¿Qué es el Proof-of-Work? ¿Cómo funciona el algoritmo de consenso de Bitcoin?

Supongamos que en algún momento te has preguntado cómo funciona la tecnología blockchain.

En ese caso, probablemente te has preguntado quién asegura que las transacciones sean seguras, ya que no hay cuerpos centrales.

La respuesta corta sería: las redes blockchain, como Bitcoin o Ethereum, cuentan con mecanismos que garantizan que cada transacción sea procesada, confirmada y almacenada de forma segura.

Hay dos mecanismos principales que las redes blockchain utilizan para lograr esto:

• Prueba de Trabajo (PoW)
• Prueba de Participación (PoS)
  

Un principiante podría tener dificultades para entender cómo opera el blockchain sin intermediarios, especialmente porque muchas explicaciones en internet aún están llenas de jerga técnica.

Si abrieras un artículo que dice: "las redes blockchain usan Proof-of-Work o Proof-of-Stake como mecanismo para verificar transacciones", probablemente te confundirías.

Por eso, en este artículo, desglosaremos en detalle cómo las redes blockchain aseguran que las transacciones sean verificadas y almacenadas de forma segura, sin la necesidad de un banco, un contador u otro tercero.

Nos enfocaremos únicamente en el concepto de Proof-of-Work.

Para entender mejor este mecanismo, debemos explicar el algoritmo de consenso.

Este mecanismo es el concepto central que el Proof-of-Work y la Proof-of-Stake utilizan para reemplazar a los intermediarios.

¿Qué es un algoritmo de consenso?

El término “consenso” se refiere al acuerdo de un grupo de personas sobre algún tema o asunto. Por ejemplo, si sales con tus amigos, debes llegar a un consenso sobre a dónde ir (cine, cena, etc.).

En cuanto a la tecnología blockchain, existen varias formas o modelos en los que un grupo de personas puede llegar a un consenso.

¿Sobre qué deben ponerse de acuerdo las personas en una red blockchain? En resumen, las personas que usan la red blockchain deben estar de acuerdo en que cada transacción tiene detalles correctos y que no hay intentos de fraude.

¿Cómo puede cada usuario de la red blockchain saber que la transacción es válida?

Como explicamos en nuestro blog anterior sobre la tecnología blockchain y su funcionamiento, cada usuario tiene una copia digital de la lista de todas las transacciones en la historia de la blockchain (el libro mayor), lo que hace que todo el proceso sea transparente.

¿Por qué las redes blockchain usan mecanismos de consenso en primer lugar?

La descentralización es una de las características clave de la tecnología blockchain. La tecnología promete una forma más transparente de hacer cosas cotidianas sin la necesidad de intermediarios.

El concepto del mecanismo de consenso se basa en la idea de que el consenso de cada usuario de la red blockchain es la única manera justa, transparente y segura de realizar transacciones sin terceros (como bancos, notarios u otras instituciones).

Comparemos el flujo de transacciones en un banco y en la red blockchain para explicar cómo los usuarios mantienen las operaciones de la red mediante un mecanismo de consenso.

La transacción a través de un banco como intermediario generalmente se ve así:

Por otro lado, la transacción a través de una red blockchain generalmente se ve algo así:

La infografía explica la línea de tiempo de hacer una transacción a través de la red blockchain.
Muchas personas se preguntarán qué impide que un usuario aleatorio de la red blockchain haga algo en contra de las reglas y para su propio beneficio.

El mecanismo de consenso está diseñado para detectar automáticamente intentos de fraude y excluir a ese tipo de usuario de participar en la red blockchain.

¿Cómo es eso posible?

Como mencionamos anteriormente, la blockchain y otros proyectos de Web 3 usan dos modelos para mantener la seguridad y la transparencia: Proof-of-Work y Proof-of-Stake.

¿Qué es la Proof-of-Work (prueba de trabajo)?

El mecanismo Proof-of-Work es un algoritmo desarrollado en 1993.

Su propósito era proteger contra el posible spam en los servidores y ataques de DoS (Denial of Service), un ciberataque diseñado para hacer que una computadora o red no esté disponible para su usuario.

El concepto reapareció en 2009 gracias a Bitcoin. Esta vez, el Proof-of-Work tenía un nuevo propósito. Fue diseñada como un mecanismo de consenso que:

• ayuda a confirmar cada transacción en la red Bitcoin
• agrega nuevos bloques de transacciones en la blockchain
• previene el “doble gasto” (enviar la misma cantidad de monedas múltiples veces a diferentes personas)

La red Bitcoin aún usa el mecanismo de Proof-of-Work. Además de Bitcoin, existen otras criptomonedas de Proof-of-Work, como Dogecoin y Litecoin.

¿Cómo funciona Proof-of-Work?

El motivo por el que el mecanismo se llama "prueba de trabajo" es que los usuarios de la blockchain (nodos) deben invertir trabajo para verificar las transacciones.

Utilizaremos ejemplos visuales para desglosarlo.

Supongamos que la Persona A envía 100€ a la Persona B a través de una red blockchain.

Una vez que se envía la cantidad, cada usuario en la red blockchain (nodo) examinará la transacción. Usando el libro mayor distribuido, notarán que es una nueva transacción con un monto de 100€.

Una vez establecido eso, los usuarios se asegurarán de que la Persona A no haya enviado simultáneamente los mismos 100€ a la Persona C, Persona D y Persona E (en una situación en la que la Persona A solo tenga 100€ en su cuenta y trate de enviarlo a otros).

Si la transacción cumple con todos los criterios, se confirmará y almacenará en un bloque.

Aquí es donde entra el Proof-of-Work.

Cada bloque tiene un rompecabezas criptográfico único.

Una vez que el almacenamiento del bloque alcanza su límite (un bloque en Bitcoin puede almacenar 100 transacciones), debe conectarse al bloque anterior en la blockchain.

Cada nodo usará el poder de sus computadoras para resolver el rompecabezas criptográfico.

El usuario que resolvió el rompecabezas criptográfico compartirá la solución con otros usuarios. Todos estarán de acuerdo en que el bloque de la transacción puede almacenarse en la blockchain (después de lo cual nunca se puede alterar ni cambiar).

Además, el usuario recibirá una recompensa por resolver el rompecabezas criptográfico.

La recompensa por resolver el rompecabezas criptográfico y almacenar el bloque de transacciones en la red Bitcoin es de 3,125  BTC (por bloque).

En el próximo proceso de reducción a el “halving” de Bitcoin, la recompensa se reducirá a 1.5625 Bitcoins por bloque.

Los usuarios que invierten su potencia de cálculo para resolver rompecabezas criptográficos también se conocen como mineros (el proceso completo se llama minería).

El proceso de minería puede ser tentador, pero se ha vuelto prácticamente imposible para el usuario común participar en los últimos años.

Resolver un rompecabezas criptográfico requiere una gran cantidad de potencia informática, ya que estás compitiendo simultáneamente con decenas de miles de otros usuarios por una sola solución.

3 beneficios clave del mecanismo de Proof-of-Work

1. Seguridad

El algoritmo de consenso de Proof-of-Work permite un sistema eficiente que será completamente transparente y seguro.

Elimina cualquier posibilidad de manipulación de la red, como el doble gasto (gastar el dinero que no tienes).

Los usuarios pueden intentar agregar transacciones falsas a la blockchain, pero otros nodos detectarán fácilmente los intentos fraudulentos.

Como consecuencia, los nodos automáticamente evitarán que el usuario participe y lo excluirán de la red.

Agregar un gran número de transacciones falsas a la blockchain es prácticamente imposible.

Esto significa que tendrías que forzar a la mayoría de los nodos en la red (tener control del 51%), lo cual requeriría una gran cantidad de dinero y potencia informática.

Según múltiples cálculos, intentar tomar el control de la red blockchain costaría cientos de miles de millones de dólares.

Incluso si existe una entidad que obtendría el control del 51% de la red blockchain, es poco probable que tenga éxito en la manipulación de la red.

2. Sistema descentralizado

Además de la seguridad, el Proof-of-Work promete un alto nivel de descentralización.

Ofrece la oportunidad a cada usuario de ser parte de la red. Cada usuario puede actualizar los cambios y registros y tener acceso al libro mayor público.

Eso es prácticamente imposible en las finanzas tradicionales, donde las instituciones mantienen los registros e información para sí mismas.

3. Incentivos de recompensa

Blockchain permite a todos participar en la red y recibir recompensas por ello.

Como mencionamos anteriormente, cada nodo que resuelve el rompecabezas criptográfico y confirma el nuevo bloque en la blockchain puede recibir una compensación en forma de tarifa de transacción.

Esta característica motiva a muchos usuarios a unirse a la red y convertirse en un nodo. Tener muchos nodos significa que la red será más fuerte y más estable, lo que hace que las transacciones sean mucho más rápidas.

Desventajas de Proof-of-Work

Las características que hacen que la Proof-of-Work sea un mecanismo seguro y confiable también tienen algunos impactos negativos, principalmente en los usuarios cotidianos.

La posibilidad de ganar "monedas gratis" mediante la minería atrajo a muchas personas a este espacio.

Con el tiempo, y a medida que las criptomonedas se hicieron más populares, muchos invirtieron más dinero para mejorar su equipo de minería y tener una mejor posición de partida al resolver un rompecabezas criptográfico.

Hoy en día, los mineros están en un nivel completamente diferente. Tenemos empresas mineras con granjas de minería que contienen cientos de computadoras.

Esto es algo con lo que los usuarios cotidianos no pueden competir, lo que llevó a la creación de un "monopolio de minería".

Además, tener instalaciones mineras extensas llevó a otro problema: el mayor consumo de energía.

La consecuencia del alto consumo de energía es un efecto negativo en el medio ambiente.

Aunque muchas empresas están tratando de encontrar soluciones para la minería sostenible, la percepción pública del concepto de Proof-of-Work es mayormente negativa, por lo que prefieren más el mecanismo de Proof-of-Stake.