PoW Vs. PoS - diferencias, ventajas e inconvenientes

Rubén Colomer, 25 febrero 2021

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Tanto PoW (Proof of Work) como PoS (Proof of Stake) son mecanismos de consenso que son necesarios para confirmar las transacciones que tienen lugar en una blockchain.

Historia

Cuando Satoshi Nakamoto estaba diseñando la primera criptodivisa de la historia, el Bitcoin, tuvo que encontrar una manera de que las transacciones fueran verificadas sin necesidad de utilizar a un tercero (escrow o depositario). Esto lo consiguió cuando creó el sistema Proof of Work.

Esencialmente, el PoW o Prueba de Trabajo se utiliza para determinar cómo puede la red estar segura de que la transacción es válida y que alguien no está intentando hacer cosas malas, como gastar los mismos fondos dos veces.

La Prueba de Trabajo se basa en unas fórmulas matemáticas avanzadas que se llama “criptografía”. Esta es la razón por la que las monedas digitales como Bitcoin y Ethereum se llaman “criptomonedas”.

La criptografía utiliza ecuaciones matemáticas tan difíciles que solo los ordenadores más potentes pueden resolverlas. Ninguna ecuación es igual, lo que significa que una vez resuelta, la red sabe que la transacción es auténtica.

Muchas otras blockchains copiaron el código original de Bitcoin y como tal, también utilizan el modelo PoW. Aunque el PoW es un invento asombroso, está lejos de ser perfecto. Necesita ordenadores potentes que consumen mucha energía y el número de transacciones que puede procesar al mismo tiempo es limitado.

Como resultado, se han creado otros mecanismos de consenso, siendo uno de los más populares el modelo Proof of Stake. El PoS fue creado por en 2012 por los desarrolladores Scott Nadal y Sunny King. En el momento de su lanzamiento, los fundadores argumentaron que Bitcoin y su modelo Proof of Work requerían el equivalente a 150.000 dólares de coste eléctrico diario. Desde entonces, esta cifra ha aumentado a millones de dólares diarios…

En cualquier caso, el primer proyecto de blockchain que utilizó el modelo Proof of Stake fue Peercoin. Los beneficios iniciales incluyen un sistema de minería más justo y equitativo, transacciones más escalables y una menor dependencia de la electricidad.

En estos momentos, la segunda criptomoneda más popular del mundo, Ethereum, está intentando pasar de un sistema PoW al sistema PoS. La fecha de Proof of Stake de Ethereum aún no ha sido confirmada, sin embargo, el equipo está trabajando duro para llegar allí lo más rápido posible.

Adopción: PoW Vs. PoS

En la red de Bitcoin, la más popular del mundo, cada vez que se envía una transacción, la red tarda unos 10 minutos en confirmarla. Además, la cadena de bloques de Bitcoin solo puede gestionar unas 7 transacciones por segundo.

Esto ha llevado a que las comisiones de las transacciones aumenten significativamente desde que el proyecto comenzó en 2009. Por ejemplo, las tarifas de Bitcoin costaban inicialmente una fracción de un céntimo, lo que hacía que la red fuera útil para transferir pequeñas cantidades. Sin embargo, como se puede ver en el siguiente gráfico, el coste de las transacciones ha superado en varias ocasiones los 30 dólares. Unas comisiones brutales superiores a las de las transferencias internacionales y que hace que enviar poca cantidad de dinero en bitcoin no salga rentable.

Coste de las transacciones de bitcoins

La segunda criptomoneda más popular del mundo, Ethereum, también utiliza Proof of Work. Curiosamente, los desarrolladores hicieron algunos cambios en el código original, lo que permitió a la red procesar las transacciones en solo 16 segundos. Aunque no es el más rápido de la industria, es significativamente más rápido que los 10 minutos que tarda Bitcoin.

Sin embargo, los problemas de escalabilidad que el Proof of Work ha causado a Bitcoin también son un problema para Ethereum. La cantidad máxima de transacciones que puede procesar el blockchain de Ethereum es de 15 TPS, que de nuevo, es muy inferior a las necesidades de la red. Sin embargo, aunque la fecha del Proof of Stake de Ethereum aún no es oficial, se espera que aumente este número a miles por segundo.

Otras blockchains populares con Proof of Work son Bitcoin Cash y Litecoin.

Por otro lado, algunas criptodivisas realmente populares utilizan ahora Proof of Stake. Una de ellas es Dash, que permite a los usuarios enviar y recibir fondos en solo un par de segundos.

Proof of Work ¿Cómo se verifican las transacciones?

Como puedes imaginar, miles de personas utilizan Bitcoin, Ethereum y otras cadenas de bloques que utilizan el modelo de Prueba de Trabajo. En mi ejemplo a continuación, voy a utilizar Bitcoin, sin embargo, el proceso es el mismo en todas las blockchains PoW.

He mencionado antes que las transacciones de Bitcoin tardan 10 minutos antes de ser confirmadas como válidas. Pues bien, en cada intervalo de 10 minutos se crea un nuevo bloque.

Cada bloque contiene diferentes transacciones dentro de él, que deben ser verificadas independientemente. Para que la red Bitcoin logre esto sin un tercero, alguien debe usar su poder de cómputo para resolver un algoritmo criptográfico, también conocido como PoW.

Una vez que se consigue esto, no solo se marca la transacción como válida, sino que también se añade a la blockchain para que todo el mundo pueda verla.

¿Y por qué la gente compra ordenadores y gasta electricidad para resolver el problema criptográfico? La respuesta simple es que la gente es recompensada con bitcoins por sus esfuerzos. Es importante remarcar que no todo el mundo recibe una recompensa. Miles de dispositivos individuales compiten para ser los primeros en resolver el algoritmo criptográfico. El que llega primero, gana la recompensa. Por eso, los que tienen los dispositivos de hardware más potentes y caros siempre tendrán la mayor oportunidad de ganar la recompensa.

Siguiendo con el tema, debido a la forma en que está creado el rompecabezas criptográfico, la única forma en que se puede resolver es mediante el uso de la prueba o el error.

Proof of Stake: ¿Cómo se verifican las transacciones?

El modelo Proof of Stake utiliza un proceso diferente para confirmar las transacciones y alcanzar el consenso. El sistema sigue utilizando un algoritmo criptográfico, pero el objetivo del mecanismo es diferente.

Mientras que Proof of Work recompensa a su minero por resolver ecuaciones complejas, en Proof of Stake, el individuo que crea el siguiente bloque se basa en cuánto ha “apostado”. Para simplificar las cosas, la apuesta se basa en el número de monedas que la persona (o representante) tiene para el blockchain concreto que está intentando minar.

Sin embargo, técnicamente hablando, los individuos no están minando. En su lugar, se les llama “forgers”, porque no hay recompensa por cada bloque. Mientras que Bitcoin otorga una recompensa de bloque cada vez que se verifica un nuevo bloque, los que contribuyen al sistema Proof of Stake ganan la tarifa de la transacción.

Por tanto, para tener la oportunidad de validar las transacciones, el usuario debe poner sus monedas en un monedero específico. Este monedero congela las monedas, lo que significa que se están utilizando como staking para hacer funcionar la red. La mayoría de las blockchains de Proofs of Stake tienen un requisito mínimo de monedas necesarias para empezar a hacer staking, lo que por supuesto requiere una gran inversión inicial.

Por ejemplo, para validar las transacciones de la red Dash, se requiere apostar y congelar un mínimo de 1.000 monedas Dash.

No obstante, suponiendo que hayas apostado el mínimo requerido, tus posibilidades de ganar la recompensa (tasas de transacción) están vinculadas al porcentaje total de monedas que poseas. Por ejemplo, posees el 1% de las monedas totales en circulación y las apuestas, tendrás el 1% de posibilidades de ganar cada recompensa.

La teoría más importante que apoya el mecanismo de consenso Proof of Stake es que los que apuestan van a querer ayudar a mantener la red segura haciendo las cosas correctamente. Si alguien intentara piratear la red o procesar transacciones maliciosas, perdería toda su participación. Por eso el modelo funciona tan bien. Cuanto más se apuesta, más se gana. Pero al mismo tiempo, más pierdes si vas en contra del sistema.

¿Por qué es mejor PoS que PoW?

Descentralización

Las blockchains Proof of Work recompensan a la gente que dispone de hardware más potente, por lo que la gente con más dinero tiene más opciones de ganar la recompensa lo que ha provocado que las organizaciones centralizadas compren miles de dispositivos (conocidos como ASIC) que generan la mayor potencia de minado. Este tipo de operación se conoce como “pool de minería” y permite a la gente “juntar” sus recursos para tener la mayor oportunidad de resolver la suma criptográfica en primer lugar.

En consecuencia, solo cuatro pools de minería (de los cuales la mayoría están ubicados en China, donde la electricidad es barata) controlan más del 50% de la potencia minera total de Bitcoin.

Este es un sistema injusto, ya que significa que la persona promedio no tiene ninguna posibilidad de ganar la recompensa de la minería. Aquí es donde Proof of Stake es diferente. Este modelo evita que grupos de personas unan fuerzas para dominar la red solo para obtener beneficios. En su lugar, aquellos que contribuyen a la red congelando sus monedas son recompensados proporcionalmente a la cantidad que han invertido.

Consumo de Electricidad

La cantidad total de electricidad requerida para mantener la red Bitcoin funcional es más que la cantidad de electricidad utilizada por todo Argentina. Esto no solo es malo para el medio ambiente, sino que también ralentiza el ritmo de adopción de las criptomonedas en el mundo real. Esto se debe a que las facturas de electricidad deben pagarse con moneda fiduciaria.

Por otro lado, Proof of Stake no necesita sumas muy complejas para ser resueltas, lo que significa que los costes de electricidad para verificar las transacciones son sustancialmente menores.

Ataque del 51%

Un ataque del 51% se utiliza para describir el desafortunado caso de que un grupo o una sola persona gane más del 50% del poder de minería total. Si esto ocurriera en una blockchain PoW como Bitcoin, permitiría a esta persona realizar cambios en un bloque concreto. Si esta persona fuera un criminal, podría alterar el bloque para su beneficio.

Un ejemplo reciente de un ataque del 51% se produjo contra la blockchain de Verge, lo que permitió al pirata informático llevarse 35 millones de monedas XVG. En el momento del ataque, esto equivalía a un valor real de 1,75 millones de dólares.

Cuando se utiliza un mecanismo de consenso Proof of Stake, no tendría sentido financiero intentar realizar un ataque del 51%. Para lograrlo, el actor malvado tendría que apostar al menos el 51% de la cantidad total de criptodivisas en circulación. La única forma en que podrían hacerlo es comprando las monedas en el mercado abierto.

Si decidieran comprar una cantidad tan importante, el valor de la moneda en el mundo real aumentaría por el camino. Como resultado, acabarían gastando mucho más de lo que podrían ganar con el ataque. No solo esto, sino que una vez que el resto de la red se diera cuenta de lo que había sucedido, el individuo perdería todas sus apuestas.

¿Desventajas del modelo Proof of Stake?

Por supuesto, el PoS tampoco es perfecto y ayuda a los ricos a hacerse más ricos. Esto se debe a que cuantas más monedas puedas comprar, más monedas podrás apostar y ganar.

Si tienes suficiente dinero para cumplir con el requisito de apuesta mínima (que la mayoría de la gente no tiene), entonces puedes garantizarte un muy buen rendimiento de tu inversión. Sin embargo, esto no difiere prácticamente del mecanismo de consenso Proof of Work, por el que los mineros ricos pueden simplemente comprar miles de dispositivos ASIC.

La segunda preocupación que algunas personas tienen sobre Proof of Stake es que permite a la gente verificar las transacciones en múltiples cadenas, algo que Proof of Work no hace. La razón por la que esto podría ser un problema es que podría permitir a un hacker realizar un ataque de doble gasto.

Esto es cuando alguien transfiere fondos a otra persona, pero antes de que se confirme la transacción, consigue gastar los fondos de nuevo. En circunstancias normales, este intento se impediría cuando todos los demás mineros de la red lo vieran. Además, como Proof of Work solo permite minar en una cadena, la cadena deshonesta sería simplemente rechazada.

Por otro lado, en un modelo Proof of Stake, a los falsificadores no les cuesta nada minar en varias cadenas, lo que posiblemente permita a alguien realizar con éxito un doble gasto y para ello los desarrolladores implementan medidas más complejas.

Fuentes

  1. sciencedirect.com
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