La evolución de los mecanismos de consenso de Blockchain

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Uno de los componentes más importantes de un sistema descentralizado es el mecanismo de consenso que utiliza la red blockchain para validar las transacciones.
Exploraremos los diferentes tipos de mecanismos de consenso utilizados en las criptomonedas y sus características únicas.
El mecanismo de consenso más popular en criptografía es actualmente la Prueba de participación (PoS), seguido de cerca por la Prueba de trabajo (PoW).

Las criptomonedas llevan bastante tiempo en auge. Su popularidad sigue creciendo cada día que pasa. Una de las principales razones de esto es la naturaleza descentralizada de las criptomonedas. La descentralización los hace más seguros, transparentes y menos propensos a la censura o control por parte de cualquier autoridad central.

Uno de los componentes más importantes de este sistema descentralizado es el mecanismo de consenso que utiliza la red blockchain para validar las transacciones. Esto mantiene la integridad del libro mayor entre nodos. Exploraremos los diferentes tipos de mecanismos de consenso utilizados en las criptomonedas y sus características únicas. Aunque algunos de estos mecanismos de consenso son poco conocidos, le sorprenderá descubrir que las cadenas de bloques populares los utilizan.

Prueba de trabajo (PoW)

La prueba de trabajo es el mecanismo de consenso más conocido y utilizado en el mundo blockchain. PoW fue introducido por primera vez por Satoshi Nakamoto, el creador de Bitcoin. Litecoin y Bitcoin Cash se encuentran entre las cadenas de bloques de criptomonedas populares que utilizan Prueba de trabajo.

PoW funciona exigiendo a los mineros que resuelvan problemas matemáticos complejos utilizando potencia computacional. El primer minero que resuelva el problema agrega un nuevo bloque a la cadena y recibe una recompensa en forma de criptomoneda. El proceso de resolución de estos problemas matemáticos requiere mucha energía y potencia informática, lo que dificulta que los actores malintencionados tomen el control de la red.

Sin embargo, PoW tiene algunos inconvenientes importantes. En primer lugar, consume mucha energía, lo que puede generar altas tarifas de transacción y mayores emisiones de carbono. En segundo lugar, puede ser vulnerable a ataques del 51%, en los que un atacante obtiene el control de la mayor parte del poder computacional de la red, lo que le permite gastar dos veces y manipular el libro mayor.

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Prueba de Estaca (PoS)

Proof of Stake es un mecanismo de consenso más nuevo que tiene como objetivo abordar los problemas de escalabilidad y consumo de energía de PoW. Los validadores del sistema PoS, también conocidos como apostadores, son seleccionados para validar nuevos bloques en función de la cantidad de criptomonedas que poseen y han "apostado" en la red. Los validadores reciben tarifas de transacción en forma de criptomonedas.

PoS requiere mucha menos energía que PoW porque no depende de que los mineros resuelvan problemas matemáticos complejos. La prueba de participación también es mucho más rápida y procesa transacciones en menos tiempo. Sin embargo, PoS es más susceptible a la centralización porque recompensa a quienes ya poseen grandes cantidades de criptomonedas y puede disuadir a nuevos usuarios de unirse a la red. Cardano, Binance Smart Chain y Ethereum son ejemplos de blockchains PoS.

Prueba delegada de estaca (DPoS)

La prueba de participación delegada es similar a PoS, pero agrega una capa adicional de gobernanza. En un sistema DPoS, las partes interesadas votan para elegir un pequeño grupo de delegados que son responsables de validar las transacciones y agregar nuevos bloques a la cadena.

DPoS es incluso más rápido que PoS ya que hay menos validadores y permite una mayor escalabilidad a medida que aumenta la cantidad de transacciones por segundo. Sin embargo, al igual que PoS, DPoS puede ser vulnerable a la centralización ya que los delegados son responsables de la mayor parte de la validación y la toma de decisiones en la red. Tron es la cadena de bloques más popular que utiliza DPoS.

Prueba de autoridad (PoA)

La prueba de autoridad es un mecanismo de consenso que se basa en validadores confiables para agregar nuevos bloques a la cadena. En un sistema PoA, los validadores son nodos confiables que han sido aprobados previamente por la red y cuya identidad es conocida por todos los participantes. Los validadores mantienen la integridad de la red. Garantizan que se agreguen nuevas transacciones a la cadena.

PoA es mucho más rápido y consume menos energía que PoW, lo que lo hace más escalable y rentable para redes más pequeñas. Sin embargo, también está más centralizado, ya que los validadores tienen un poder y control significativo sobre la red. VeChain utiliza el mecanismo de consenso del PoA.

Prueba de tiempo transcurrido (PoET)

La prueba de tiempo transcurrido es un mecanismo de consenso que utiliza un entorno de ejecución confiable para seleccionar aleatoriamente un validador. En un sistema PoET, cada nodo de la red espera un tiempo aleatorio en el entorno confiable, y se selecciona el nodo que espera el menor tiempo para validar el siguiente.

La prueba de tiempo transcurrido (PoET) es un mecanismo de consenso que selecciona aleatoriamente un validador utilizando un entorno de ejecución confiable donde cada nodo de la red espera una cantidad de tiempo aleatoria. Una vez seleccionado, un nodo agrega el nuevo bloque a la cadena y recibe una recompensa por su trabajo. PoET es más rápido y más eficiente energéticamente que PoW, más escalable que PoS y adecuado para redes privadas de blockchain. Sin embargo, PoET puede verse limitado por la disponibilidad del entorno de ejecución confiable y es vulnerable a ataques de nodos maliciosos. Hyperledger Sawtooth es una plataforma blockchain desarrollada por el proyecto Hyperledger de la Fundación Linux. Utiliza PoET como mecanismo de consenso.

Tolerancia a fallas bizantinas (BFT)

La tolerancia a fallos bizantinos (BFT) es un mecanismo de consenso que permite a los nodos de una red llegar a un acuerdo sobre el estado de la cadena de bloques, incluso en presencia de nodos maliciosos o defectuosos. BFT requiere una supermayoría o un umbral de validadores para llegar a un acuerdo sobre cada decisión, lo que garantiza que aún se pueda alcanzar un consenso incluso si algunos validadores son maliciosos o defectuosos. BFT es muy resistente y rápido, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de misión crítica que requieren confiabilidad. Sin embargo, BFT puede ser complejo y consumir muchos recursos, y puede no ser adecuado para todas las aplicaciones blockchain que requieren altos niveles de descentralización. Tendermint, Cuerda y Libra fallida de Meta son ejemplos de blockchains que utilizan el mecanismo de consenso BFT.

Tolerancia práctica a fallas bizantinas (pBFT)

La tolerancia práctica a fallos bizantinos (pBFT) es una versión mejorada del mecanismo de consenso BFT, diseñada para mejorar la eficiencia del consenso en redes a gran escala. pBFT requiere una mayoría de dos tercios de los validadores para llegar a un acuerdo. pBFT utiliza un modelo de liderazgo rotativo para evitar la concentración de poder en un solo validador. pBFT es rápido, eficiente y comúnmente utilizado en redes blockchain empresariales que requieren altos niveles de seguridad y confiabilidad. Sin embargo, pBFT puede ser menos adecuado para redes públicas de blockchain que requieren un alto grado de descentralización. Cadena de bloques Hyperledger Fabric La red utiliza el mecanismo pBFT. Quórum es una cadena de bloques desarrollada por JP Morgan que utiliza Estambul BFT (IBFT). IBFT es una variante de pBFT.

Acuerdo bizantino federado (FBA)

El Acuerdo Bizantino Federado (FBA) es un mecanismo de consenso que permite a un grupo de nodos confiables llegar a un consenso sobre el estado de una cadena de bloques. Los nodos del sistema FBA están organizados en grupos o “quórums” que tienen su propio proceso de consenso. Cada quórum elige un conjunto de “validadores” que se encargan de mantener la cadena de bloques. Para llegar a un consenso, los validadores intercambian mensajes entre sí y con otros quórumes. Logística de Amazon utiliza un sistema de votación que requiere una gran mayoría de validadores para acordar una transacción. Sólo entonces se agrega a la cadena de bloques.

Las redes blockchain autorizadas suelen utilizar el consenso de Logística de Amazon. Los participantes en redes autorizadas son conocidos y confiables. Proporciona una manera rápida y eficiente de llegar a un consenso al tiempo que garantiza un alto grado de seguridad y confiabilidad. Logística de Amazon puede ser menos adecuada para redes públicas de blockchain que requieren un alto grado de descentralización. También puede tener dificultades para lograr un consenso con un número limitado de validadores. Ripple y Stellar Hay dos cadenas de bloques muy populares que utilizan el mecanismo de consenso de Logística de Amazon.

Gráfico acíclico dirigido (DAG)

Un mecanismo de consenso de gráfico acíclico dirigido (DAG) se diferencia de las estructuras tradicionales de blockchain al utilizar un gráfico dirigido para organizar y validar transacciones. En un sistema DAG, cada transacción se verifica mediante transacciones anteriores. Se pueden agregar nuevas transacciones al gráfico sin necesidad de que una entidad centralizada las verifique.

DAG confirma más rápido que los sistemas blockchain tradicionales. Varios nodos de la red validan transacciones simultáneamente. Sin embargo, DAG puede enfrentar problemas de escalabilidad a medida que crece la cantidad de transacciones en el gráfico. La seguridad también puede ser una preocupación ya que DAG no utiliza una única cadena de bloques para validar las transacciones. IOTA, Nano y Hedera Hashgraph Las cadenas de bloques utilizaron consenso basado en DAG.

El mecanismo de consenso más popular en criptomonedas es actualmente la Prueba de participación (PoS), seguido de cerca por la Prueba de trabajo (PoW). PoS está ganando popularidad debido a su eficiencia energética en comparación con PoW, que requiere grandes cantidades de potencia computacional. Muchas criptomonedas nuevas están implementando PoS. Ethereum, una de las criptomonedas más grandes, pasó de PoW a PoS. Sin embargo, PoW sigue siendo popular entre los establecidos. Bitcoin tiene una larga historia de uso de PoW y cuenta con una gran red de mineros invertidos en el sistema.