La tecnología Blockchain es un nuevo cambio en el mundo de la información que ha provocado cambios en muchas áreas. Muchas industrias han comenzado a implementar soluciones blockchain en sus aplicaciones y servicios. Se requiere un algoritmo de consenso entre los nodos peer-to-peer en la cadena de bloques para garantizar su correcto funcionamiento.

En este artículo, nos centraremos en los algoritmos de consenso populares para determinar sus funciones y factores que afectan el rendimiento y la seguridad..

 Una breve revisión de los mecanismos de consenso

El mecanismo de consenso es un protocolo que permite a todos los pares de una red llegar a un acuerdo común sobre el estado actual de un libro mayor distribuido. Es importante que los algoritmos consistentes brinden confiabilidad en la red blockchain y establezcan confianza entre socios desconocidos en un entorno informático distribuido. Básicamente, un protocolo de consenso garantiza que cada nuevo bloque agregado a una cadena de bloques es la única versión de la verdad acordada por todos los nodos de la cadena. Los modelos de consenso del blockchain se basan en objetivos específicos, como lograr un acuerdo, cooperación, igualdad de nodos y la participación obligatoria de cada nodo en el proceso de aprobación. Por lo tanto, el algoritmo de consenso tiene como objetivo encontrar un acuerdo común, que sería beneficioso para toda una red..

Los principales tipos de algoritmos de consenso.

Más del 90% del mercado de criptomonedas se basa en tres algoritmos de consenso principales:

  • Prueba de trabajo (PoW)
  • Prueba de participación (PoS)
  • Prueba delegada de participación (DPoS)

No obstante, además de los tres comunes, también revisaremos algunos otros mecanismos. A pesar de que muchos proyectos no los han aceptado, estos mecanismos siguen siendo emocionantes de conocer, ya que podrían jugar un papel fundamental en el futuro..

1. Prueba de trabajo (PoW)

Este algoritmo de consenso se utiliza para seleccionar al minero que generará el siguiente bloque de la cadena. Bitcoin, Litecoin y muchos otros mastodontes de la industria blockchain utilizan PoW como base. La idea principal de este algoritmo es resolver un problema matemático aleatorio complejo generado por la cadena de bloques y proporcionar una solución. Una peculiaridad de este algoritmo es la relativa dificultad para resolver el problema y la facilidad para verificar el resultado. Este acertijo matemático requiere una potencia informática significativa; por lo tanto, el nodo que resuelve el rompecabezas primero agrega el siguiente bloque a la cadena de bloques. PoW tiende a hacer que los ataques a la red sean demasiado costosos y requiere altos costos de electricidad, ya que los mineros consumen energía para calcular el siguiente bloque, mientras brindan servicios de contabilidad y seguridad de la red. Las desventajas de este mecanismo son la escalabilidad limitada y el bajo ancho de banda.

2. Prueba de participación (PoS)

PoS es quizás la alternativa más frecuente a PoW. Incluso Ethereum, la altcoin más grande del universo de las criptomonedas, planea pasar del consenso de PoW a PoS en un futuro cercano. En este tipo de algoritmo de consenso, en lugar de invertir en equipos costosos para resolver acertijos complejos, los validadores invierten sus monedas en la red, bloqueando el movimiento de las mismas (conocido como “staking”). El siguiente paso de todos los validadores es verificar los bloques, especulando sobre el bloque que, en su opinión, debería agregarse a la cadena. Según los bloques reales agregados a la cadena de bloques, todos los validadores reciben una recompensa proporcional a su apuesta y su pila de monedas aumenta en consecuencia. Finalmente, el validador para generar un nuevo bloque se selecciona en función de su participación económica en la red. De esta manera, el algoritmo de PoS alienta a los validadores a lograr un consenso mediante la utilización de un mecanismo de incentivos. Las ventajas de este mecanismo son una mayor escalabilidad a un nivel básico y un potencial ahorro de energía en comparación con PoW. Las desventajas incluyen el riesgo de centralización, que a su vez conduce a un nivel de seguridad más bajo. Peercoin, Lisk, PIVX y otras cadenas de bloques utilizan el algoritmo PoS.

3. Prueba delegada de participación (DPoS)

El mecanismo DPoS es un desarrollo de PoS, pero se ha convertido en un tipo de algoritmo de consenso independiente, basado en sistemas de votación. En lugar de seleccionar al azar nodos individuales para realizar la verificación, los poseedores de tokens usan su participación (participación) para votar sobre un número seleccionado de nodos de confianza que a menudo se denominan delegados. Son responsables de verificar las transacciones y mantener la red. Como resultado, reciben recompensas a cambio de tarifas de transacción. DPoS se puede comparar con una democracia representativa donde los participantes votan por un representante de confianza para proteger la red en su nombre. Los votantes pueden reemplazar a los representantes si actúan en contra de los intereses de la mayoría. El algoritmo DPoS fue inventado por Dan Larimer y se utiliza en proyectos que dirigió inicialmente, como BitShares y EOS. Además, también lo utilizan otras redes, como Tezos y Ark. Las ventajas de DPoS son una alta escalabilidad y una mayor propagación de la inflación (una distribución más uniforme de los tokens recién acuñados entre validadores), y las desventajas son la falta de seguridad y una tendencia hacia la centralización de la red..

4. Prueba de tiempo transcurrido (PoET)

PoET es uno de los algoritmos de consenso más justos que selecciona el siguiente bloque utilizando solo activos honestos. Se usa ampliamente en muchas cadenas de bloques privadas y corporativas, siendo Hyperledger un excelente ejemplo. Este algoritmo proporciona a cada validador de la red una posibilidad real de crear su propio bloque. Todos los nodos están involucrados en el proceso, generando un tiempo de espera aleatorio y durmiendo durante el tiempo especificado. El nodo que se despierta primero genera un nuevo bloque. Los bloques creados se transfieren a la red para que los consideren otros participantes. Luego, el bloque ganador se agrega a la cadena de bloques. Hay comprobaciones adicionales en el algoritmo para evitar que los nodos ganen la elección repetidamente, generando la indicación de temporizador más baja. De todas las ventajas, podemos destacar la alta eficiencia y el bajo consumo de recursos. Al mismo tiempo, las desventajas serían un bajo nivel de seguridad y la dependencia de un tercero que desarrolle un conjunto de instrucciones para el procesador..

5. Prueba de autoridad (PoA)

PoA es un algoritmo de consenso basado en la reputación que aprovecha el valor de la identidad y la reputación de los validadores de bloques. En marzo de 2017, el equipo de desarrollo del protocolo Ethereum dirigido por Gavin Wood propuso PoA como una solución a los ataques de spam en la red de prueba Ropstein Ethereum. PoA es similar a PoS, excepto que los validadores apuestan su reputación en lugar de monedas. Los líderes de la red eligen nodos / validadores de confianza, lo que hace que PoA sea útil únicamente para cadenas de bloques privadas. Es utilizado por VeChain Thor, Microsoft Azure y otros. Las ventajas de dicho algoritmo son la alta velocidad de transacción, la escalabilidad y el costo moderado de mantenimiento de la red. Las desventajas son el rechazo a la descentralización y el posible comportamiento malicioso de los participantes de la red que es casi imposible de prevenir..

6. Prueba de capacidad (PoC)

Los validadores que trabajan con algoritmos de consenso de prueba de capacidad invierten el espacio de su disco duro en lugar de costosos equipos de computación o monedas quemadas. Cuantos más medios controlen los validadores para comprobar el espacio del disco duro, más probabilidades hay de que extraigan el siguiente bloque y reciban una recompensa. Usando almacenamiento en lugar de ASIC, las cadenas de bloques PoC son mucho más eficientes energéticamente. Proyectos como Filecoin, Storj y Burstcoin se basan en PoC. La ventaja aparente de este enfoque es la eficiencia energética, mientras que la desventaja es una seguridad inadecuada debido a la vulnerabilidad a los ataques..

También existen otros algoritmos de consenso, como:

  • Prueba de actividad;
  • Prueba de peso;
  • Prueba de importancia;
  • Prueba de participación;
  • Prueba de Historia;
  • Prueba de participación alquilada;
  • Prueba de quemadura;
  • Tolerancia práctica a fallas bizantinas.

Sin embargo, por el momento, el uso de estos se puede atribuir a casos individuales e innovaciones y puede convertirse en un título para un artículo separado..

Resumamos 

Cada uno de los algoritmos presentados tiene sus fortalezas y debilidades, así como posibles casos de uso. Visto desde esta perspectiva, es razonable suponer que en realidad no compiten entre sí. Es importante elegir uno de ellos según los requisitos de la red empresarial. La implementación de PoW destaca por su seguridad y descentralización. PoW es un excelente mecanismo de consenso para las criptomonedas. Sin embargo, es completamente inapropiado para redes sociales y juegos basados ​​en blockchain. En la creciente industria de blockchain, es esencial continuar la investigación para descubrir nuevas arquitecturas de blockchain. Los nuevos mecanismos de consenso abrirán nuevas opciones para el uso de la tecnología blockchain en general y las criptomonedas en particular.

 

Mike Owergreen Administrator
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