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Prueba de trabajo vs Prueba de participación: Guía básica de minado


Prueba de trabajo vs Prueba de participación: Recientemente, es posible que hayas escuchado sobre la idea de moverse desde un consenso de Ethereum basado en el sistema de Prueba de trabajo (PoW) (en inglés Proof of Work) a uno basado en el denominado Prueba de participación (en inglés Proof of Stake).
En este artículo, te explicaré las principales diferencias entre Prueba de trabajo vs Prueba de participación y te brindaré una definición del minado, o el proceso por el cual las nuevas monedas digitales son liberadas a través de la red.
Además, ¿qué cambiará con respecto a las técnicas de minado si la comunidad de  Ethereum  decide hacer la transición de “trabajo” a “participación”?
Este artículo quiere ser una guía básica para comprender el problema anterior. Si estás buscando una guía más detallada, revisa nuestros  cursos de cadenas de bloques  en Ethereum.

Proof of Work vs Proof of Stake
Prueba de trabajo vs Prueba de participación

proof of work…also called mining
La prueba de trabajo es un requisito para definir cálculos computacionales costosos, también llamado minado

Proof of stake…also defined as stake.
En la prueba de participación, el creado de un bloque nuevo es elegido de manera determinística, dependiendo de su riqueza, también conocida como participación.

A reward…blocks problem.
Se da una recompensa al primer minero que resuelve el problema de cada bloque.

The PoS system…transaction fees.
En el sistema de PoS no existe una recompensa de bloque, así que, los mineros toman las tarifas de transacción.

Network miners…problem
Los mineros de la red compiten por ser el primero en encontrar una solución a un problema matemático.

Proof of stake…cost effective.
Las monedas con prueba de participación pueden ser miles de veces más rentables.

¿Qué es la Prueba de trabajo?
En primer lugar, empecemos con las definiciones básicas.
La Prueba de trabajo es un protocolo que tiene el objetivo principal de desalentar ciberataques como un ataque distribuido de negación de servicio (DDoS) que tiene el propósito de agotar los recursos de un sistema de computadoras enviando múltiples solicitudes falsas.
El concepto de Prueba de trabajo existió incluso antes que  Bitcoin , pero Satoshi Nakamoto aplicó esta técnica a su – aún no sabemos quién es Nakamoto en readlidad – moneda digital revolucionando la manera en que están establecidas las transacciones tradicionales.
De hecho, la idea de PoW se publicó originalmente por Cynthia y Moni Naor en 1993, pero el término “prueba de trabajo” fue acuñado por Markus Jakobsson y Ari Juals en un documento publicado en 1999.
Pero, volviendo a la fecha, la Prueba de trabajo es quizás la idea más grande detrás del documento técnico de Bitcoin por Nakamoto – publicado en 2008 – porque permite un consenso distribuido y no basado en la confianza.
¿Qué es un consenso distribuido y no basado en la confianza?
Un sistema de consenso distribuido y no basado en la confianza significa que si quieres enviar y/o recibir dinero de alguien no necesitas confiar en los servicios de terceros.
Cuando usas los métodos tradicionales de pago, necesitas confiar en un tercero para hacer tu transacción (es decir Visa, Mastercard, PayPal, bancos). Ellos mantienen su propio registro privado que almacena un historial de transacciones y saldos de cada cuenta.
El ejemplo común para explicar mejor este comportamiento es el siguiente: si Alicia envía $100 a Carlos, el servicio de terceros confiable debitaría de la cuenta de Alicia y lo acreditaría en la de Carlos, así que ambos tienen que confiar que este tercero va a hacer lo correcto.
Con  Bitcoin  y otras  monedas digitales , cada uno tiene una copia del libro mayor (cadena de bloques), así que nadie tiene que confiar en terceros, porque cualquiera puede verificar directamente la información escrita.

Centralized
Centralizada

Decentralized
Descentralizada

Distributed Ledgers
Libros mayores distribuidos

The New Networks
Las nuevas redes

Distributed ledgers…and size.
Los libros mayores distribuidos pueden ser públicos o privados y variar en su estructura y tamaño.

Public blockchains
Cadenas de bloques públicas

Require computer…(“mining”)
Requieren potencia de procesamiento computacional para confirmar transacciones (“minado”)

Users are anonymous
Los usuarios son anónimos

Users are not anonymous
Los usuarios no son anónimos

Each user has…independently.
Cada usuario tiene una copia del libro mayor y participa de la confirmación de transacciones de manera independiente.

Permision is required…transactions.
Se requiere permiso para que los usuarios tengan una copia del libro mayor y para participar en la confirmación de transacciones.

Prueba de trabajo y minado
Profundizando más, la prueba de trabajo es un requisito para definir un cálculo de computadora costoso, también llamado minado, que necesita realizarse para crear un nuevo grupo de transacciones no basadas en la confianza (el llamado bloque) en un  libro mayor distribuido llamado cadena de bloques .
El minado sirve a dos propósitos:

Verificar la legitimidad de una transacción, o evitar el llamado doble gasto;
Crear nuevas monedas digitales recompensando a los mineros por realizar la tarea anterior.

Cuando quieres establecer una transaccción eso es lo que ocurre detrás de escena:

Las transacciones son combinadas en lo que llamamos un bloque;
Los mineros verifican que las transaccioens dentro de cada bloque sean legítimas;
Para hacerlo, los mineros deben resolver un acertijo matemático conocido como problema de prueba de trabajo;
Se da una recompensa al primer minero que resuelve el problema de cada bloque;
Las transacciones verificadas son almacenadas en la cadena de bloques pública

Este “acertijo matemático” tiene una característica clave: asimetría. El trabajo, de hecho, debe ser moderadamente difícil del lado del solicitante pero fácil de revisar por la red. Esta idea también es conocida como una función de costo de CPU, acertijo de cliente, acertijo computacional o función de precio de CPU.
Todos los mineros de la red compiten para ser el primero en encontrar una solución para el problema matemático que interesa al bloque candidato, un problema que no puede resolverse de otra forma más que por fuerza bruta, así que esencialmente requiere una gran cantidad de intentos.
Cuando un minero finalmente encuentra la solución correcta, él/ella anuncia a toda la red al mismo tiempo, recibiendo un premio de criptomoneda (la recompensa) provista por el protocolo.
Desde un punto de vista técnico, el proceso de minado es una operación de hashing inverso: determina un número (número aleatorio usado solo una vez (en inglés “nonce”)), así el algoritmo de hash criptográfico de los datos del bloque resulta en menos que un umbral dado.
Este umbral, llamado dificultad, es lo que determina la naturaleza competitiva del minado: se agrega más potencia computacional a la red, entonces este parámetro aumenta, aumentando también la cantidad promedio de cálculos necesarios para crear un bloque nuevo. Este método también aumenta el costo de la creación del bloque, impulsando a los mineros a mejorar la eficacia de sus  sistemas de minado  para mantener un saldo económico positivo. Esta actualización de parámetro debe ocurrir aproximadamente cada 14 días, y un nuevo bloque se genera cada 10 minutos.
La Prueba de trabajo no solo es usada por la cadena de bloques de Bitcoin sino también por Ethereum y muchas otras cadenas de bloques.
Algunas funciones del sistema de prueba de trabajo son diferentes porque fueron creadas específicamente para cada cadena de bloques, pero no quiero confundir tus ideas con datos muy técnicos.
Lo importante que necesitas entender ahora es que  los desarrolladores de Ethereum  quieren dar vuelta la situación, usando un nuevo sistema de consenso llamado prueba de participación.
¿Qué es la Prueba de participación?
La prueba de participación es una manera diferente de validar las transacciones basadas y lograr un consenso distribuido.
Aún es un algoritmo, y el propósito es el mismo que el de la prueba de trabajo, pero el proceso para llegar a la meta es muy diferente.
La primera idea de la prueba de participación fue sugerida en el foro Bitcointalk en el 2011, pero la primera moneda digital en usar este método fue Peercoin en 2012, junto con ShadowCash, Nxt, BlackCoin, NuShares/NuBits, Qora y Nav Coin.
A diferencia de la prueba de trabajo, donde el algoritmo recompensa a los mineros que resuelven problemas matemáticos con la meta de validar transacciones y crear bloques nuevos, con la prueba de participación, el creador de un bloque nuevo es elegido de una manera determinística, dependiendo de su riqueza, también definido como participación.
Sin recompensa de bloque
Además, todas las monedas digitales son creadas previamente en el principio, y su número nunca cambia.
Esto significa que en el sistema PoS no existe recompensa de bloque, así los mineros puedan tomar las tarifas de transacción.
Es por esto, de hecho, que en este sistema PoS los mineros son llamados forjadores.
¿Por qué Ethereum quiere usar PoS?
La comunidad de Ethereum y su creador, Vitalik Buterin, están planificando hacer una  bifurcación   dura  para hacer una transición desde prueba de trabajo a prueba de participación.
¿Pero por qué quieren cambiar de uno al otro?
En un consenso distribuido basado en la prueba de trabajo, los mineros necesitan mucha energía. Una transacción de Bitcoin requiere la misma cantidad de electricidad que alimentar  1,57 hogares americanos  durante un día  (datos de 2015 ).
Y estos costos de energía se pagan con monedas fiduciarias, llevando a una presión descendente constante en el valor de la moneda digital.
En una investigación reciente, los expertos sostuvieron que las transacciones de Bitcoin pueden consumir tanta electricidad como Dinamarca para el 2020.
Los desarrolladores están muy preocupados por este problema, y la comunidad de Ethereum quiere explotar el método de prueba de participación por una forma de consenso más ambiental y económica.
Además, las recompensas por la creación de un bloque nuevo son diferentes: con la Prueba de trabajo, el minero puede poseer potencialmente nada de la moneda digital que está minando.
En la prueba de participación, los forjadores siempre son quienes poseen las monedas acuñadas.
¿Cómo se seleccionan los forjadores?
Si Casper (el nuevo protocolo de consenso de prueba de participación) fuera implementado, existiría un pool de validadores. Los usuarios pueden unirse a este pool para ser seleccionados como el forjador. Este proceso estará disponible a través de la función de llamar al contrato de Casper y  enviar Ether  – o la moneda que alimente la red de Ethereum – junto con esta.
“Eres aceptado automáticamente después de un tiempo”, explicó Vitalik Buterin en una publicación compartida en Reddit.
“No existe un esquema de prioridad para ser aceptado en el pool de validador; cualquiera puede unirse en la ronda que quiera, independientemente del número de otros que se hayan unido”, continuó explicando.
La recompensa de cada validador será “alrededor de 2-15%”, pero aún no está seguro.
Además, Buterin sostuvo que no existirá un límite impuesto en la cantidad de validadores activos (o forjadores), pero será regulado económicamente bajando la tasa de interés si existen demasiados validadores y aumentando la recompensa si hay pocos.
¿Un sistema más seguro?
Cualquier sistema de computadora quiere librarse de la posibilidad de ataques informáticos, especialmente si el servicio está relacionado al dinero.
Entonces, el problema principal es: ¿la prueba de participación es más segura que la prueba de trabajo?
Los expertos están preocupados por esto, y hay muchos escépticos en la comunidad.
Usando un sistema de Prueba de trabajo, los malos actores son eliminados gracias a los desincentivos tecnológicos y económicos.
De hecho, programar un ataque a una red PoW es muy costoso, y necesitarías más dinero del que podrías robar.
En cambio, el algoritmo subyacente de PoS debe ser tan blindado como sea posible porque, sin sanciones especiales, una red basada en la prueba de participación puede ser más económica de atacar.
Para resolver este problema, Buterin creó el protocolo Casper, diseñando un algoritmo que puede usar algunas circunstancias estableciadas bajo las cuales un validador malo pueda perder su depósito.
Explicó: “La finalidad económica es lograda en Casper requiriendo que los validadores envíen depósitos para participar, y quitan sus depósitos si el protocolo determina que actuaron de alguna manera que viole un conjunto de reglas (‘condiciones de reducción’).”
Las condiciones de reducción se refieren a las circunstancias anteriores o leyes que se supone que un usuario no debe infringir.
Prueba de trabajo vs Prueba de participación: Conclusión
Gracias a un sistema de PoS los validadores no tienen que usar su potencia computacional porque los únicos factores que influencian sus posibilidades son la cantidad total de sus propias monedas y la complejidad actual de la red.
Así que este futuro cambio posible de PoW a PoS puede brindar los siguientes beneficios:

Ahorros de energía;
Una red más segura a medida que los ataques se vuelven más costosos: si un hacker quisiera comprar el 51% de la cantidad total de monedas, el mercado actúa con una suba de precio rápida.

De esta manera, CASPER será un protocolo de depósito de garantía que depende de un sistema de consenso económico. Los nodos (o validadores) deben pagar un depósito de garantía para ser parte del consenso gracias a la creación de bloques nuevos. El protocolo Casper determinará la cantidad específica de recompensas recibidas por los validadores gracias a su control sobre los depósitos de garantía.
Si un validador crea un bloque “inválido”, su depósito de garantía será eliminado, así como su privilegio de ser parte del consenso de la red.
En otras palabras, el sistema de seguridad de Casper está basado en algo como las apuestas. En un sistema basado en PoS, las apuestas son las transacciones que, de acuerdo a las reglas de consenso, recompensarán a su validador con un premio monetario junto con cada cadena que el validador haya apostado.
Así que, Casper está basado en la idea que los validadores apostarán de acuerdo a las apuestas de otros y darán comentarios positivos que son capaces de acelerar el consenso.
 
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