velocidad en la validaciòn de las transacciones juega en favor al nivel de seguridad.
Además el aspecto seguridad queda reforzado con la condición de ser necesario un 51% de las acciones para conseguir vulnerar el sistema y producir un ataque al mismo.
El elevado índice de inversión y trabajo para producir un ataque al sistema son, hasta cierto punto, garantía del blindaje de la blockchain.
También resulta ventajoso el hecho de permitir amplio acceso a los usuarios en la ejecución de producción, todos pueden minar.
Considero que promueve la transparencia, ya que tras la validación de una transacción ésta queda registrada en la blockchain y deja el trazado de un rastro hasta su exposición pública.
DESVENTAJAS.-
La principal debilidad del PoW está relacionada con la seguridad medioambiental y el impacto en las fuentes de energía, pues es bien conocido el hecho de que su actividad amerita un enorme consumo energético, razón por la cual no ha conseguido penetrar legalmente en varios países.
De la desventaja antes mencionada se derivan otras, como altas deducciones sobre las ganancias brutas del minado para cubrir los elevados costos del gasto energético utilizado por los potentes equipos necesarios para el minado, las cuales deben ser costeadas en dinero Fiat.
Aunque en principio todos pueden minar, para ello se necesitan equipos muy potentes, entonces el elevado gasto en hardwere limita las posibilidades de la mayoría y unos pocos resultan privilegiados, lo que deriva en la siguiente desventaja.
En consecuencia de la desventaja anterior, nos encontramos con que más de la mitad de la minería con PoW es llevada a cabo en el gigante asiático, punta de lanza de la más potente tecnología para el minado. Sí, China ha acaparado más del 50% del minado por PoW a nivel mundial, lo que deja en evidencia un claro menoscabo para el resto de países en cuanto a la obtención de recompensas.
Otra clara consecuencia de lo mencionado anteriormente y que por ende constituye una desventaja, es que al requerir equipos especiales muy costosos y un gran gasto en energía eléctrica permite que el grupo élite que posee grandes recursos esté cada día mas cerca de llegar a concentrar al 51% de las acciones y así alcanzar la posibilidad de controlar la red desde el interés de ese pequeño grupo, situación ésta que conlleva el riesgo de convertirla en un sistema centralizado.
A largo plazo el protocolo PoW se vuelve una carga pesada por la tremenda inversión que representa al requerir tanto gasto energético y equipos potentes que constantemente deben ser actualizados.
Día con día la cantidad de mineros unidos al protocolo PoW se incrementa y esto es inversamente proporcional a la cantidad de recompensas que se pueden obtener, lo que le hace cada vez menos atractivo ante quienes aspiran amasar más privilegios.
Progresivamente el monto de las comisiones pagadas por transacciones se ha ido incrementando, de tal manera que a largo plazo las comisiones para mover bajas cantidades de dinero no compensaran el costo.
VENTAJAS y DESVENTAJAS de PoS.-
VENTAJAS.-
Cuando una blockchains está sustentada en el protocolo PoS las verificaciones son ejecutadas desde los diferentes nodos circunscritos a su red, los cuales están garantizados por la tenencia de monedas que poseen en billeteras de la misma, eso les confiere tanto mayor escalabilidad como velocidad, de esto derivan una serie de ventajas que van casi que una en consecuencia de la otra, como detallo a continuación:
La primera ventaja del protocolo basado en PoS que salta a la vista es el hecho de no exigir equipos altamente sofisticados y potentes para ejecutar actos de minería.
En consecuencia una segunda ventaja es que no requiere escandalosos niveles de consumo energético para su funcionamiento.
Es accesible desde cualquier parte del mundo porque no presenta restricciones legales para ejecutar su verificación.
En el PoS no es posible llegar a doblegar la moneda porque en este tipo de protocolo el dinero se mantiene atado a un monedero digital sin circulación.
Las criptodivisas circunscritas a este tipo de protocolo mantienen su cotización equilibrada gracias a la relación existente entre cada nodo y las comisiones recibidas por transacción sin llegar a alterar el índice de monedas en circulación.
En el protocolo por PoS los niveles de seguridad se ven incrementados por la forma de participación que exige una inversión inicial, con lo que alcanzar el nivel de 51% necesario para luego lanzar un ataque al sistema resultaría contraproducente para el atacante que finalmente terminaría en una perdida mayor de lo que potencialmente podría lograr al concretar su fraude.
Por último, pero no menos importante es la facilidad de escalabilidad que le da el validar desde diferentes nodos independientes entre ellos.
DESVENTAJAS.-
Exige inversión inicial en criptomonedas y compromiso constante con la red.
Es un sistema bastante elitezco, los pequeños inversores tienen menos posibilidades.
Las recompensas obtenidas son directamente proporcionales a la inversión en la red, de tal manera que quienes más invierten más ganan y más control sobre la red tienen, en consecuencia los usuarios de nivel medio-bajo tienen menos posibilidades de ganar recompensas.
Las participaciones mínimas para optar a la validación tienen un costo elevado.
¿CUÁL ES EL MEJOR EN CUANTO A CAPACIDAD DE ESCALADO?, ¿EJEMPLOS?.-
ESCALABILIDAD.-
Se conoce como escalabilidad al volumen de transacciones que pueden llevarse a cabo desde un sistema “blockchain” para responder a las demandas de uso en un determinado lapso de tiempo, lo que va a depender del tamaño de cada bloque y su capacidad de contener el registro de las operaciones.
Siendo Bitcoin la principal muestra de PoW, y es sabido que su capacidad es de 7 transacciones por segundo, es evidente la baja escalabilidad de este protocolo, no obstante esa característica redunda en el mayor nivel de seguridad que ofrece a sus usuarios.
Contrariamente, la mayor escalabilidad es una de las características bandera al revisar el protocolo PoS, en este aspecto concreto es notoria la ventaja sobre PoW Tal situación se debe a que PoS no lleva a cabo cómputos intensivos que consuman mucho tiempo, sino que cuenta con diferentes bases de datos independientes entre sí, de tal manera que pueden validarse muchas transacciones a la vez desde diversos nodos.
La velocidad/escalabilidad es una de las banderas de liderazgo que muestran con orgullo las blockchain circunscritas al protocolo PoS, sobre todo porque son el entorno más efectivo cuando se trata de sistemas de pago al menudeo que deben procesar un elevado número de transacciones por segundo.
Partiendo de lo expuesto en el párrafo anterior, considero importante mencionar que el aspecto escalabilidad es una de las mayores razones que juegan en contra de las redes circunscritas al protocolo PoW, lo cual queda definido por la clara relación entre el aumento de mineros y en consecuencia las recompensas por trabajo efectuado, de tal manera que a largo plazo causará un efecto negativo que se traduce en inseguridad y baja cotización de la moneda.
En esta medida empieza a verse al protocolo PoS como un modelo idóneo para proyectar hacia el futuro la utilización de las blockchain que la adopten.
EJEMPLOS DE PoW y PoS.-
Después de referir a Bitcoin con sus 7 transacciones por segundo, cito a continuación como ejemplo de escalabilidad en el protocolo PoW las siguientes:
Ethereum que actualmente ostenta la reputación de ser la segunda blockchain más popular detrás de Bitcoin, con una escalabilidad máxima que ronda en promedio las 20 transacciones por segundo, eso mientras se habìa mantenido anclada a PoW.
Litecoin a la cual se le refiere una capacidad de procesamiento con un máximo de 56 transacciones por segundo.
En cuanto a la escalabilidad en las cadenas de bloques afectas al protocolo PoS, cualquiera de ellas supera la escalabilidad de las blockchain sujetas a PoW, no obstante cito como ejemplo a Atom, el token de la red Cosmos cuyas transacciones son prácticamente a la velocidad del sonido, lo que entendemos como inmediatas.
A MANERA DE CONCLUSIÓN.-
Los protocolos de consenso PoW y el PoS establecen los parámetros que rigen la validación de las transacciones realizadas y almacenadas en los distintos bloques que conforman cada blockchain, cada cual posee características que le dan identidad financiera a las diversas monedas que se forjan desde cada bloque, en uno por el acto conocido como minería y el el otro a través de la validación en nodos aleatorios elegidos según el nivel de participación.
Las diferencias entre ambos protocolos se establecen en relación a sus niveles de descentralización, seguridad, escalabilidad, impacto ambiental, costos y popularidad, las cuales son características que van a determinar su nivel de aceptación en el mundo financiero de la cambiante sociedad actual.
Les dejo mi saludo agradecdo a todos los que se han detenido a leerme y de manera especial al profesor @sapwood por su clara y sencilla explicación que me ha permitido apropiarme de nuevos conocimientos relativos a este novedoso mundo de las criptomonedas.
Gracias.
Hello @nrvan28,
Thank you for taking interest in the 4th Task of the Beginners’ class. Your grades are as follows:
Feedback and Suggestions
Good job on this topic. You have properly explored it.
Some parts and statements still need to be clearer. Try using simpler statements.
Also you can improve on your markdown use so your points would be easier to spot.
Thanks again as we anticipate your participation in the next class.
Gracias profe @awesononso, estoy feliz.