A medida que las criptomonedas aumentan su popularidad en 2021, el legado de Bitcoin se hace cada vez más fuerte. A medida que las instituciones siguen invirtiendo en Bitcoin y las aplicaciones descentralizadas siguen llegando al gran público, cada vez son más las personas que quieren saber cómo funcionan estas nuevas tecnologías. Eventualmente, si un usuario curioso del mundo de las criptomonedas se encuentra con la minería, es probable que encuentre los términos Proof-of-Work (PoW) -Prueba de Trabajo- y Proof-of-Stake (PoS) –Prueba de Participación-.
Veamos cómo surgió este mecanismo de consenso para tener una mejor visión general del ecosistema de las criptomonedas.
Breve historia de Proof-of-Work
La prueba de trabajo tiene sus raíces en la tecnología del correo electrónico. Los mensajes de spam eran habituales a principios de la década de 1990, y en esa época se publicó un artículo de dos académicas, Cynthia Dwork y Moni Naor, sobre cómo detener esos mensajes de spam. En 1992, ya se utilizaba la encriptación para las cadenas de bloques en los documentos. Sin embargo, no fue hasta 2004 cuando se realizó un trabajo fundamental al desarrollar tokens que permitían a los usuarios validar sistemáticamente cada token en un servidor legítimo.
Espoleado por la crisis financiera de 2008, Satoshi Nakamoto, el fundador anónimo de Bitcoin (un héroe para quien escribe esto), utilizó varias tecnologías para crear el mecanismo de consenso que hoy conocemos en criptografía como Prueba de Trabajo. Hoy en día, la Prueba de Trabajo se ha implementado en redes como Bitcoin, Litecoin, Ethereum y Dogecoin. Todavía se considera el algoritmo de consenso más seguro y probado a lo largo del tiempo, a pesar de que los nuevos protocolos para aplicaciones descentralizadas están experimentando con mecanismos de consenso alternativos, como la Prueba de Participación (Proof-of-Stake – PoS), la Prueba de Participación delegada (dPoS), y otros algoritmos experimentales que utilizan una fusión de Prueba de Trabajo y Prueba de Participación.
¿Qué es la Prueba de Trabajo?
Bitcoin y otras redes funcionan con lo que se denomina mecanismo de consenso de Prueba de Trabajo (Proof-of-Work – PoW). Los mecanismos de consenso son los que permiten a todo un sistema ponerse de acuerdo sobre el estado actual de la red y requieren la participación tanto de los mineros son los validadores (los garantes) de las transacciones como de los nodos individuales que hacen cumplir las reglas de consenso. Es vital que cada nodo tenga la misma copia exacta del libro mayor y aplique las mismas reglas de consenso para estar «en consenso».
Si un nodo informático tiene una versión del protocolo Bitcoin mientras otro ejecuta otra versión ligeramente diferente de Bitcoin, la red no es compatible. Como Bitcoin y otros protocolos de la cadena de bloques trabajan para que todas las transacciones queden registradas permanentemente en un libro de contabilidad digital, tener un «consenso» diferente sobre el funcionamiento del libro de contabilidad digital haría que la funcionalidad fuera discutible. En pocas palabras, todos los ordenadores deben estar «en consenso» para que la cadena de bloques sea válida.
Uno de los motores clave de la descentralización es no estar sujeto a una autoridad central, de modo que las leyes que rigen cualquier proyecto de blockchain se adhieren a las matemáticas y al código. La alternativa es algo no deseado, una autoridad centralizada que especifique cómo se ejecuta un protocolo. Las desventajas, por supuesto, son las entidades que pueden abusar de su poder sobre un sistema. Por ello, los algoritmos de consenso son uno de los elementos clave para conseguir un sistema funcionalmente viable, pero con un mínimo de confianza.
Como mecanismo de seguridad, la Prueba de Trabajo también utiliza la energía y el cálculo para proteger la red de los ataques. Mediante el uso de la criptografía, hashes y complicados rompecabezas, la Prueba de Trabajo (PoW) «trabaja» para garantizar que el libro de contabilidad digital permanezca inalterable para siempre. Para alterar la blockchain se necesitaría una gran potencia de cálculo y un hardware capaz de resolver algoritmos de dificultad sobrenatural. Esto es lo que hace que las redes de blockchain de Prueba de Trabajo sean tan seguras.
Minería y Prueba de Trabajo
En el lenguaje de las criptomonedas, la minería y la Prueba de Trabajo se han convertido en sinónimos. Es fácil entender por qué: Proof-of-Work se refiere al trabajo de prueba que se realizó con el gasto de energía. A su vez, los mineros se reparten la recompensa de un bloque de Bitcoin, lo que se suele llamar «minar bitcoin».
Al principio, era mucho más fácil minar criptomonedas porque no había tanta gente minando Bitcoin, Litecoin, Ethereum, etc. No fue tan competitivo porque no se creaban tantos bloques. Los bloques son el lugar donde se registran los datos de las transacciones de forma permanente en la cadena de bloques. Minar un bloque se refiere a encontrar una solución al problema matemático y los mineros recogen las recompensas del bloque y las tasas de transacción por su trabajo de minería. Cada 2.016 bloques, la dificultad de minado de Bitcoin se ajusta al alza o a la baja en función del número de mineros disponibles. Así, el tiempo medio de cada bloque es siempre de aproximadamente 10 minutos.
En los viejos tiempos podías usar cualquier computadora para minar Bitcoin. Con el paso de los años, la dificultad de la minería aumentó hasta el punto de necesitar GPUs o máquinas especializadas llamadas ASICs para minar. Ahora tenemos una situación en la que se construyen granjas mineras enteras sólo para ser competitivas en la minería de Bitcoins. A menos que se disponga de grandes recursos y energía barata, la minería de Bitcoin no es necesariamente rentable.
Para abreviar, la minería funciona así: Digamos que quiero que adivines entre un número del 1 al 20. Fácil, ¿verdad? Todos hemos jugado a ese juego de pequeños. Pero digamos que quiero que adivines un número entre 1 y 1.000.000.000. Un poco más difícil. Ahora, quiero que adivines una secuencia de 64 dígitos de 16 símbolos del 1 al 10 y las letras AG. Puede que necesites tener un coeficiente intelectual de 3.000 o una máquina inmensamente potente para adivinar qué estaba pensando en la cadena de datos 1eF874a555sa6bb49… y así sucesivamente.
Si lo has acertado con tu mega súper cerebro, enhorabuena. Has «probado el trabajo». Por eso se ha confiado en la Prueba de Trabajo durante tanto tiempo y todavía tiene pruebas válidas que lo respaldan. Se necesitaría una gran potencia de cálculo para controlar o hackear la red a distancia debido a todo el trabajo criptográfico que se realiza en ella. La tarea requeriría un esfuerzo mastodóntico, faraónico.
Proof-of-Work vs Proof-of-Stake
Aunque los medios de comunicación exageran la potencia eléctrica necesaria para generar trabajos de prueba de trabajo, la minería de Bitcoin sigue requiriendo cantidades significativas de energía. Bitcoin utiliza el 0,5% de la producción mundial de energía, tanto como una megaciudad como Las Vegas, aunque sus defensores afirman que gran parte de la energía consumida proviene de fuentes de energía renovables.
Otra crítica popular a la Prueba de Trabajo afirma que el algoritmo de consenso favorece a los mineros que tienen más recursos, ya que los que tienen mucho dinero pueden comprar edificios enteros llenos de herramientas de minería. Por el contrario, en la Prueba de Participación, la posibilidad de que el protocolo valide los bloques es proporcional al valor de la criptomoneda que se posee. Así que hay un nivel básico de recursos que se necesita, que es la cantidad de criptografía que se necesita para «probar» o validar la red, además de los requisitos de hardware. En lugar de minar, la Prueba de Participación funciona en nodos validadores, que son ejecutados por usuarios que validan la red.
Sin embargo, la Prueba de Participación se presta a otros problemas, como que la cadena de bloques esté anticuada. En la Prueba de Participación si de repente un grupo de personas se une para hacerse con el 51% de la red, o incluso un solo individuo poderoso compra más de la mitad de la participación en el protocolo, la red se ve comprometida. En teoría, esto puede ser posible, pero en la práctica es casi imposible de lograr en redes grandes, con muchos participantes.
Sin embargo, debido a este y otros problemas, algunos protocolos en el futuro pueden optar por utilizar una combinación de ideas de Prueba de Trabajo y Prueba de Participación.
Reflexiones finales
La Prueba de Trabajo, aunque originalmente tiene sus raíces en los primeros días de Internet, se ha convertido en una palabra de moda asociada a las criptomonedas, que puede ser el mayor y más duradero legado del mundo criptográfico. Aunque controvertido, el impacto medioambiental de la Prueba de Trabajo sigue siendo muy cuestionable, en contraste con la seguridad sin parangón que proporciona a la red Bitcoin.
