¿Cuál es la diferencia entre PoW & PoS? ¿Ventajas y desventajas? ¿Cuál es mejor en el escalado de la capacidad? ¿Ejemplos?

     ¡Saludos, comunidad de Steemit! Siguiendo el orden del contenido que he estado publicando, continuaré con la tarea fija n°4 del nivel de principiantes de Steemit Cryptoacademy. Como muchos de ustedes ya sabrán, la intención de esta publicación es, por una parte, cumplir con la tarea asignada por el profesor @sapwood en su publicación, y por otra, hacer un esfuerzo en aporta y expandir el conocimiento ya aportado por el profesor, específicamente en los puntos que he escogido para desarrollar (la asignación número 1 que el profesor colocó, la cual está escrito al principio de esta publicación).

     Muchas gracias profesor @sapwood por compartir su conocimiento y por el aprendizaje que obtuve gracias a su conferencia. Espero que esta publicación funcione también como aporte a lo que usted excelentemente ya ha expuesto y los lectores pueda profundizar aún más en los temas que usted ha enseñado.

     Una cadena de bloques o blockchain es una red de nodos interconectados que en conjunto trabajan para crear y validar bloques (los cuales contienen la información de la red), siendo esto realizado mediante el consenso de las partes intervinientes, es decir, de los nodos. El Protocolo de Consenso es el mecanismo mediante el cual se determina la manera en que los nodos realizan el acuerdo entre sí para crear y validar los bloques que serán agregados a la cadena. Estos han sido diseñados para asegurarse de que no existan bloques con información errada o duplicada o que algún actor malicioso sea capaz de hacer cambios ilegítimos en algún bloque. Existen tipos de Protocolos de Consenso pero en el caso particular de esta publicación solo abarcaré dos de los más importantes:

Proof of Work

     Fue el primer protocolo en ser aplicado con éxito en el mundo de las criptomonedas. Desde un punto de vista histórico, la concepción del funcionamiento del protocolo puede remontarse hasta 1993 (fue evolucionando desde entonces) pero fue introducido por Satoshi Nakamoto (un seudónimo utilizado por el creador o grupo creadores de bitcoin para ocultar sus identidades) en la primera blockchain, la de Bitcoin, y desde entonces ha sido utilizado por múltiples criptomonedas*. De forma muy resumida, este protocolo funciona utilizando la capacidad de procesamiento del equipo informático que posee cada uno de los nodos para hacer el trabajo de creación y verificación de los bloques. Para cada nuevo bloque construido debe resolver un problema criptográfico complejo, pero para hacerlo el protocolo dictamina que los nodos deben competir para resolver dicho problema; al nodo que lo consiga se le da un incentivo económico (después de ser verificado el bloque). Posterior a esto, los otros nodos deben verificar que el problema criptográfico haya sido resuelto sin problemas y que no haya ninguna irregularidad tras la creación del bloque. Todo este proceso da como resultado la creación del bloque, su asignación la cadena y la generación de nuevas criptomonedas que recibirá el nodo como recompensa. A este proceso se le llama minería y a los nodos que hacen este trabajo se les llaman mineros. El nombre del protocolo en español se traduce como Prueba de Trabajo, se llama así porque el problema criptográfico está hecho a propósito para que los mineros deban esforzarse en resolverlo, lo que implica gran capacidad de procesamiento computacional, y por ende, de energía, con esto se evita que se cree doble gasto o se modifiquen los datos de la red (para hacer cualquiera de estos se debe gastar energía, además que el consenso no lo permitiría);también este protocolo hace que los ataques para controlar gran parte de los nodos sean muy costosos.

Proof of Stake

     Si en el protocolo PoW los bloques son agregados a la cadena por los mineros, los cuales utilizan equipos informáticos potentes, en el protocolo Proof of Stake (PoS) los nodos crean bloques utilizando su participación o stake. Aquellos nodos que se les permita validar transacciones y forjan el bloque se le llaman validadores, también algunos se refieren a ellos como forjadores (porque hacen el trabajo de forjar bloques). El protocolo está diseñado para que los participantes que serán validadores sean escogidos de forma aleatoria, sin embargo un participante tiene mayor posibilidades de ser escogido si cumple con ciertos criterios, y esto depende de cada Blockchain en particular, sin embargo el criterio por excelencia es que su probabilidad de ser escogido para validar un bloque aumenta según la cantidad de dinero que tenga retenido. Aquellos que tengan mayor reserva de monedas, tienen mayor probabilidades de ser elegidos. A los elegidos se les otorga el derecho de validar las transacciones y forjar nuevos bloques, permitiéndoles ganar lo que se le domina la tarifa de transacción. Este protocolo prescinde por completo de potentes equipos informáticos, por lo que el coste energético es mucho menor. Proof of Stake se traduce en español como Prueba de Participación, no obstante la palabra "Stake" también se puede traducir como apuesta: lo que puede entenderse de esto es que, con este protocolo, los nodos "apuestan" acumulando dinero en un intento de ser escogidos como validadores. El resto de nodos que participan en la red tienen el deber de verificar y aprobar el bloque, siguiendo un set de reglas. Si el validador forjó un bloque fraudulento, se le castiga, y esto depende del blockchain: en algunos puede perder todo el dinero, en otros simplemente se les multa, esto está hecho para evitar fraudes en la blockchain. Una de las razones por la que se creó este protocolo fue por la falta de escalabilidad y velocidad del protocolo PoW: a diferencia de la minería en este último, que agrega alto nivel de latencia en la construcción de los bloques, las verificaciones se hace por nodos con grandes reservas de monedas, lo que permite que se hagan rápidamente.

      El protocolo Proof of Stakefue creado por el reconocido programador Sunny King (concebido en 2011 y lanzado en 2012), el cual lo hizo pensando en solventar lo que se considera son problemas dentro del protocolo PoW, lo que, desde su inicio, PoS se hizo pensando en diferenciarse del protocolo PoW. Lo que se planteó solventar con PoS son:

1. La falta de escalabilidad y velocidad en PoW

2. El alto consumo energético del proceso de minería en PoW

3. La descentralización de la red

4. Disminuir el incentivo para los ataques de 51%

     Entonces, desde su salida, PoS es un protocolo que muestra diferencias importantes con el protocolo PoW. Veamos en el siguiente cuadro comparativo cuáles son estas diferencias:

Ventajas:

• El protocolo es de alta seguridad. Al estar la red está formada por miles de mineros, la seguridad se es alta debido a que será muy difícil atacar la red. La red con protocolo PoW será más segura mientras mayor sea la cantidad de mineros.

• Este protocolo a demostrado ser eficiente y seguro a través del tiempo. Las principales criptomonedas han usado este protocolo sin inconvenientes

• Su implementación el la blockchain es sumamente sencilla, en términos de algoritmo, aunado al fácil mantenimiento del software que lo ejecuta.

• Debido al esfuerzo que deben hacer los mineros para crear el bloque, el fraude es difícil y costoso de realizar, disminuyendo cualquier incentivo para hacerlo, además que el consenso no lo permitiría.

• Unido al punto anterior, el costo elevado del poder de cómputo hace que el ataque de 51% sea, en la práctica, inviable.

• El protocolo está diseñado para adaptarse fácilmente a los requerimientos del hardware. Se adapta fácilmente a la tecnología, lo que significa que cualquier avance tecnológico del hardware no significa ningún problema para el minado.

• Es posible participar en fondos de minado para conseguir mayor probabilidad de minar con éxito y obtener un porcentaje de las recompensas.

• Posee gran resistencia a ataques de Denegación de Servicios.

Desventajas

• La desventaja más importante es el alto coste de energía eléctrica que se implementa para el elevado trabajo computacional que deben realizar los mineros. Incluso se habla de países "no aptos para la minería", debido al elevado coste de la energía eléctrica en dichos países.

• La implementación de grandes cantidades de energía eléctrica produce un serio impacto ambiental.

• Los equipos informáticos deben ser de alta capacidad de procesamiento; estos tienden a ser muy costosos para una persona común que quiera participar en el minado. Además, muchos de ellos están diseñados para formar parte de las denominadas granjas de minería, las cuales requieren de una alta inversión.

• Le hecho de que el equipo utilizado para minar sea costoso pone en clara desventaja a las personas que quieren participar del minado: aquellos que poseen gran capital para invertir en los equipos (y puedan pagar los costes eléctricos) tendrán mayor éxito al competir en la minería que los que no cuenten con mucho capital.

• El hecho anterior da pie a que el poder de cómputo de la red quede concentrado en aquellos que tienen más alta capacidad de procesamiento, limitando la descentralización de la red, generando la posibilidad de que la minería quede en pocas manos.

Ventajas de desventajas de Proof of Stake

Ventajas:

• Una de sus más grandes características es que ofrece mayor escalabilidad. Como este protocolo no necesita de ningún trabajo computacional exhaustivo, la verificación de las transacciones es más rápida.

• Sus partidarios defienden que el riesgo a un ataque de 51% es menor en este protocolo. Según estos, el atacante necesitaría invertir mucho dinero y estar dispuestos a perderlo, algo que lo hace inviable.

• Este protocolo hace que la red sea más amigable con el medio ambiente porque no necesita gran cantidad de energía eléctrica para ponerse en funcionamiento.

• No está basado en el poder de cómputo, por lo que un nodo no necesita equipos con alta capacidad de procesamiento para participar.

• A demostrado ser seguro debido a su concepto de participación y el hecho de que se necesite acumular dinero para aumentar la participación del nodo amplifica la seguridad de la red: aquellos que hagan fraude pueden perder el dinero acumulado.

• Sus partidarios aseguran que este protocolo se basa en un concepto más democrático del gestionamiento de la red: los validadores son escogidos al azar (siempre y cuando cumpla con la cuota de participación), estos proponen bloques para ser agregados a la cadena y el resto de nodos deciden si el bloque se agrega o no a través de un consenso.

• El hecho de que los participantes estén obligados a comprar más monedas nativas para aumentar su probabilidad de ser escogidos hace que el precio de la moneda experimente una presión hacia el alza (más compradores buscando vendedores).

Desventajas

• El hecho de que se deba mantener el dinero acumulado dificulta el comercio con las mismas.

• Aquellas personas que poseen mayor cantidad de dinero acumulado tienen mayores posibilidades de ser escogido: esto ponen en desventaja a aquellos que no poseen tantos recursos económicos.

• El protocolo da prioridad a aquellos que tienen mayor dinero acumulado al momento de hacer la elección: para los detractores de este protocolo, esto podría generar una limitante para la descentralización de la red, ya que aquellos con más dinero serán mayormente los escogidos.

• Existe la posibilidad de perder los fondos por ataques maliciosos debido a que este protocolo demanda que los usuarios posean la sus billeteras abiertas y conectadas a internet.

     Cuando se habla de escalabilidad en el mundo de las criptomonedas, se hace referencia a la capacidad que posee la red de procesar la cantidad de operaciones y/o transacciones que hacen los usuarios en un determinado período de tiempo. Esto se está determinado por varios factores, nombraré algunos de los más importantes sin profundizar en ellos:

1. El tamaño de los bloques en la blockchain.

2. Masificación de uso.

3. Dificultad para crear bloques en la blockchain.

     Para el protocolo Proof of Work, la escalabilidad no es uno de sus puntos fuertes; de hecho, es uno de sus problemas. Los defensores de este protocolo afirman que es necesario sacrificar la velocidad para mayor seguridad. Como ya dije antes, este protocolo tiene como característica que a los nodos se les obliga a realizar un esfuerzo extra en la creación de los bloques. Ellos deben resolver el problema criptográfico, lo que hace que crear y agregar bloques a la cadena sea un proceso lento. Por ejemplo, la red Bitcoin procesa apenas 7 transacciones por segundo y un bloque nuevo se genera cada 10 minutos, esto es bastante lento si lo comparamos con monedas que utilizan protocolos tipo PoS o DPoS, como Tron, el cual procesa 2000 transacciones por segundo y crea 20 bloques por minuto, una diferencia abismal en lo que a velocidad se refiere. Lo realmente bueno de este protocolo es que, gracias al esfuerzo extra, la seguridad es alta. Hasta ahora nadie ha burlado la red Bitcoin, pero para algunos el sacrificio es demasiado alto.

     Muchas personas han afirmado que la falta de escalabilidad en Proof of Work es un problema importante. Proof of Stake fue diseñado, en un principio, para resolver dicho problema: al no necesitar un esfuerzo computacional extra, las transacciones pueden procesarse mucho más rápidamente. El problema de seguridad se resuelve mediante su sistema de participación: el protocolo escoge aleatoriamente quién construye el bloque y el resto de participantes deben verificarlo y confirmarlo. El esfuerzo extra que se necesitaba en Proof of Work se reemplaza por un esfuerzo económico: aquellos con más dinero acumulado son los que tienen mayor probabilidad de ser escogidos. Esto hace muy difícil para una sola persona controlar la red (ataque de 51%) por la cantidad de dinero que tendría que invertir. El esfuerzo económico también está hecho para evitar fraudes: aquellos nodos que forjen bloques fraudulentos pueden perder todo su dinero acumulado o parte de él, de esta forma el protocolo PoS soluciona los problemas de escalabilidad implícitos en PoW al mismo tiempo que crea un sistema que mantiene la seguridad en niveles altos.

     Los protocolos de consenso están ligados a las redes Blockchain y su funcionamiento. Cada protocolo dictamina cómo se deben crear los bloques y los mecanismos a utilizar para ello. Los dos protocolos visto aquí son los más comunes y utilizados para las monedas más conocidas e intercambiadas en el mercado de criptomonedas. Conocer cómo y para qué se utilizan, sus funciones, ventajas y desventajas resulta útil para saber cómo trabaja una criptomoneda en particular y cómo nosotros, si queremos participar en la red de alguna de ellas, podemos formar parte, según el protocolo que posee. He aprendido mucho en esta conferencia, agradezco de nuevo al profesor @sapwood por enseñarnos tan importantes temas, necesarios para seguir aprendiendo sobre este mundo de las criptomonedas. Si existe algún error en la exposición de los conceptos que realicé en mi publicación por favor indíquemelos, estaré atento a sus correcciones, ¡muchas gracias!