Qué es Prueba de participación / Proof of Stake (PoS)

Proof of Stake (PoS) o Prueba de Participación, es un protocolo de consenso creado para reemplazar al conocido Proof of Work aportando una mejor seguridad y escalabilidad a las redes que lo implementen.

La Prueba de Participación, es uno de los dos protocolos de consenso más utilizados en la tecnología blockchain. Su nombre en inglés es Proof of Stake. 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 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. Luego aparecieron otros proyectos como NXT  y Bitshares que también usan dicho protocolo.

¿Por qué se creó la Prueba de Participación?

El protocolo de Proof of Stake fue creado por el reconocido desarrollador Sunny King, en el año 2011. En 2012 King presentó formalmente el whitepaper de PPCoin, donde dejaba en claro cómo funcionaba el algoritmo PoS. El objetivo, era el de solucionar algunos problemas conocidos de protocolo PoW. Entre ellos se destacan los siguientes:

1. La falta de escalabilidad y velocidad. El proceso de minería agrega un alto nivel de latencia para poder aprobar transacciones y producir nuevos bloques. Sin embargo, PoS evita esta situación. En las blockchains que usan el protocolo PoS, las verificaciones son realizadas por nodos con una alta tenencia de monedas. De esta forma las verificaciones se hacen rápidamente impactando positivamente en la escalabilidad y velocidad de la red.
2. El alto consumo energético del proceso de minería. El proceso de minería en PoW requiere de alto poder de cómputo. Un poder que generalmente proviene de máquinas con un alto consumo de electricidad. Pero PoS cambia radicalmente esta visión. Cambia el proceso de minería por un proceso de participación. Una participación reflejada en la tenencia de monedas o tiempo dentro de la red
3. La descentralización de la red. Este es un problema que afecta fuertemente a las redes PoW en la actualidad. Un hecho que se hace cada vez más palpable, especialmente al ver a los grandes grupos mineros. Una situación que centraliza la red en manos de unos pocos. PoS busca solucionar esto, diversificando y democratizando el acceso a los participantes en las diferentes tareas de la red.
4. Restar interés financiero a los ataques de 51%. Los ataques de 51%, son uno de los temores concurrentes en las redes PoW. Basta con que un grupo minero malicioso tenga el 51% del poder de cómputo de la red para el desastre. Pues con esa capacidad, el grupo minero puede manipular la blockchain a su antojo. Pero en un sistema PoS, esto solo es posible si el atacante posee el 51% de todas las monedas. Si el atacante realiza un ataque de este tipo, el valor de la moneda tiende a caer. Lo que conlleva a pérdidas económicas muy grandes para el atacante. Esta situación sirve de disuasivo para evitar estos ataques, manteniendo al mismo tiempo la seguridad de la red.

¿Cómo funciona la Prueba de Participación?

El funcionamiento de protocolo de Prueba de Participación es bastante particular. Este sistema busca incentivar a los participantes para que posean en todo momento, una determinada cantidad de monedas. La posesión de monedas, les permite ser elegidos por el proceso de selección aleatoria que se realiza para designar tareas. Bajo este esquema, aquellos que tengan más reservas, tienen mayor peso en la red y mayores oportunidades de ser elegidos. Una vez elegidos pueden validar transacciones y crear nuevos bloques dentro de la red. Permitiéndoles recibir ganancias e incentivos por el trabajo realizado.

Ejemplo de protocolo PoS

Una forma más sencilla de explicar este proceso sería el siguiente ejemplo:

Imagine que usted forma parte de una red de 100 inversores. De esa red, un primer grupo de 50 inversores poseen 1,000 monedas cada uno. Otro grupo de 30 inversores, poseen 2,500 monedas cada uno. Y un último grupo de 20 inversores, poseen 10,000 monedas cada uno. En la siguiente tabla, puede ver los datos de cada uno de los grupos mencionados y su peso de participación en la red.

De este modo, se ve claramente que el Grupo C, es quien tiene mayor participación en la red. Un total de 61,54 % y 200.000 monedas para ser exactos. Ahora bien, es hora de realizar el proceso de selección aleatoria en la red. Esto significa que quienes estén en el Grupo C, tienen mayor probabilidad de ser seleccionados. Pero no solo ellos son seleccionados. También participan miembros de los Grupos A y B. Esto se hace con el fin de democratizar y descentralizar la red.

La mayor tenencia, no garantiza la selección como nodo, pero brinda mayores oportunidades. Con esto se busca que todos los que están dentro de la red se beneficien sin sufrir detrimentos. Adicionalmente, cualquiera de los inversores en los Grupos A y B, pueden invertir más para incrementar su nivel de participación. Una vez seleccionados, los inversores tienen la capacidad de realizar las tareas que se les permite. Los inversores realizan dichas tareas con el fin de recibir incentivos y ganancias proporcionales a su participación dentro del sistema. Terminada la ronda, se reinicia el proceso de selección para que otros inversores puedan participar.

Además de esto, los fondos usados como tenencia no se pueden usar y deben ser bloqueados dentro de la blockchain. De esta forma se garantiza que los fondos siempre estarán disponibles como garantía del nodo validador. Sin embargo, el nodo puede agregar nuevos fondos en cualquier momento, con el fin de aumentar aún más su nivel de participación.

Características de PoS

El protocolo de Proof of Stake (PoS) cuenta con una gran variedad y potentes características, entre las que podemos mencionar:

1. Es una tecnología más respetuosa con el medio ambiente. Esto es gracias a que no necesita de potentes máquinas para actividades de minería. Lo que significa que su consumo energético es reducido.
2. Permite una mejor alineación de objetivos e incentivos entre los integrantes de la red. De esta forma, cada uno de los que forman parte de la red buscan mantener a dicha red por un largo periodo de tiempo.
3. Mejora la descentralización y democratiza el acceso a la red. Esto gracias a que todos pueden participar en la red, siempre y cuando cumplan con su cuota de participación. En las redes PoS no aplican los conceptos de minería y los equipos que esta tarea conlleva. Lo que evita la concentración de poder en pocas manos debido a lo costosa que pueda ser su actividad.
4. La entrega de recompensas es más proporcional. Esto gracias al sistema de selección aleatoria dentro de la red, el cual tiene como finalidad asignar tareas a aquellos que tienen tenencia de monedas. Quienes tienen mayor posesión tienen mayor posibilidad de ser elegidos, de hacer verificaciones y recibir ganancias con ello.
5. La seguridad de la red es mucho mayor. Esto gracias a que solventa o dificultad ciertos esquemas de ataques ya conocidos, como el ataque de 51%.
6. Ofrece una mayor escalabilidad. Esta es esgrimida como una de sus principales características. La velocidad y escalabilidad de las redes PoS supera por mucho a las redes PoW. Esto gracias a que no hace ningún trabajo computacional intensivo que consuma una gran cantidad de tiempo. Esto hace a PoS perfecto para blockchain que quieran usarse como sistemas de pagos al menudeo, donde se requiera verificar grandes cantidad de transacciones por segundo.
7. Existe el riesgo de perder los fondos por ataques maliciosos. Los sistemas PoS requieren que la cartera del usuario siempre esté abierta y conectada a Internet. Esto genera un problema de seguridad que puede permitir a los hackers aprovechar vulnerabilidades para robar fondos de dichas carteras. Una razón más para seguir criterios comunes de seguridad cuando se use este sistema.