¿Qué es Proof of Stake (PoS)?

TL;DR (RESUMEN)

Proof of Stake es un popular mecanismo de consenso alternativo a Proof of Work. En lugar de necesitar potencia informática para validar transacciones, los validadores deben hacer staking de monedas. Este hecho reduce drásticamente el consumo de energía necesario. Proof of Stake también mejora la descentralización, seguridad y escalabilidad.

Sin embargo, puede ser más difícil acceder a Proof of Stake si no se dispone de acceso a criptomonedas. También puede ser fácil lograr un ataque del 51% en blockchains con una baja capitalización de mercado. Dado que Proof of Stake es muy versátil, presenta un amplio rango de variaciones para distintas blockchains y casos de uso.

Introducción

En la actualidad, Proof of Stake es, por mucho, la opción más popular para redes blockchain. Pero con tantas variaciones, puede resultar difícil comprender sus conceptos fundamentales. Hoy en día, es poco probable que la encuentres en su forma original. Sin embargo, todos los tipos de Proof of Stake comparten los mismos conceptos centrales clave. Comprender estas similitudes te ayudará a tomar mejores decisiones sobre las blockchains que utilizas y la forma en que estas operan.

¿Qué significa Proof of Stake?

El algoritmo de consenso Proof of Stake se presentó en 2011, en el foro Bitcointalk. Se propuso como una solución a los problemas de Proof of Work. Si bien ambos comparten el mismo objetivo de alcanzar consenso en la blockchain, el proceso que siguen es bastante distinto. En lugar de tener que demostrar que cuentan con grandes recursos informáticos, los participantes solo demuestran que tienen monedas en staking.

¿Cómo funciona Proof of Stake?

El algoritmo Proof of Stake utiliza un proceso de elección pseudoaleatorio para seleccionar a los validadores de un grupo de nodos. El sistema utiliza una combinación de factores, como la antigüedad del staking, un elemento de aleatoriedad y la riqueza del nodo.

En los sistemas Proof of Stake, los bloques se "forjan" en lugar de ser minados. Sin embargo, es posible que todavía el término "minado" se utilice ocasionalmente. La mayoría de las criptomonedas Proof of Stake se lanzan con un suministro de monedas "forjadas previamente" para permitir a los nodos comenzar de inmediato.

Lo usuarios que participan en el proceso de forjadura deben bloquear cierta cantidad de monedas en la red como su stake. El tamaño del stake determina la probabilidad de que un nodo sea seleccionado como siguiente validador: cuanto mayor sea el stake, mayor la probabilidad. Al proceso de selección se agregan métodos únicos para evitar favorecer únicamente a los nodos más ricos de la red. Los dos métodos más utilizados habitualmente son Randomized Block Selection (selección aleatoria de bloques) y Coin Age Selection (selección de monedas por antigüedad).

Randomized Block Selection

En el método de selección aleatoria de bloques, los validadores son seleccionados mediante la búsqueda de nodos con una combinación del valor de hash más bajo y el stake más alto. Dado que el tamaño de los stakes es público, el siguiente forjador usualmente puede ser previsto por otros nodos.

Coin Age Selection

El método de selección de monedas por antigüedad elige nodos en función de cuánto tiempo han estado en staking sus tokens. La edad de las monedas se calcula multiplicando el número de días que las monedas han estado en staking por el número de monedas en staking.

Cuando un nodo ha forjado un bloque, la edad de sus monedas se restablece a cero, y el nodo debe esperar cierto tiempo antes de poder forjar otro bloque, esto evita que los nodos con grandes stakes dominen la blockchain.

Validar transacciones

Cada criptomoneda que utiliza el algoritmo Proof of Stake tiene su propio conjunto de reglas y métodos, combinados en lo que considera la mejor opción para la red y sus usuarios.

Cuando un nodo es elegido para forjar el siguiente bloque, comprobará si las transacciones del bloque son válidas. A continuación, firmará el bloque y lo agregará a la blockchain. Como recompensa, el nodo recibe las comisiones de transacción del bloque y, en algunas blockchains, una recompensa en monedas.

Si un nodo desea dejar de ser un forjador, su stake y las recompensas ganadas serán liberadas pasado cierto tiempo, dando tiempo a la red a verificar que el nodo no ha agregado a la blockchain bloques fraudulentos.

¿Qué blockchains utilizan Proof of Stake?

La mayoría de blockchains posteriores a Ethereum utilizan mecanismos de consenso Proof of Stake. Normalmente, cada una es modificada para adaptarse a las necesidades de la red. Analizaremos estas variaciones posteriormente en el artículo. Incluso Ethereum está en proceso de transición a Proof of Stake con Ethereum 2.0.

Estas son algunas de las redes blockchain que utilizan Proof of Stake o una variación de este:

1. BNB Chain

2. BNB Smart Chain

3. Solana

4. Avalanche

5. Polkadot

Ventajas de Proof of Stake

Proof of Stake tiene muchas ventajas claras respecto a Proof of Work. Por este motivo, las nuevas blockchains casi siempre utilizan Proof of Stake. Estas son algunas de sus ventajas:

Adaptabilidad

A medida que las necesidades de los usuarios y las blockchains cambian, también puede hacerlo Proof of Stake. Resulta evidente cuando se observa el gran número de adaptaciones disponibles. El mecanismo es versátil y puede adaptarse fácilmente a la mayoría de casos de uso de la blockchain.

Descentralización

Más usuarios son animados a ejecutar nodos al ser más asequible. Este incentivo y el proceso de asignación aleatoria también hacen que la red sea más descentralizada. Aunque existen pools de staking, la probabilidad de que un individuo forje con éxito un bloque bajo Proof of Stake es mucho más elevada. En general, esto reduce la necesidad de pools de staking.

Eficiencia energética

Proof of Stake es mucho más eficiente en términos de energía que Proof of Work. El costo de participación depende del costo económico del staking de monedas, en lugar del costo informático de resolver rompecabezas. Este mecanismo conduce a una reducción significativa de la energía necesaria para ejecutar el mecanismo de consenso.

Escalabilidad

Dado que Proof of Stake no depende de máquinas físicas para generar consenso, es más escalable. No son necesarios grandes farms de minería ni abastecerse de suministros de energía. Agregar más validadores a la red es más barato, simple y accesible.

Seguridad

El staking funciona como un elemento de motivación financiera para evitar que el validador procese transacciones fraudulentas. Si la red detecta una transacción fraudulenta, el validador perderá una parte de su stake y su derecho de participar en el futuro. Mientras el stake sea mayor que la recompensa, el validador perderá más monedas que las que ganaría mediante actividades fraudulentas.

Para lograr un control efectivo de la red y aprobar transacciones fraudulentas, un nodo tendría que poseer una mayoría de stake en la red, también denominado como ataque del 51%. En función del valor de una criptomoneda, puede resultar prácticamente imposible adquirir el control de la red, dado que tendrías que adquirir el 51% del suministro circulante.

Sin embargo, esto puede ser también una desventaja, que explicaremos a continuación.

Desventajas de Proof of Stake

A pesar de que Proof of Stake tiene muchas ventajas respecto a Proof of Work, también presenta algunos puntos débiles:

Forking

En un mecanismo Proof of Stake estándar, no existe ningún elemento que evite la minería de ambos lados de un fork. Con Proof of Work, minar ambos lados llevaría a malgastar energía. Con Proof of Stake, el costo es mucho menor, lo que significa que la gente puede "apostar" en ambos lados de un fork.

Accesibilidad

Para empezar a hacer staking, necesitas un suministro de tokens nativos de la blockchain. Esto te obliga a comprar el token a través de un exchange u otro método. Dependiendo de la cantidad necesaria, es posible que necesites realizar una inversión significativa para comenzar a hacer staking de manera efectiva.

En el caso de Proof of Work, puedes comprar equipos de minería baratos o, incluso, alquilarlos. Con dichos equipos puedes unirte a un pool y comenzar a validar y obtener ganancias rápidamente.

Ataque del 51%

Si bien Proof of Work también es propenso a sufrir ataques del 51%, estos pueden ser significativamente más fáciles con Proof of Stake. Si el precio de un token colapsa o la blockchain tiene una capitalización de mercado baja, en teoría puede resultar barato comprar más del 50% de los tokens y controlar la red.

Proof of Work vs. Proof of Stake

Cuando comparamos los dos mecanismos de consenso, vemos que existen algunas diferencias fundamentales.

	Proof of Work (PoW)	Proof of Stake (PoS)
Equipo necesario	Equipo de minería	Cantidad mínima o ninguna
Consumo de energía	Elevado	Bajo
Tendencia hacia	Centralización	Descentralización
Método de validación	Prueba informática	Staking de monedas

Sin embargo, existe una amplia variedad de mecanismos Proof of Stake en las distintas blockchains. Muchas diferencias dependen del mecanismo exacto utilizado.

Otros mecanismos de consenso basados en Proof of Stake

Proof of Stake es muy adaptable. Los desarrolladores pueden cambiar el mecanismo exacto para adaptarlo a los casos de uso específicos de una blockchain. A continuación, presentamos algunos de los más habituales.

Delegated Proof of Stake (DPoS)

Delegated Proof of Stake permite a los usuarios hacer staking de monedas sin convertirse en validadores. En este caso, hacen staking en favor de un validador para compartir las recompensas del bloque. Cuantos más delegadores hagan staking en favor de un potencial validador, mayor es la probabilidad de selección. Generalmente, los validadores pueden cambiar la cantidad compartida con los delegadores como incentivo. La reputación de un validador es también un factor importante para los delegadores.

Nominated Proof of Stake (NPoS)

Nominated Proof of Stake es un modelo de consenso desarrollado por Polkadot. Comparte muchas similitudes con Delegated Proof of Stake, pero también una diferencia clave. Si un nominador (delegador) hace staking en favor de un validador malicioso, también puede perder su stake.

Los nominadores pueden elegir hacer staking en favor de hasta 16 validadores. La red procederá entonces a distribuir equitativamente su stake en favor de los validadores elegidos. Polkadot también utiliza varios enfoques de teoría de juegos y teoría de elección para determinar quién forjará un nuevo bloque.

Proof of Staked Authority (PoSA)

BNB Smart Chain utiliza Proof of Staked Authority para generar consenso de red. Este mecanismo de consenso combina Proof of Authority y Proof of Stake, permitiendo a los validadores turnarse a la hora de forjar bloques. Un grupo de 21 validadores activos es elegible para participar, seleccionados por la cantidad de BNB que tienen en staking o que ha sido delegada en favor de ellos. Este conjunto se determina diariamente, y BNB Chain almacena la selección.

Conclusión

La forma en que agregamos bloques de transacciones a una red ha cambiado significativamente desde Bitcoin. Ya no es necesario depender de la potencia informática para generar un consenso criptográfico. El sistema Proof of Stake tiene muchas ventajas, y la historia ha demostrado que funciona. A medida que pase el tiempo, Bitcoin será una de las pocas redes Proof of Work que queden. Por ahora, parece que Proof of Stake llegó para quedarse.