Este es el primero de dos artículos que proporcionan una inmersión más profunda en el debate eterno entre los algoritmos de consenso de Prueba de Estaca (PoS) y Prueba de Trabajo (PoW). Esta parte se centrará en lo básico, mientras que también se discutirá el tema de la concentración de la riqueza y la desigualdad, que a menudo está en el centro de cualquier argumento comunitario.
Bitcoin (BTC) y muchas de las criptomonedas originales nacieron como sistemas PoW puros.
La prueba de estaca fue pionera por primera vez en 2013 por Peercoin, un proyecto que existe hasta el día de hoy.
La contribución de Peercoin a la popularidad de PoS probablemente sea eclipsada por Ethereum (ETH) y su objetivo de transición de PoW, que ha resultado ser un viaje muy largo. Proyectos como Cardano (ADA) evitaron PoW por completo, decidiendo sobre PoS después de usar un enfoque formal para evaluar los mecanismos de consenso.
Las comunidades de Bitcoin y Monero (XMR) siguen siendo algunos de los defensores más firmes de la minería y la Prueba de trabajo.
¿Qué es un algoritmo de consenso?
En cualquier blockchain, el algoritmo de consenso está diseñado para resolver el problema de la confianza entre los participantes de una red. Utilizado para pagos, el algoritmo de consenso es la pieza final en el complejo rompecabezas criptográfico que hace que la criptomoneda funcione.
Las características básicas de una transacción, como la propiedad y la cantidad, son fáciles de verificar con la ayuda de la criptografía de clave pública, que funciona a través de propiedades matemáticas fundamentales.
Existen algoritmos de consenso para mitigar el ataque de "doble gasto", donde un actor malicioso puede gastar la misma moneda dos veces (o cualquier número de veces). Resolver este problema requiere una decisión deliberada sobre cuál de los dos gastos es válido
No hay soluciones puramente matemáticas para este problema. En cambio, los algoritmos de consenso utilizan una combinación de criptografía e incentivos económicos para mantener una red funcional.
El consenso de Bitcoin se basa en una regla simple: la cadena de bloques más larga es la única válida. El sistema luego se denominó Consenso de Nakamoto, en honor al fundador anónimo de Bitcoin.
Para que el concepto funcione, agregar bloques a cada cadena debe ser relativamente difícil. Aquí es donde entran en juego la Prueba de trabajo y la minería. Cada bloque está asegurado a través de técnicas criptográficas que requieren que los mineros comprometan la potencia informática para agregar bloques.
Como la potencia informática es directamente proporcional al uso de electricidad, Bitcoin está asegurado directamente por una cantidad física fundamental: la energía.
Según la Prueba de participación, la red se asegura a sí misma mediante el compromiso de una participación: una cierta cantidad de capital en forma de tokens propios de la red. Su seguridad debe derivarse directamente del valor económico percibido de la red, lo caro que es comprar una participación mayoritaria.
Pero las redes PoW también tienen una estrecha correlación entre el valor económico y la seguridad. Los mineros reciben monedas como recompensa, lo que significa que cuanto mayor es el valor de la moneda, más dinero ganan.
Los nuevos mineros tienen incentivos para agregar más hardware y gastar más energía para recibir su parte de las recompensas, lo que aumenta la seguridad. Con el tiempo, las ganancias de cada minero individual tienden a un equilibrio económico dictado por los precios de la electricidad.
Como consecuencia, la cantidad de electricidad dedicada a la minería depende de la tasa de emisión de la moneda y la capitalización de mercado, mientras que está en gran medida desconectada del rendimiento o la actividad de la red. Muchos defensores de PoS ven esto como el mayor problema de PoW.
El problema de la energía
Cointelegraph habló con Aggelos Kiayias, el científico jefe de IOHK, una de las entidades detrás de Cardano, para conocer más sobre su decisión de usar PoS. Ella dijo:
“Los aspectos de costos y consumo de energía de las cadenas de bloques de Prueba de trabajo fueron definitivamente una consideración. Parecía natural pensar: "¿es posible obtener un protocolo que tenga un tipo similar de perfil con, por ejemplo, la cadena de bloques de Bitcoin, pero de alguna manera no tiene el mismo gasto de energía?"
El consumo de electricidad de la minería de Bitcoin es significativo, con lo último estimar desde julio de 2019 colocándolo en un valor anualizado de 70 Teravatios hora. Esto está cerca del uso total de electricidad de un pequeño país europeo como Austria, aunque para ponerlo en perspectiva, también es solo el 0.28% de la cifra global.
El impacto ambiental es cuestionado, con un informe de julio de 2019 que estima que el 74% de la minería de Bitcoin se realiza a través de fuentes renovables. Los defensores de PoW en Monero y Bitcoin a menudo discutir que la energía utilizada en la minería no se "desperdicia", ya que es necesario para garantizar la resistencia y la descentralización del algoritmo de consenso.
Jake Wocom-Pyatt, líder del proyecto para Decred, está de acuerdo con las preocupaciones ambientales, pero no cree que PoS sea necesariamente la respuesta. Hablando con Cointelegraph, dijo:
“PoW es de hecho ambientalmente hostil. Sin embargo, debe considerarse que es el primer y más simple sistema de consenso propuesto. Seguramente hay formas de mejorar PoW en el futuro ".
Aunque la Prueba de participación también implica el consumo de energía para el proceso de delegación, en general se acepta que consume mucha menos energía que una solución equivalente de Prueba de trabajo. Sin embargo, muchos argumentan que compromete demasiadas cosas para lograr esto.
Confiando en la historia de PoS
Según Wocom-Pyatt, el PoS puro es reversible, lo que significa que su historia se puede cambiar. Esto es similar a un argumento hecho en un Papel 2015 por Andrew Poelstra, matemático de la empresa de desarrollo de Bitcoin Blockstream.
Poelstra argumentó que es imposible para un usuario confiar en las pruebas de participación para afirmar que un bloque en particular es válido, porque esa participación en sí misma depende de las apuestas anteriores dentro de esa cadena de bloques, que finalmente no se basan en nada. El escribio:
"Debido a que no hay un tiempo universal (y para los nuevos usuarios, no hay un historial universal), no hay forma de diferenciar a los usuarios que" ahora "tienen la moneda de los usuarios que" tenían "la moneda".
El historial de PoW, por el contrario, se puede verificar matemáticamente para que sea correcto y solo se puede falsificar recreando todo su historial de minería. Como señaló Poelstra, los defensores de PoS argumentarán que, siempre que se pueda asegurar el historial a corto plazo, los cambios en los bloques antiguos "contradecirán el historial tal como lo recuerdan los participantes del sistema".
Esto, según él, "cambia el modelo de confianza del de Bitcoin" a uno en el que el consenso se basa en pares siempre en línea. Si bien cree que esto podría funcionar teóricamente, argumenta que dicho modelo de confianza es "vulnerable a la presión legal, los ataques a entidades" confiables "y los ataques a la red", en resumen, es menos resistente a la censura y descentralizado.
Proponentes de PoS de acuerdo que un cierto aspecto de la coordinación y el consenso social extra-protocolo es necesario para mantener su seguridad, pero argumentan que los sistemas de PoW también dependen en última instancia del consenso social.
No hay un ganador claro en esta línea de argumento. Es un debate filosófico que depende de la opinión de cada individuo sobre si confiar activamente en el consenso social es un compromiso aceptable para reducir el uso de electricidad. Quizás es por esta razón que el debate se ha trasladado a otros temas polémicos.
Adquisición de participación vs. adquirir trabajo
La equidad económica es un punto a menudo debatido para ambos tipos de consenso. En línea con el principio de descentralización, ambas partes buscan minimizar problemas como el acceso injusto al ecosistema o la creciente disparidad de riqueza.
La Prueba de participación a menudo se considera un sistema en el que "los ricos se hacen más ricos" debido a la forma en que premia la propiedad del capital. en un Reddit AMA, Representantes de la Fundación Ethereum argumentaron que lo contrario es cierto:
“En ambas bases, la posesión de un activo permite buscar ganancias en ese activo. La diferencia entre los dos es que en PoS, la asignación de capital a ganancias es mucho más directa y justa (es decir, comprar token, bloquear token, realizar tareas, ganar X). Donde en PoW, el mapeo del capital a las ganancias depende en gran medida de factores de protocolo extra ”.
En la red Cardano, Kiayias enfatizó que PoS no hace distinción entre el "dólar del hombre rico" y el "dólar del hombre pobre". Él explicó:
“Los sistemas de Prueba de Trabajo, si los miras, no pueden darte una versión perfectamente igualitaria (de consenso) (…) Mientras que en un sistema de Prueba de Participación, en principio, podrías tener una situación en la que un dólar en el bolsillo de la persona pobre sería igual en fuerza a un dólar en el bolsillo de una persona rica ".
El CEO de Equilibrium, un proyecto que diseña una moneda estable algorítmica en EOS, también estuvo de acuerdo con el argumento de la Fundación Ethereum:
“Apoyo totalmente esta evaluación. Apostar tokens altamente fungibles no crea barreras de entrada y no conduce a ningún tipo de disparidad siempre que los tokens dados sean accesibles en el mercado abierto ".
Comparten la opinión de que la minería aumenta la disparidad de riqueza debido a la acumulación de factores de "protocolo extra". Descuentos a granel, acceso anticipado o incluso exclusivo al nuevo hardware: todo esto hace que la Prueba de trabajo sea inherentemente injusta, según muchos defensores de PoS.
Alejandro De La Torre, vicepresidente de Poolin, actualmente el grupo de minería de Bitcoin más grande, cree exactamente lo contrario: las ventajas de un protocolo adicional hacen que la Prueba de trabajo sea justa. Hablando con Cointelegraph, dijo:
“En mi opinión, la posibilidad de crear un nuevo chip, acelerar el sistema operativo de una plataforma minera, o literalmente cualquier otro descubrimiento que le brinde una ventaja en la minería PoW es esencialmente la razón por la cual PoW es el protocolo 'criptoeconómico' más justo. (…) PoS solo se basa en tener el activo principal; y cuanto más tienes, más ganas. No hay otra manera de mejorar su situación en la minería de PoS, salvo, por supuesto, solo comprar más del activo estacionado subyacente ".
La igualdad de oportunidades es lo que importa
Cointelegraph también habló con Campbell R. Harvey, profesor de negocios internacionales en la Universidad de Duke, para obtener más información sobre el concepto de disparidad económica y cómo se relaciona con los mecanismos de consenso. Resumiendo su posición sobre la brecha de disparidad de riqueza en la economía blockchain, dijo:
“Sí, una crítica de PoS es que los ricos se hacen más ricos. En PoW, es más una operación comercial en la que los mineros no necesitan mantener BTC, ETH, etc. En PoS, es necesario retener ".
Harvey argumenta que los dos sistemas tienen naturalezas económicas diferentes, centrándose en el aspecto de operación comercial de PoW, donde los mineros pueden tener ganancias negativas, quedar sin competencia o fracasar por completo. Él explicó:
"No creo que la minería moderna sea un factor importante para la distribución de la riqueza. De hecho, una gran cantidad de minería se vuelve obsoleta no por la edad sino por las fluctuaciones en los precios de BTC ".
Cuando se le preguntó si los descuentos a granel contribuyen a la disparidad de riqueza, respondió que es un fenómeno económico normal llamado eficiencia de escala. La minería "no es diferente a cualquier otra industria" según él.
Harvey luego explicó que la desigualdad de riqueza generalmente se espera en cualquier sistema de libre mercado debido a la "dotación natural diferencial de habilidad" y la suerte. Él continuó:
“Por lo general, nos centramos en la desigualdad de oportunidades más que en la riqueza. En un mercado libre, cualquier persona con una buena idea debería poder llegar al 1% superior ".
Desde el punto de vista de la oportunidad, los sistemas de prueba de participación son generalmente justos. Harvey señaló el modelo de Prueba de participación delegada (dPoS) como un ejemplo, donde "incluso los pequeños propietarios pueden participar en las recompensas de los mineros delegando parte de su participación".
Sin embargo, los grupos de replanteo y los modelos de delegación generalmente están presentes en cualquier sistema PoS, y también podrían implementarse a través de medidas de protocolo extra, similares a los grupos de minería PoW.
Pero De La Torre argumenta que la igualdad de oportunidades también se aplica a la industria minera ASIC. Él explicó:
"Históricamente, las máquinas duran unos tres o cuatro años antes de quedar obsoletas: interrupción, dificultad demasiado alta, etc. (…) Como estamos viendo ahora, con el final de la poderosa era de S9 (Bitmain), toda la El ciclo de la industria minera comienza de nuevo. Este ciclo es la creación de nuevos mineros, nuevos sistemas operativos (SO), el suministro de electricidad más barata en todo el mundo. Este ciclo también atrae a nuevos participantes que desean aprovechar la minería PoW ".
La minería no es siempre la misma.
Kristy Leigh-Minehan, ex CTO de Genesis Mining y uno de los creadores de ProgPow, cree que muchas de las preocupaciones de igualdad contra PoW están específicamente relacionadas con la minería ASIC. Cuando se utiliza hardware de consumo para minar, su amplia disponibilidad disminuye muchas de las prácticas competitivas supuestamente injustas. Ella explicó:
“Las CPU y GPU tienen cadenas de suministro existentes que se utilizan para distribuir a cientos de miles de personas, todos los días, en todo el mundo. Entonces, cuando construyes un algoritmo de Prueba de trabajo que aprovecha ese hardware, estás aprovechando esa cadena de suministro y ese canal de distribución, en lugar de crear e inventar el tuyo ".
En su opinión, asegurarse de que "Alice y Bob tengan la misma capacidad de ganar una moneda" es crucial para diseñar un algoritmo PoW adecuado. Ella admitió que los mineros siempre tenderán a especializarse y optimizar sus operaciones, por lo que la clave es garantizar que los mineros compitan de manera justa "en el lado de CapEx".
El gasto de capital (CapEx) para ASIC se puede reducir significativamente para jugadores grandes debido a los efectos de escala. Por otro lado, las GPU y otro hardware de consumo son mucho más baratos y más fáciles de obtener para la gente promedio, según Minehan.
La contribución fundamental de PoW
Minehan cree firmemente en la contribución a la actividad de la red de los mineros de GPU, especialmente desde el principio. Ella enfatizó que "los humanos no quieren gastar su dinero fiduciario en dinero mágico de internet". Por otro lado, cree que contribuir con la potencia de la computadora ya es una propuesta mucho más adecuada.
En verdad, el concepto de una oferta inicial de monedas (ICO) es, esencialmente, gastar dinero fiduciario en "dinero mágico de Internet". Pero esto no podría haber sucedido por sí solo: es el resultado del trabajo preliminar establecido por Bitcoin y Ethereum.
El primero legitimó todo el concepto de "dinero mágico de internet". Pasaron más de 17 meses entre Bitcoin bloque génesis en enero de 2009 y la famosa transacción de pizza Bitcoin el 22 de mayo de 2010, la primera en darle a BTC un valor fiduciario.
Ethereum se basó en esto al ser una de las primeras ICO en 2013 y demostrar que el concepto puede funcionar.
La distribución de los Bitcoins iniciales habría sido esencialmente imposible en un entorno de replanteo. Es solo después de que la red se estabilice, argumenta Minehan, que puede ocurrir la transición al replanteo.
Wocom-Pyatt también destacó a PoW como una "fuente de entropía de alta calidad" para garantizar una distribución justa de los tokens. Peercoin también se basó en PoW para la distribución inicial.
Los sistemas son diferentes, no necesariamente mejores o peores.
En conclusión, los debates sobre la igualdad económica de Prueba de participación y Prueba de trabajo son quizás la forma incorrecta de verlo, como sugirió Harvey. Es difícil concluir que un sistema centraliza la riqueza más que el otro.
En la mayoría de los sistemas de PoW, los mineros pueden obtener ventajas injustas sobre otros, pero también pueden fallar y perder toda su inversión sin culpa propia, algo que normalmente es imposible en los sistemas de PoS.
Wocom-Pyatt, cuyo proyecto es un híbrido, resumió que "el PoS puro es sustancialmente diferente del PoW puro".
Argumenta que hibridarlos le permite a Decred beneficiarse de lo mejor de ambos mundos. El lado PoW "funciona bien como un medio para gamificar la marca de tiempo" y así garantizar la inmutabilidad, pero aún se necesita PoS para alinear los incentivos para la gobernanza.
Wocom-Pyatt cree que los intereses de los mineros no están tan fuertemente alineados con la criptomoneda como para los apostadores, lo que conduce a "deficiencias en el contexto de la gobernanza".
La experiencia de Decred puede sugerir que está equivocado debatir PoS en oposición a PoW. La combinación de ambos parece apuntalar cualquier debilidad percibida que puedan tener individualmente, algo que no es aplicable a otros debates de blockchain, como Ethash versus ProgPow.
Pero desde el punto de vista de la gobernanza, la reciente adquisición de intercambio de Steem destacó que quienes controlan los tokens son necesariamente los dueños de esos tokens.
La segunda parte de esta serie presentará un examen en profundidad de cómo funciona la gobernanza en PoS y PoW.