Comparativa entre Proof of Work (PoW) y Proof of Stake (PoS)

Los protocolos PoW y PoS son dos gigantes que están actualmente en constante lucha en la comunidad cripto.

PoW vs PoS: conoce a estos gigantes

Muchos en la comunidad se preguntan: ¿Cuál es el mejor? ¿Qué protocolo tiene mayor futuro? Preguntas que son totalmente entendibles viendo como los gigantes Bitcoin y Ethereum siguen enfrentados con su propia visión y apuesta tecnológica.

Esto nos lleva a tratar de entender qué son estos protocolos, qué ofrecen y cómo pueden cambiar la evolución tecnológica que está siempre presente en el mundo cripto.

¿Qué es PoW o Proof of Work?

El protocolo de Prueba de Trabajo o Proof of Work (PoW) es un protocolo de consenso que funciona bajo el concepto de requerir un trabajo computacionalmente complejo que luego es verificado por la red e incluido en la blockchain que usa este protocolo. Con todo este trabajo se busca impedir que actores maliciosos puedan consumir o atacar la red de forma peligrosa.

En todo caso, el uso de PoW apunta a estrategia asimétrica. Esto quiere decir que cumplir el trabajo requerido por la red es extremadamente complejo (dando mayor seguridad a la red), pero verificar ese trabajo es muy sencillo (permitiendo que el resto de la red pueda servir de árbitro del trabajo de minería).

Fue precisamente esta característica la que llamó la atención de Satoshi Nakamoto a la hora de diseñar Bitcoin. Es por ello que implementó el sistema HashCash (un sistema PoW) en su reconocida criptomoneda.

¿Qué es PoS o Proof of Stake?

La Prueba de Participación o Proof of Stake (PoS) es uno de los dos protocolos de consenso más utilizados en la tecnología blockchain. Su nombre en inglés es Proof of Stake y de allí derivan las siglas PoS con las que se conoce comúnmente. El objetivo de este algoritmo, al igual que en PoW, es crear consenso entre todas las partes que integran la red.

A los nodos que minan en PoS se les llama validadores. La decisión sobre qué nodo ha de validar un bloque se hace de forma aleatoria pero dando mayor probabilidad a quienes cumplan una serie de criterios. Entre estos criterios podemos mencionar la cantidad de moneda reservada y el tiempo de participación en la red, pero pueden definirse otros. Una vez establecidos, se inicia el proceso de selección de nodos de forma aleatoria. Una vez terminado el proceso de selección, los nodos elegidos podrán validar transacciones o crear nuevos bloques.

Esto revela que Proof of Stake es un proceso completamente distinto al conocido protocolo de Prueba de Trabajo (PoW). Donde cada uno de sus nodos realizan un arduo trabajo de cómputo para resolver acertijos criptográficos. Lo que significa que PoW, a diferencia de PoS, necesita de grandes cantidades de energía y equipo especializado para realizar sus operaciones.

En PoS, por el contrario, esto no es necesario. En PoS el proceso es mucho más sencillo y energéticamente amigable. Son estas las razones por la que muchos proyectos blockchain en la actualidad se interesan por este nuevo protocolo. La primera moneda en usar este protocolo fue PeerCoin en el año 2012.

Comparativa entre PoW y PoS

Descentralización

Debido a la naturaleza de su funcionamiento, PoW tiende a la creación de redes de minería más descentralizadas mientras las redes PoS tienden a una mayor centralización, no sólo de acceso (con requisitos económicos bastante altos para acceder) sino también de funcionamiento (con nodos de validación que generalmente dependen de nubes centralizadas

Uso de energía

Las redes PoW usan mucho más energía debido a que requieren de equipos potentes para resolver los acertijos criptográficos de la red mientras las redes PoS son mucho más amigables (en términos directos) a nivel energético, ya que su proceso de validación es mucho menos costoso en este sentido.

Seguridad en la red

La seguridad en redes PoW depende en gran medida del poder minero dentro de la red, la dificultad del algoritmo usado y los parámetros dinámicos de dificultad de la red, un conjunto de elementos que hacen de estas redes muy seguras, en la mayoría de condiciones. Por otro lado, la seguridad en la red PoS depende exclusivamente del buen funcionamiento de los nodos de validación, siendo estos los únicos con verdadero peso sobre la generación de nuevos bloques y su inclusión en la red. El problema en este punto es que los validadores con gran poder pueden tergiversar la gobernanza del protocolo (como paso en LUNA) o simplemente usar su poder económico para torpedear el funcionamiento de otros actores en favor de sus intereses.

Por ejemplo, en PoS es mucho más sencillo realizar ataques del tipo Bribe Attack, ataques de acumulación de monedas, ataques de pre computación, ataques Sybil o denegación de servicios (DoS y DdoS).

Escalabilidad

Las redes PoW presentan grandes retos en la escalabilidad de sus operaciones, requiriendo muchas veces de la construcción de soluciones L2 para solventar este problema mientras las redes PoS tienen mecanismos mucho más flexibles para la escalabilidad, lo que les hace una opción con menores retos técnicos en este sentido.

Subjetividad operativa

El protocolo PoW es un protocolo de consenso objetivo en el que un nuevo nodo puede llegar independientemente al mismo estado actual que el resto de la red basándose únicamente en las reglas del protocolo. Por otro lado, PoS no es un protocolo objetivo. Es débilmente subjetivo, dado que un nodo necesita un estado reciente además de las reglas del protocolo y los mensajes propagados a través del sistema para determinar de forma independiente el estado actual del sistema.

Implementación algorítmica

Los algoritmos y protocolos de consenso basados en PoW son mucho más sencillos de implementar y desarrollar, además de ser menos propensos a errores y por tanto más seguros mientras los algoritmos PoS son más complejos de implementar, por tanto más propensos a fallos o más complicadas de extender su funcionalidades. Ejemplo de esto es el mismo Ethereum cuyo PoS estuvo en desarrollo desde 2018.

Datos curiosos

1. Los sistemas PoS como Ethereum (usando lo que se conoce como consenso Nakamoto) tienen la capacidad de ofrecer resistencia a ataques de 50% para PoS. Esto significa que se necesita el 50% de toda la riqueza de la red para poder atacarla. Por otro lado, redes como Algorand (también usando PoS) usan un consenso del tipo BFT, lo que lleva a esa resistencia a sólo el 33%. Esto deja claro que la seguridad de PoS dependerá mucho de la forma en cómo se genere el consenso final.
2. La descentralización es una de las principales preocupaciones alrededor de PoS. Por ejemplo, actualmente la mayoría del staking de Ethereum es controlado por LIDO (más del 30%). A eso, se le suma el hecho de que más del 60% de los nodos de validación están desplegados en Amazon.
3. Pese a la llegada de PoS a Ethereum, la velocidad de la red y su escalabilidad no ha aumentado, de hecho, ese nunca fue el fin de este cambio. La escalabilidad dependerá de Layer2 y las shards cuando estas lleguen (en 2024, según roadmap).