Prueba de trabajo

Este artículo le proporcionará una guía básica sobre Proof of Work. Aprenderás para qué es necesaria, la diferencia entre Proof of Work y Proof of Stake, y mucho más.

Para facilitar la navegación, consulte el índice:

• ¿Qué es la prueba del trabajo?
• ¿Por qué necesitamos PoW?
• ¿Qué es el doble gasto?
• ¿Cómo funciona PoW?
• Prueba de trabajo frente a prueba de participación
• Conclusión
• Preguntas frecuentes

¿Qué es la prueba del trabajo?

Proof of Work (PoW, para abreviar) es un mecanismo de consenso (también conocido como algoritmo de consenso) utilizado en criptomonedas. Lo que hace es impedir doble gasto. Proof of Work se conoce comúnmente como el método de seguridad del libro mayor de una criptomoneda.

Siendo el primer algoritmo de consenso creado, Proof of Work sigue siendo considerado el dominante entre otros algoritmos de consenso. Satoshi Nakamoto, El Bitcoin introdujo PoW en 2008. Pero en realidad, la tecnología que hizo posible PoW ya se conocía antes del periodo.

El ejemplo más famoso del algoritmo PoW anterior a la era de las criptomonedas es HashCash de Adam Back. Funcionó como una herramienta para disminuir el número de cartas de spam requiriendo a los remitentes que realizaran una cierta cantidad de computación antes de enviar un correo electrónico. La cantidad de computación era relativamente baja para un remitente de correo electrónico individual, pero crecía dramáticamente para alguien que realizaba envíos masivos de correo electrónico.

¿Por qué necesitamos pruebas de trabajo?

Para responder a esta pregunta, primero tendremos que ver cómo tecnología blockchain funciona.

En una red Bitcoin, los usuarios necesitan que el sistema confirme las transacciones, ya que cuando difunden sus transacciones a la red, éstas no obtienen su validación de inmediato. Las transacciones tienen que pasar primero a formar parte del sistema blockchain. Dado que la blockchain es una base de datos abierta, cada usuario puede seguir el historial de todos los fondos dentro de la red. La forma más fácil de verlo es un bloc de notas.

Esta es la idea:

• Tú y tres amigos más compartís el mismo bloc de notas;
• Los cuatro utilizáis este bloc de notas para llevar la cuenta de las transacciones y ver cuánto dinero gasta cada uno;
• Para que cada nueva transacción sea válida, al realizarla se hace referencia a la transacción anterior que proporcionó los fondos;
• Por lo tanto, si uno de tus amigos intenta realizar una transacción utilizando los mismos fondos, dicha transacción se considerará no válida y se bloqueará.

Pero aquí está el truco: un sistema así sólo puede funcionar para un pequeño grupo de personas que se conocen entre sí y pueden llegar a un acuerdo a la hora de realizar transacciones y anotar sus datos en un bloc de notas mutuo para que sus operaciones sean totalmente transparentes y rastreables. Pero, ¿y si se quiere hacer lo mismo con un vasto grupo de usuarios en línea de, digamos, 10.000 o más personas? En este caso, el enfoque del bloc de notas no funcionará, ya que nadie estará dispuesto a dejar que extraños gestionen las transacciones.

Y por eso la red de moneda digital necesita un sistema de Prueba de Trabajo. Este mecanismo sirve de bloqueo para que un usuario gaste los activos que no tiene derecho a gastar. El algoritmo PoW combina teoría del juego y la criptografía, lo que permite a los usuarios de Bitcoin blockchain actualizar los datos de las transacciones de bitcoin en estricta conformidad con el sistema.

¿Cómo funciona PoW?

¿Qué es la minería?

Para entender cómo funciona realmente Proof of Work, primero tendremos que aprender qué es la minería.

Cuando se añaden transacciones a la cadena de bloques, no se pueden añadir por separado, sino que hay que reunirlas en bloques. En cuanto aparecen transacciones en la red, el concepto es el siguiente: deben añadirse a un tipo determinado de bloque llamado bloque candidato. A continuación, este bloque candidato espera su validación para ser válido, es decir, para ser añadido a la cadena de bloques.

Crear un nuevo bloque no es el proceso más barato. Requiere ciertos recursos, como potencia de cálculo. O potencia minera, ya que el que crea un bloque se llama minero. Un minero (mediante el uso de un ordenador moderno con suficiente CUP ) la resolución de un llamado rompecabezas computacional - es decir, hash los datos del bloque.

¿Qué significa "hashing" de los datos del bloque? Significa procesar los datos mediante un función hash que genera un hash de bloque. Al ser procesado a través de las funciones hash, un nuevo bloque recibe su código único, una especie de huella dactilar. Esta “huella digital” da una identidad individual a los datos de entrada de su bloque.

No puedes extraer los datos de entrada de un hash de bloque. Sin embargo, si conoces una entrada, puedes saber si el bloque es correcto. Todo lo que necesitas para ello es procesar la entrada a través de la función hash y asegurarte de que la salida es la misma.

Proof of Work requiere que el hash de datos coincida con ciertas condiciones. Para asegurarte de que el hash de datos coincide con las condiciones, tendrás que pasarlo por la función hash. Si, tras la comprobación, los datos no coinciden, sólo tendrás que corregirlos cambiándolos un poco. Es importante saber que incluso un cambio de un carácter supondrá una gran diferencia, de modo que el resultado de salida es totalmente impredecible.

La conclusión es que crear un bloque es una tarea que no se puede predecir. Todo se reduce a juntar un número de transacciones con otros datos cruciales. Lo que siempre necesitarás es complementar un conjunto de datos constante con un dato variable. Sin ello, tu salida hash siempre será invariable.

El dato variable que hemos mencionado se llama nonce. Es un número que cambia cada vez dándote diferentes hashes. El proceso en sí se llama minería.

¿Qué es la minería?

• La minería es el proceso de recopilar datos de la cadena de bloques y aplicarles un hash con un nonce con el fin de encontrar un hash determinado. Cuando un minero encuentra un hash que coincide con las condiciones asignadas por el protocolo, obtiene el derecho a difundir nuevos bloques a la red. Al mismo tiempo, el blockchain es actualizado por otros usuarios de la red que incluyen nuevos bloques.

Las condiciones que deben cumplirse durante el proceso de minería varían según las monedas digitales. Por ejemplo, hay monedas con condiciones extremadamente exigentes. Todo depende de la tasa de hachís de la red: cuanto mayor sea la tasa de hash, más difícil será encontrar un hash válido. Todo esto forma parte de un diseño: si las tasas de hash fueran bajas, los mineros encontrarían monedas demasiado deprisa y su número crecería rápidamente.

Sin embargo, la minería no es imposible. La idea es que sea moderadamente difícil. De lo contrario, no tendría sentido que otros mineros se unieran. La minería es una competición. Cada día los mineros compiten entre sí. El trabajo de los mineros acaba siendo recompensado, lo que aumenta su entusiasmo por seguir minando.

Como ya hemos dicho, la minería (es decir, resolver un puzzle matemático) requiere enormes cantidades de potencia de cálculo. Pero eso no es todo. Como sabes, los ordenadores necesitan electricidad para funcionar. Así que esto hace que la minería sea una tarea pesada en cuanto a costes de electricidad. Pero hay buenas noticias: los hashes válidos son recompensados. Esto significa que cada vez que un minero encuentre un hash válido, obtendrá una recompensa en bloques de 1.000 euros. criptomoneda.

¿Qué es la criptografía de clave pública?

Con toda la información anterior, obtenemos las siguientes conclusiones:

• La minería cuesta dinero (hardware de minería + una cantidad significativa de energía eléctrica utilizada)
• Los mineros reciben recompensas por encontrar bloques válidos
• Con los datos de entrada, un usuario de blockchain puede asegurarse de que el bloque es válido sin utilizar demasiada potencia de CPU.

Pero el caso es que siempre habrá quien quiera ir por el camino fácil. En este caso, los que querrán intentar hacer trampas. ¿Es eso posible? ¿Puede una persona crear una serie de transacciones falsas, combinarlas en un bloque y salirse con la suya creando un nuevo bloque válido? Técnicamente, la respuesta es sí. Pero hay una forma de impedir que los malos actores hagan un mal uso de la blockchain pública para su propio beneficio.

Para asegurarse de que un usuario tiene derecho a gastar fondos, se utiliza un mecanismo criptográfico especial: la criptografía de clave pública. El concepto es el siguiente:

• Al crear una transacción, el usuario debe fírmelo;
• La firma es publiс, y cualquier usuario tiene acceso a ella;
• Otros usuarios pueden comparar la firma con la clave pública: si coinciden, la transacción es válida;
• Los usuarios también pueden asegurarse de si el creador de una transacción puede realmente gastar sus fondos y si la suma de salida es inferior a la de entrada.

Para más detalles, lea este artículo.

La red elimina cualquier bloque de transacción no válido, lo que se traduce en una pérdida monetaria masiva. Así que hacer trampas dentro de la red blockchain es realmente muy caro. Y esa es la idea real detrás de la Prueba de Trabajo (y otros mecanismos de consenso):

• El mecanismo de consenso PoW encarece las trampas, pero, por otro lado, anima a actuar con honestidad, obteniendo grandes beneficios al hacerlo.

¿Qué es un doble gasto?

Cuando se habla de Prueba de Trabajo, hay un término fundamental que debe conocer. El término es doble gasto.

A doble gasto es básicamente un fondo que un usuario intenta gastar más de una vez. Se trata de un término común para las operaciones con dinero digital. La razón es que los fondos digitales no son lo mismo que la moneda fiduciaria, es decir, el dinero que existe realmente en el mundo físico. Al fin y al cabo, en algún momento, toda persona que opere con monedas digitales tendrá que admitir que no tienen ningún valor en el mundo real. Pero, de nuevo, por un montón de razones, las criptodivisas se han convertido en algo grande en los últimos años, dando lugar a un auge de las criptodivisas y a una plétora de técnicas de estafa. Una de esas técnicas es el doble gasto.

Dejémoslo claro:

• no puedes pagar dos veces con dinero físico, pero PUEDES (al menos intentarlo) usar el mismo fondo de moneda digital para hacer transacciones en bitcoin (lo cual es, por supuesto, un fraude).

Imagínese la siguiente situación: ha comprado una taza de café y la ha pagado en efectivo. Ahora, si quiere otra taza de café, no podrá pagarla con el mismo billete de un dólar, ya que ha sido aceptado por un cajero y bloqueado en una caja registradora. Tampoco podrá utilizar ese billete en otra tienda por la razón expuesta anteriormente.

Pero con las monedas digitales se puede hacer ese truco. Como el dinero digital no es más que un montón de ceros y unos (es decir, datos comprimidos en un archivo), puedes duplicar estos datos y enviarlos por correo electrónico a cuantas personas quieras. Por eso es tan importante contar con mecanismos que impidan a la gente utilizar los mismos fondos en lugares distintos. Sin estos mecanismos, el doble gasto destruirá una moneda.

Para más información sobre el doble gasto, lea esta guía.

Prueba de trabajo frente a prueba de participación

Como ya hemos dicho, Proof of Work (PoW) no es el único algoritmo de consenso que existe. En esta sección de nuestra guía, echaremos un vistazo a un rival potencial del algoritmo Proof of Work - Prueba de participación.

¿Qué es la prueba de participación?

Proof of Stake es otro popular mecanismo de consenso que permite validar transacciones y llegar a un consenso. Pero PoS utiliza un enfoque totalmente diferente al de PoW. A diferencia de Proof of Work, Proof of Stake funciona virtualmente.

Esto significa que mientras PoW requiere una enorme cantidad de potencia de cálculo para realizar una función de coste de CPU (o para resolver un puzzle de cálculo), la característica clave de PoS es el uso de validadores. Los validadores bloquean una apuesta para evitar trampas. Después, los validadores tienen que decidir cuál es el siguiente bloque que se añade a la cadena. A continuación, apuestan por los bloques elegidos. Si un bloque aparece en la cadena, los validadores reciben una recompensa proporcional a toda la apuesta.

¿Es PoS mejor que PoW?

Proof of Stake aún no se ha integrado completamente en las cripto blockchains. Y una de las primeras en hacerlo es la red Ethereum. La comunidad Ethereum está deseando cambiar de Proof of Work a Proof of Stake en un futuro próximo. La razón es que Proof of Work consume demasiada electricidad: la función de fijación de precios de la CPU requiere más potencia de minado que la validación de transacciones mediante PoS. Y cuantos más mineros se unan a los pools de minería, más potencia se necesitará.

Muchas personas en todo el mundo están preocupadas por estas cantidades de consumo de energía. Por eso, la blockchain de Ethereum quiere hacer uso del mecanismo Proof of Stake en su intento de apostar por una solución más ecológica.

Otro punto en una competición PoW-vs-PoS es la velocidad (el número de transacciones por segundo). Con Proof of Stake, los usuarios pueden enviar y recibir fondos en sólo unos segundos, en comparación con el proceso Proof of Work, que lleva bastante más tiempo. Por cierto, este último factor también afecta al crecimiento de las comisiones por transacción en las redes de criptomonedas.

Y, por último, está la cuestión de la seguridad. ¿Es Proof of Stake más seguro que Proof of Work? La respuesta es sí. Gracias al protocolo CASPER, PoS es potencialmente más seguro que PoW. Y aún más, los ataques de hackers contra sistemas basados en PoS serán más caros y, por tanto, más raros.

Conclusión

En su día, Proof of Work (PoW) fue el mecanismo original para detectar doble gasto dentro del Bitcoin blockchain. Combinando criptografía, funciones hash, y la teoría de juegos, PoW permite un funcionamiento más seguro dentro de una red descentralizada que crea un sistema distribuido estable basado en el consenso.

Preguntas frecuentes

¿Qué es el protocolo Proof of Work?

El protocolo PoW es un mecanismo para validar transacciones dentro del sistema descentralizado de criptomonedas. Con Proof of Work, resulta imposible realizar un doble gasto, una técnica fraudulenta que consiste en utilizar un mismo fondo para varias transacciones.

¿Cuál es la diferencia entre Proof of Stake y Proof of Work?

Existen dos diferencias principales entre los dos protocolos de consenso más populares. La primera diferencia es que Proof of Stake aplica un enfoque más eficiente desde el punto de vista energético, mientras que Proof of Work necesita grandes cantidades de energía eléctrica para funcionar. La segunda diferencia es que Proof of Stake es potencialmente más seguro gracias al protocolo CASPER y al aumento de los costes de los ataques de hackers.

¿Qué quiere decir con “rompecabezas matemático”?”

Resolver un “rompecabezas matemático” es el proceso de minar criptomonedas. Mineros de todo el mundo utilizan costosos equipos informáticos y consumen mucha electricidad para “minar” bitcoins (y otras criptomonedas) procesando enormes cantidades de datos para crear nuevas unidades y añadirlas a la blockchain.

¿Qué es una ficha PoW?

Un token PoW es una “moneda” utilizada como forma de pseudo-pago en una serie de aplicaciones como el correo electrónico. Si un correo electrónico tiene un token PoW adjunto, significa que el correo electrónico está libre de spam. Los tokens PoW también se utilizan para pruebas de trabajo reutilizables. Así que, técnicamente hablando, los tokens PoW son elementos de un sistema anti-spam.