En el proceso de operación de blockchain, el mecanismo de consenso es clave para mantener la seguridad y la coherencia de la red, y el mecanismo de consenso PoS elige a los validadores a través de la participación de tokens. Este artículo profundizará en el principio de funcionamiento del mecanismo de consenso PoS, revelando cómo este mecanismo asegura la seguridad de las transacciones y el funcionamiento estable de la blockchain sin depender de procesos de cálculo de alto consumo energético.
¿Qué es PoS?
Proof of Stake (PoS) es un mecanismo de consenso utilizado en blockchain que selecciona validadores a través de la participación de criptomonedas, y estos validadores son responsables de confirmar transacciones y crear nuevos bloques.
Nerdwallet, una red financiera profesional, señala que PoS, en comparación con el tradicional Proof of Work (PoW), no requiere un gran consumo de energía para realizar cálculos matemáticos complejos, sino que se basa en la cantidad de tokens que posee el usuario para votar, lo que lo hace más ecológico y eficiente en energía.
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¿Cómo funciona el mecanismo de consenso PoS?
En el sistema PoS, los participantes pueden bloquear las criptomonedas que poseen en la red, este proceso se llama 'participación'.
Los participantes se convierten en candidatos a ser validadores de bloque, y cuando son elegidos, son responsables de procesar nuevas transacciones y verificar su legitimidad, lo que también les da la oportunidad de recibir recompensas de la red. Este mecanismo no solo reduce la barrera técnica para la participación, sino que también disminuye la dependencia de hardware de alto consumo energético, lo que lo hace más sostenible que los sistemas PoW.
Fuente de la imagen: (Crypto City) Diagrama del funcionamiento del mecanismo de consenso PoS.
El informe del Foro Económico Mundial de Suiza indica que PoS no está exento de riesgos o desventajas. Debido a que la selección de validadores en PoS se basa en la cantidad de tokens poseídos, esto puede llevar a que los poseedores de tokens a gran escala tengan una influencia desproporcionada; además, si ocurren errores técnicos o ataques a la red durante el proceso de participación, los participantes pueden sufrir pérdidas, lo que aumenta el riesgo de participación.
En general, PoS proporciona una solución blockchain de bajo consumo energético y con barreras de participación más bajas, pero también enfrenta desafíos como la centralización y los riesgos de seguridad.
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¿Cuáles son las diferencias entre PoS y PoW?
PoW depende de los mineros para validar transacciones y generar nuevos bloques al resolver problemas matemáticos complejos, un proceso que requiere una gran capacidad de cálculo y conlleva un alto consumo de energía, especialmente en redes grandes como Bitcoin.
Fuente de la imagen: (Crypto City) Diferencias entre PoS y PoW.
En comparación con PoW, los nodos de PoS eligen a los validadores en función de la cantidad de criptomonedas que han apostado; los validadores apuestan tokens para participar en la validación y recibir recompensas, lo que reduce significativamente la demanda de energía. Por ejemplo, después de que Ethereum hizo la transición a PoS, su consumo de energía se redujo en un 99.95%.
(Crypto City) ha realizado una comparación más detallada de las características de los mecanismos de consenso PoW y PoS, organizándola en la siguiente tabla:
Características
Proof of Work (PoW)
Proof of Stake (PoS)
El mecanismo de validación verifica transacciones a través de mineros que resuelven problemas matemáticos complejos; los validadores son seleccionados aleatoriamente a través de tokens apostados para confirmar transacciones; el consumo de energía es alto debido a la necesidad de una gran capacidad de cálculo y electricidad; bajo, lo que reduce significativamente la demanda de capacidad de cálculo; mecanismo de recompensa: los mineros ganan recompensas de bloque a través de competencias de minería; los validadores obtienen tarifas de transacción al confirmar bloques a través de tokens apostados; descentralización: hay riesgos de concentración, ya que grandes grupos de minería pueden controlar gran parte de la potencia de cálculo; teóricamente más descentralizado, pero los usuarios con grandes cantidades de tokens tienen mayor influencia; seguridad: se necesita controlar más del 50% de la potencia de cálculo para llevar a cabo un ataque del 51%; incentivos económicos: los atacantes pueden perder los tokens apostados, lo que reduce la motivación para atacar; barreras de entrada: se necesitan potentes capacidades de cálculo y hardware; se puede convertir en un validador solo apostando tokens, con un umbral relativamente bajo.
Fuente de la imagen: (Crypto City) Comparación de las características de los mecanismos de consenso PoS y PoW.
Es importante notar la diferencia en términos de seguridad; la seguridad de PoW depende de la potencia de cálculo, evitando que los atacantes controlen más del 50% de la potencia de cálculo para llevar a cabo un ataque; mientras que PoS asegura incentivos económicos y mecanismos de penalización a través de la participación de tokens, y los atacantes que operen de manera maliciosa perderán los tokens que han apostado.
Aunque PoS teóricamente puede promover la descentralización, los grandes poseedores de tokens aún pueden ejercer un mayor control, pero cómo evitar la concentración excesiva de poder sigue siendo un desafío.
¿Cómo reduce PoS el ataque del 51%?
En un sistema PoW, si un atacante puede controlar más del 50% de la potencia de cálculo, puede llevar a cabo un llamado 'ataque del 51%', manipulando los registros de la blockchain y gastando criptomonedas dos veces.
Pero en PoS, el costo de un ataque de este tipo es muy alto. NerdWallet explica que los atacantes del mecanismo PoS necesitan poseer una gran cantidad de tokens para controlar la mayoría de los tokens apostados; y si el ataque falla, enfrentarán la pérdida de los tokens apostados, lo que significa que PoS aumenta considerablemente el costo del ataque a través del diseño de su estructura económica.
Además, blockchains basadas en PoS como Ethereum también planean introducir tecnología de fragmentación (Sharding) para mejorar la escalabilidad y seguridad de la red. La tecnología de fragmentación dividirá la red blockchain en varias partes más pequeñas (llamadas 'fragmentos'), cada uno con sus propios validadores. Este enfoque significa que incluso si un atacante intenta controlar toda la red, necesitará atacar múltiples fragmentos al mismo tiempo, lo que aumenta considerablemente la dificultad y el costo del ataque.
¿Cuáles son las principales criptomonedas que utilizan el mecanismo de blockchain PoS?
Actualmente, varias blockchains principales adoptan el mecanismo de consenso Proof of Stake (PoS), y estas criptomonedas eligen PoS porque es más eficiente en energía y tiene un mayor potencial de descentralización en comparación con Proof of Work (PoW).
Aquí hay algunas de las principales criptomonedas que utilizan PoS:
Ethereum ($ETH)
Ethereum es una de las criptomonedas más conocidas que adoptan PoS. Desde la actualización de 'La Fusión (The Merge)' en 2022, Ethereum ha hecho la transición oficial de PoW a PoS, reduciendo significativamente su consumo de energía.
Cardano ($ADA)
Cardano es una plataforma blockchain basada en la investigación científica y académica, que ha adoptado el mecanismo PoS desde el principio, con un enfoque en la escalabilidad, seguridad y eficiencia energética.
Polkadot ($DOT)
Polkadot es un protocolo interoperable diseñado para conectar diferentes blockchains y permitir la transferencia de datos y recursos entre cadenas. Utiliza el mecanismo PoS para validar transacciones y asegurar la red.
Tezos ($XTZ)
Utilizar el mecanismo PoS para promover la gobernanza y la toma de decisiones de consenso de la red, permitiendo a los poseedores de tokens participar en la validación y recibir recompensas.
Algorand ($ALGO)
Algorand es una blockchain enfocada en la velocidad y la descentralización, que utiliza un mecanismo de PoS puro, asegurando así la descentralización de la red y permitiendo que los validadores procesen transacciones rápidamente.
¿El mecanismo de consenso PoS tiene desventajas? 3 riesgos potenciales de PoS que no se pueden ignorar.
A pesar de que el consenso PoS tiene muchas ventajas en términos de eficiencia energética y descentralización, también presenta algunas desventajas y desafíos potenciales. (Crypto City) ha resumido 3 desventajas principales del mecanismo PoS:
Riesgo de concentración de poder
Riesgo económico de ataque del 51%
Bloqueo de tokens a largo plazo
En el sistema PoS, los validadores se determinan según la cantidad de tokens que poseen, y los usuarios que poseen más tokens tienen una mayor oportunidad de convertirse en validadores y obtener más recompensas de bloque. Esto puede llevar a que los ricos se vuelvan más ricos, es decir, los participantes que poseen una gran cantidad de tokens obtienen más beneficios, lo que refuerza aún más su influencia y debilita la descentralización de la red.
El Foro Económico Mundial de Suiza también señala que, aunque PoS se considera un mecanismo que promueve una participación más amplia, en la realidad, debido a los requisitos económicos de la participación, muchos usuarios comunes tienen dificultades para convertirse en validadores de forma independiente, lo que ha llevado al surgimiento de instituciones profesionales o grandes grupos de participación.
Por otro lado, aunque PoS reduce efectivamente la posibilidad de ataques del 51% a través de su mecanismo de penalización económica para la participación de tokens, si un atacante tiene suficiente capital para controlar más del 50% de los tokens apostados, aún puede manipular la red. Aunque el costo de este tipo de ataque es extremadamente alto, sigue siendo posible en el caso de una distribución desigual de tokens.
Finalmente, los tokens en el sistema PoS se bloquearán durante el período de participación y no podrán ser transferidos o utilizados libremente. Si la red experimenta cambios significativos o fluctuaciones de precios, los validadores pueden no poder vender o transferir sus activos a tiempo, lo que aumenta el riesgo para los participantes y afecta la flexibilidad de los inversores.
