¿Qué es Helium (HNT)?

Helium (HNT) es una blockchain de capa 1 que pretende crear una red de Internet of Things (IoT) mediante el uso de Hotspots propios, con la capacidad para crear una red de Internet descentralizada, que ofrece a los validadores la posibilidad de obtener tokens HNT a cambio de ofrecer cobertura de Internet.

Helium (HNT) es un proyecto blockchain que busca construir pequeñas redes inalámbricas capaces de servir a comunidades enteras o ciudades para desplegar servicios de conectividad digital para sus habitantes. La idea es que, en primer lugar, los dispositivos IoT que forman parte de nuestra vida diaria puedan disponer de estas conexiones para estar «siempre conectados» de una forma económica. 

Helium también busca escalar a nuevas fronteras. Para ello, Helium recientemente se ha asociado con Telefónica y otras operadoras de todo el mundo, para comenzar a trabajar en el despliegue de redes 5G, demostrando que el alcance de la red Helium puede ser enorme, pero sobre todo accesible y sostenible.

Inicios del proyecto

Los responsables del desarrollo de Helium son Shawn Fanning, Amir Haleem y Sean Carey. El proyecto inició en 2013, con el fin de facilitar la construcción de una red de dispositivos conectados. 

Su principal creación en el camino para lograr este objetivo fue el Helium Hotspot. Este es un dispositivo de bajo coste que usa tecnología LoRaWAN para crear conexiones inalámbricas de gran alcance, bajo consumo energético e ideales para un tráfico moderado, tal como se esperaría de dispositivos IoT. 

El punto a favor de Helium Hotspot, es que este podía unirse a un enjambre de hotspots, no solo para cubrir distancias más extensas, sino también para tejer redes de conexión mucho más grandes, con mayor capacidad y con costes reducidos.

La razón para elegir este esquema es que resulta más económico y es capaz de interconectar de forma directa dispositivos IoT, evitando llevar todo ese tráfico por la red de Internet.

De esta manera, no solo se generaría una red propia para dichos dispositivos, sino que al mismo tiempo se crearían nuevos mecanismos para su mantenimiento, gracias a que los operadores estarían «minando» monedas HNT con su prestación de servicios y recibiendo compensación por su trabajo. 

Además, el bajo consumo de los Helium Hotspots los hace perfectos para crear redes en lugares remotos, donde otro tipo de conexiones son mucho más complejas y costosas de desplegar.

El proyecto anunció el lanzamiento de su mainnet en julio de 2019, siendo Austin, Texas, la primera la primera ciudad en la que se desplegó la red Helium. Así, desde el lanzamiento del Helium Hotspot, el proyecto ha ido evolucionando y demostrando la utilidad que tiene para la construcción de este tipo de servicios de conexión.

¿Cómo funciona Helium?

Ahora bien, el funcionamiento de Helium es mucho más complejo de lo que podemos ver en redes blockchain como Bitcoin o Ethereum. La razón de ello es, que Helium une el funcionamiento de su blockchain al de su hardware, lo que conlleva la creación de soluciones realmente únicas que no se ven en otros proyectos, lo que significa una cosa: Helium es uno de los pocos proyectos blockchain que realmente ha innovado en la creación de nuevas utilidades para esta tecnología.

WHIP, un protocolo estándar para conexiones inalámbricas

Una de esas primeras creaciones es WHIP, un nuevo protocolo de red inalámbrica de código abierto y conforme a los estándares. Este protocolo ha sido diseñado con el fin de ser introducido en dispositivos de baja potencia con gran alcance, lo que se conoce como LoRaWAN. Este protocolo está diseñado para funcionar con los chips de radio existentes, disponibles en docenas de fabricantes, sin necesidad de tecnologías propietarias o esquemas de modulación, que lo harían mucho más complejo y costoso de implementar.

El protocolo WHIP de Helium, no debe confundirse con el protocolo WHIP de WebRTC, ambos comparten el mismo nombre, pero la funcionalidad es distinta. El primero, está centrado en conexiones de baja potencia, largo alcance y velocidades medias de conexión. Mientras que el segundo (relacionado a WebRTC) está centrado en ofrecer conexiones para Media Ingest para servicios como YouTube u otros servicios de ingest streaming.

El trabajo de este protocolo es hacer que todos en la red hablen el «mismo lenguaje». Es decir, que los dispositivos hotspot puedan enviar información codificada de tal forma que los clientes (dispositivos IoT, entre otros) puedan recibir esta información, decodificarla y emitir respuestas usando el «mismo lenguaje». WHIP es ideal para esto porque es open-source, se puede integrar fácilmente a cualquier dispositivo y no requiere de modificaciones de hardware para ello.

En todo este proceso, se generan pruebas criptográficas que permiten reconocer a cada nodo participante como parte de la red, y para ello se usan estándares criptográficos como la criptografía asimétrica usando la curva NIST P-256, un estándar ECDSA reconocido a nivel global.

DWN, un esquema de generación de redes inalámbricas descentralizadas

Ahora que tenemos un «lenguaje de comunicación» con el protocolo WHIP, Helium busca lograr crear una estructura de red para sostener su funcionamiento a nivel físico. Esto es posible gracias a DWN (Decentralized Wireless Network o red inalámbrica descentralizada).

Esta es una estructura única en la que se unen los servicios de Helium (y su protocolo WHIP-LoRaWAN) así como servicios adicionales como puertas de enlaces a Internet u otras redes inalámbricas (ej: conexiones satelitales o cualquier otra adaptable a la red). La idea de este es unir múltiples redes Helium para formar una sola gran red capaz de comunicarse de extremo a extremo, sin problemas.

Para lograr esto, los clientes y routers de Helium son capaces de emitir y recibir comunicaciones de acuerdo a las necesidades que tengan. Así, si un cliente necesita una comunicación con un servicio en Internet, este puede emitir el comunicado, el cual será enrutado por la red Helium al objetivo y llevará de vuelta la respuesta que espera el cliente.

Esto es posible porque los nodos que forman parte de la red Helium, pueden proporcionar distintos servicios. Por ejemplo, es posible que un nodo de Helium sea solo un repetidor de señal o una baliza de conexión, pero otros nodos pueden prestar servicios de conexión avanzados como enlaces a Internet, por los cuales recibirán una compensación adecuada.

Así, podemos destacar los siguientes participantes en una red Helium:

1. Cliente:  este es el punto que une al usuario con la red Helium (su dispositivo IoT conectado a Helium, por ejemplo).
2. Minero: es el encargado de proporcionar la conexión inalámbrica a la red Helium, un trabajo por el cual recibe una compensación económica en forma de tokens HNT. Un minero es un Hotspot dentro de la red y son los principales participantes del protocolo Proof of Coverage (PoC).
3. Router: los routers por su parte, son aplicaciones de Internet que compran los datos de los dispositivos de los mineros. En lugares con un número suficiente de mineros, los routers pueden pagar a varios mineros para obtener suficientes copias de un paquete para geolocalizar un dispositivo sin necesidad de hardware de localización por satélite. Esto en Helium se conoce como Proof of Location. Así, los routers son el punto de terminación para la codificación de los datos de los dispositivos conectados a la red. Además, los routers son responsables de confirmar a los Hotspots que los datos de los dispositivos fueron entregados al destino correcto y que el minero debe ser pagado por su servicio.

Proof of Coverage, la prueba de consenso de Helium

Proof of Coverage (PoC) es un protocolo de consenso diseñado específicamente para Helium. Su objetivo es medir la cobertura otorgada por un hotspot minero, la cantidad de dispositivos, conexiones y paquetes servidos con éxito, para de esa manera, recompensar al minero con los tokens HNT correspondientes por su servicio. Básicamente, el sistema usa una serie de hotspots intermedios que sirven de «balizas» o «testigos inalámbricos» que dan fe a los routers, de que un Hotspot cubre efectivamente un área.

Con esa información, los routers pueden cotejar la cantidad de datos que ha manejado la red y la relación de la misma con el minero, para dar fe de que se ofrece cobertura y se ha servido con éxito la conexión a un número de dispositivos. Así, la relación entre área servida, dispositivos conectados y datos manejados, sirve a los routers para verificar que un hotspot puede recibir una recompensa.

Helium Token, incentivando el despliegue y crecimiento de la red

Parte importante del funcionamiento de Helium,  es posible gracias al token nativo Helium (HNT). El token tiene básicamente dos usos principales:

1. Primero servir de recompensa para los operadores de Helium Hotspot, en la construcción, seguridad y servicio efectivo de la red Helium.
2. El segundo es servir de base para los Créditos de Datos (Data Credit – DC) que se producen al quemar tokens de Helium. Estos DCs se utilizan para pagar todas las tasas de transacción en la red.

En la red Helium hay varias maneras de ganar tokens entre la que tenemos:

1. Transferencia de datos en la red: los Hotspots transfieren paquetes de datos de los dispositivos que utilizan la red y son recompensados proporcionalmente por su cuota global de datos transferidos.
2. Participando en el Proof of Coverage:  los puntos de acceso validan la cobertura inalámbrica de sus pares.
3. Sirviendo como Beacons o Testigos de la red, con lo que ayudan a supervisar el alcance real dentro de la Proof of Coverage.
4. Sirviendo dentro del grupo de consenso que permite a los Hotspots validar las transacciones y publicar nuevos bloques. La probabilidad de participar en este proceso de consenso se basa en una puntuación de reputación que cambia en función de la participación en la prueba de cobertura.
5. Sirviendo como Challengers, es decir, como Hotspots son elegidos para cifrar mensajes a través de la red a un grupo de Hotspots objetivo. Estos retos son utilizados por el Proof of Coverage para validar la cobertura inalámbrica efectiva de los nodos.

Cambios en el protocolo

Recientemente, los desarrolladores y la comunidad de Helium han aceptado hacer un profundo cambio en el funcionamiento de la red. Para ello, se ha presnetado el HIP-70 (HIP de Helium Improvements Proposal, o Propuesta de Mejora de Helium) que busca llevar todo el funcionamiento on-chain de Helium a la red Solana, con lo que se lograría una mayor velocidad, mejoras en la capacidad de generación de aplicaciones descentralizadas, sin renunciar a las capacidades únicas de Helium.  La propuesta del HIP-70 fue aceptada por la comunidad y, se espera que la mejora ayuda a desarrollar de forma más consistente los servicios que Helium puede prestar a sus usuarios.

Casos de uso de Helium

El que quizás sea el mayor caso de uso de Helium se puede ver en la conexión de dispositivos IoT para comunidades que deseen crear redes interconectadas para este tipo de dispositivos. Por ejemplo, es posible crear una red Helium que permita rastrear de forma continua la actividad que se realice en una zona pesquera, de una manera bastante más económica que usando balizas de radiofrecuencia o costosos equipos de GNSS.

Otro uso puede darse en la creación de redes de localización de enjambres de drones. Este tipo de redes permitiría coordinar de forma más efectiva la ubicación, dirección y velocidad de los mismos, todo ello en tiempo real.

Sin embargo, la utilidad puede llevarse un nivel más allá, ya que la tecnología de Helium puede adaptarse a otras tecnologías de radiofrecuencia. Por ejemplo, una comunidad remota puede obtener una conexión a Internet usando un despliegue de red Helium que permita a sus vecinos disfrutar de la conexión y al mismo tiempo pagar los costes de mantenimiento de la misma.

En definitiva, Helium abre una enorme abanico de posibilidades donde la tecnología blockchain puede no solo brindar una forma segura de garantizar un servicio y servir para su mantenimiento, sino al mismo tiempo, democratizar el acceso a recursos de red que comunidades en todo el mundo necesitan.