Proof of Stake (PoS) es un mecanismo de consenso alternativo al Proof of Work (PoW), utilizado en varias blockchain. A diferencia del PoW, PoS selecciona participantes para crear bloques y validar transacciones en función de sus tenencias de moneda. En PoS, los usuarios con más monedas, o “stake”, tienen una mayor probabilidad de ser elegidos para validar transacciones y bloques, lo que les permite recibir recompensas en forma de tarifas de transacción o nuevas monedas.
La implementación de PoS responde a varias preocupaciones clave relacionadas con PoW. Principalmente, es mucho más eficiente en términos de energía, ya que no requiere la misma cantidad de poder de cómputo y, por lo tanto, reduce el consumo energético asociado con la minería de criptomonedas. Esto lo convierte en una opción más sostenible y ecológicamente amigable.
Además, PoS también aborda el problema de la centralización en la minería de criptomonedas. Mientras que en PoW, la minería puede estar dominada por aquellos con acceso a grandes recursos de hardware, en PoS, la capacidad de validar y crear bloques se distribuye más equitativamente entre una gama más amplia de participantes. Esto contribuye a una red más descentralizada y segura, donde el control no está tan concentrado.
Conceptos fundamentales de proof of stake (PoS)
Una de las características fundamentales de proof of stake (PoS) es el cambio en la forma en que las criptomonedas aseguran sus redes.
A diferencia del proof of work (PoW), que se basa en la capacidad computacional, proof of stake asigna el derecho de validar bloques a los participantes según la cantidad de criptomonedas que poseen y están dispuestos a comprometer como garantía. Este proceso central de esta metodología se conoce como “staking” o “apostar”.
Staking y participación activa
Ahora bien, ¿qué quiere decir staking? Se trata de un concepto que consiste en la acción de mantener criptomonedas en una billetera específica, bloqueándolas para respaldar la red.
Cuanto más alto sea el monto apostado, es decir, el monto que un determinado usuario está dispuesto a comprometer como garantía, mayor será la probabilidad de que el titular de las criptomonedas sea seleccionado para validar un bloque y, por lo tanto, recibir recompensas.
En otras palabras, un usuario que decide apostar sus criptomonedas las “bloquea” temporalmente como garantía para respaldar la seguridad y la operación de la red blockchain. A cambio de esa participación, obtiene la posibilidad de ser seleccionado para validar bloques de transacciones y, como recompensa, ganar más criptomonedas.
De alguna manera, es como depositar dinero en un banco para respaldar ciertas operaciones, y a cambio, por esa contribución, el banco te recompensa. En ese sentido, entonces, el staking no solo es una forma de participar activamente en la red, sino también una oportunidad para obtener beneficios adicionales.
Eliminación de la minería
A diferencia de lo que sucede con PoW, que implica la competencia entre nodos para resolver problemas matemáticos complejos y asegurar la red, PoS elimina la necesidad de la minería. En este último, la tarea de validar transacciones se asigna de manera más directa y proporcional a la participación financiera de los nodos.
Entre algunas de las ventajas que provee esta nueva metodología, podemos mencionar su impacto en la eficiencia energética y la reducción de la competencia por recursos. Es así como proof of stake es más sostenible y respetuoso con el ambiente.
Seguridad y desincentivos
La seguridad de la red proof of stake se basa en el principio de que aquellos usuarios que hayan hecho una inversión significativa tienen menos incentivos para actuar de manera perjudicial. Esto sucede por una razón clara: si un validador malintencionado intenta realizar acciones dañinas, su inversión en criptomonedas también se vería comprometida.
Para ahondar aún más en este punto, es difícil que un usuario realmente tenga control de la red y sea capaz de producir un ataque que cause un daño, porque para eso debería poseer una gran cantidad de criptomonedas. Este sistema de desincentivos promueve la integridad y la honestidad en la participación de los nodos, fortaleciendo la seguridad general de la red.
Cómo funciona proof of stake (PoS)
Proof of stake es un método de consenso utilizado en blockchain para validar transacciones y producir nuevos bloques. Tal como hemos explicado, el sistema elige al validador de bloques de manera directa basándose en la cantidad de criptomonedas que posee y está dispuesto a “bloquear” como garantía. A continuación, el paso a paso de cómo funciona proof of stake:
Poseer criptomonedas
Los participantes en el sistema deben poseer cierta cantidad de la criptomoneda de esa red. Cuanto más tengan, mayores serán sus posibilidades de ser seleccionados para validar bloques.
Apostar o bloquear criptomonedas
A su vez, aquellos que desean participar en el proceso de consenso deben apostar o bloquear una cantidad específica de sus criptomonedas como garantía. En efecto, es este acto el que se denomina staking.
Selección del validador
En lugar de utilizar la potencia computacional para resolver problemas, proof of stake elige al validador de bloques de manera proporcional a la cantidad de criptomonedas que han sido bloqueadas.
Validación de transacciones
El validador seleccionado tiene la responsabilidad de agregar un nuevo bloque a la cadena de bloques y validar las transacciones que ocurran.
Recompensas y penalizaciones
Como recompensa por su participación y validación exitosa, el validador recibe nuevas criptomonedas y, en algunos casos, tarifas de transacción. Sin embargo, si el validador actúa de manera maliciosa, podría perder parte o la totalidad de las criptomonedas que había bloqueado como garantía.
Rotación de validadores
Proof of stake utiliza un sistema de rotación donde diferentes validadores son seleccionados para agregar bloques en intervalos regulares, lo que asegura una distribución justa de las responsabilidades y evita la centralización excesiva.
Blockchains que utilizan proof of stake (PoS)
Muchas blockchains utilizan el sistema de consenso proof of stake:
Ethereum 2.0 (ETH)
Ethereum es una de las blockchain más grandes y conocidas. El 15 de septiembre del 2022 completó su transición de proof of work a proof of stake con su actualización Ethereum 2.0. De esta manera, se mejoró la escalabilidad de la moneda y se redujo la huella ecológica de la red. Lo cierto es que este proceso fue todo un éxito y hace tiempo era esperado por la comunidad de criptomonedas.
Cardano (ADA)
Cardano, por su parte, es una blockchain que utiliza un método PoS llamado “Ouroboros”. Este protocolo proof of stake dirige todos sus esfuerzos a la seguridad y a la sostenibilidad, de manera que los titulares de ADA sean capaces de participar en el proceso de consenso mediante el staking.
Polkadot (DOT)
Polkadot utiliza un protocolo de consenso llamado “Nominated Proof-of-Stake” (NPoS), que es una variante de proof of stake. En este caso, los titulares de DOT pueden nominar o votar por validadores, y los nodos seleccionados tienen la responsabilidad de agregar bloques.
Avalanche (AVAX)
Avalanche utiliza un protocolo de consenso de PoS llamado “Avalanche Consensus” que se centra en la escalabilidad y la velocidad de transacción. En esta criptomoneda, los nodos participantes pueden bloquear AVAX para validar transacciones y obtener recompensas.
Tezos (XTZ)
Tezos es una blockchain que utiliza un mecanismo de consenso llamado “Liquid proof of stake” (LPoS). En Tezos, los titulares de XTZ pueden participar en la gobernanza y recibir recompensas al bloquear sus criptomonedas.
Binance Coin (BNB)
Por último, podemos mencionar a la criptomoneda de la plataforma Binance. Al igual que Ethereum, utiliza el método proof of stake en su blockchain.
Ventajas de adoptar proof of stake (PoS)
Utilizar proof of stake provee ciertas ventajas que hacen a este método atractivo para aquellos que buscan sistemas de consenso más eficientes y sostenibles. Cabe aclarar que cada protocolo tiene sus propias características y desafíos, y la elección entre PoS y otros métodos depende de los objetivos y requisitos específicos de cada blockchain.
Eficiencia energética
Uno de los beneficios más destacados de proof of stake es su eficiencia energética en comparación con proof of work.
Sostenibilidad ambiental
La eficiencia energética de proof of stake contribuye a una menor huella de carbono y hace que las blockchains basadas en este método sean más sostenibles desde el punto de vista ambiental. Esta característica se vuelve especialmente importante en un contexto global centrado en el cuidado activo de nuestros recursos energéticos y ambientales.
Escalabilidad mejorada
Al eliminar la necesidad de competir por la resolución de problemas computacionales, PoS puede procesar un mayor número de transacciones por segundo de manera más eficiente, lo que es esencial para la adopción masiva de blockchain.
Participación activa de los titulares
Proof of stake, además, permite a los titulares de criptomonedas participar activamente en la red a través del staking. Al bloquear sus criptomonedas como garantía, los titulares tienen la oportunidad de validar bloques y recibir recompensas, alineando sus incentivos económicos con la seguridad y estabilidad de la red.
Desincentivos para comportamiento malicioso
En el mismo sentido, los mecanismos de proof of stake suelen incluir desincentivos para el comportamiento malicioso. Los participantes que actúan de manera perjudicial pueden perder las criptomonedas que han bloqueado como garantía, lo que colabora con más integridad y seguridad en la red.
Reducción de la centralización minera
Además, otra de las ventajas es la posibilidad de contribuir a reducir la centralización que a veces se observa en sistemas PoW, donde grandes operaciones de minería concentran el poder. Al basar la selección de validadores en la cantidad de criptomonedas en lugar de la potencia de cómputo, proof of stake tiene como objetivo una distribución más equitativa.
Sin embargo, veremos que esto no siempre es así. De hecho, de la misma manera que puede ser una ventaja, la acumulación, según el caso, puede convertirse en una desventaja del sistema.
Desventajas de proof of stake (PoS)
Pero, como la mayoría de las innovaciones, así como existe una gran variedad de aspectos favorables, proof of stake también tiene sus desventajas.
Problema de la riqueza acumulada
Una crítica común al método proof of stake es que tiende a favorecer a aquellos que ya poseen grandes cantidades de criptomonedas. Recordemos que mientras más criptomonedas tengas para hacer staking, mayores serán tus posibilidades de ser seleccionado como validador y recibir recompensas.
Esto puede llevar a una centralización de la participación entre un grupo relativamente pequeño de titulares de grandes cantidades de criptomonedas.
Riesgo de ataques del 51
Aunque PoS reduce el riesgo de ataques basados en la potencia de cómputo, aún existe la posibilidad teórica de ataques del 51%. Esto ocurre cuando un solo actor o un grupo de actores controla más del 50% de la participación en la red, lo que les daría el poder de tomar decisiones y validar transacciones de manera dominante.
Menor historial de seguridad
Algunas blockchain PoS pueden tener un historial de seguridad más corto en comparación con las blockchains PoW más establecidas, lo que es importante debido a que la seguridad a largo plazo de un protocolo PoS depende de su capacidad para resistir posibles ataques y vulnerabilidades a medida que evoluciona.
Complejidad de implementación
Implementar un protocolo PoS puede ser técnica y conceptualmente muy complejo. La introducción de conceptos como el staking y la selección de validadores requiere un diseño cuidadoso y puede presentar desafíos en términos de desarrollo e implementación.
Cambio en los incentivos económicos
La dependencia de incentivos económicos puede plantear desafíos en la alineación de intereses. Los participantes pueden actuar con motivaciones puramente económicas en lugar de buscar el bienestar a largo plazo de la red.
Necesidad de encontrar un equilibrio
En algunos casos, encontrar el equilibrio adecuado entre la participación activa y la seguridad puede ser un desafío. Un diseño de un sistema proof of stake exitoso debe garantizar que haya suficientes participantes dispuestos a hacer staking para mantener la seguridad de la red.
Adopción y educación
La adopción de PoS y la participación activa en el staking requieren educación y conciencia. Algunos usuarios pueden no entender el proceso de staking y por ende optar por no bloquear sus criptomonedas, lo que puede afectar la descentralización, la seguridad de la red y por ende el fundamento central de este método
Comparación: proof of work (PoW) vs. proof of stake (PoS)
Es importante hacer hincapié en que ambos tienen sus propias fortalezas y desafíos, y la elección entre ellos, por lo general, depende de los objetivos y requisitos específicos de la blockchain en cuestión.
Mecanismo de consenso
La primera de las diferencias está en el mecanismo de consenso. En el caso de proof of work, los nodos compiten para resolver problemas matemáticos complejos. El primero en resolverlo tiene el derecho de agregar un nuevo bloque a la cadena y es recompensado con criptomonedas.
Por su parte, como ya vimos, en el sistema proof of stake, los validadores de bloques son seleccionados basándose en la cantidad de criptomonedas que poseen y están dispuestos a bloquear como garantía. Por ende, la selección es proporcional a la participación financiera.
Eficiencia energética
La eficiencia energética constituye una de las principales diferencias entre estos dos sistemas. Mientras que proof of work requiere una gran cantidad de energía para realizar cálculos intensivos y resolver problemas matemáticos, con proof of stake ocurre lo contrario.
Generalmente, es más eficiente energéticamente, ya que la selección de validadores no depende de la potencia de cómputo, sino como hemos marcado, de la participación financiera.
Sostenibilidad ambiental
En el mismo sentido, proof of work tiende a tener una huella de carbono significativa debido al consumo de energía. Por otro lado, proof of stake es más sostenible desde el punto de vista ambiental ya que no requiere tanta energía para su funcionamiento.
Equipo de minería
Los equipos necesarios para desarrollar un método en comparación con los necesarios para el otro es una de las más claras diferencias de proof of stake y proof of work.
Para llevar a cabo la actividad en el sistema proof of work se necesita hardware de minería profesional, como ASIC, CPU y GPU. proof of stake hace que la actividad sea más sencilla ya que con cualquier computadora o dispositivo móvil que tenga conexión a internet se puede desarrollar.
Seguridad
La seguridad es otro de los puntos de mayor relevancia de las blockchain. En PoW, la seguridad se basa en la cantidad de poder de cómputo en la red. Es por eso que los ataques de la parte mayoritaria son una preocupación.
La seguridad de proof of stake es diferente. Se basa en la participación financiera. Aunque los ataques del 51% son teóricamente posibles como mencionamos en las desventajas de este sistema, son menos probables debido a los desincentivos económicos.
Participación activa de los titulares
En el método proof of work, los titulares de criptomonedas pueden no participar directamente en el proceso de consenso. Sin embargo, en PoS existe un Incentivo a la participación activa a través del staking.
Escalabilidad
La escalabilidad es una característica de vital importancia de la era de la digitalización. PoW puede toparse con algunos desafíos de escalabilidad debido a la competencia por problemas computacionales. Aquí proof of stake posee una gran ventaja porque es más escalable al eliminar la necesidad de resolver problemas matemáticos intensivos.
Mecanismos de consenso basados en proof of stake (PoS)
A continuación, analizaremos estos mecanismos de proof of stake, y veremos cómo cada uno tiene sus propias características específicas.
Sin embargo, vale aclarar que todos tienen la misma esencia común: la selección de los validadores a través de la participación financiera y el bloqueo de criptomonedas como garantía. Además, la mayoría de estos protocolos incorporan medidas para desincentivar comportamientos maliciosos y promover la integridad de la red, algo propio de los sistemas proof of stake.
Ouroboros (Utilizado por Cardano)
Ouroboros es un protocolo PoS utilizado por la blockchain Cardano y su funcionamiento es a través de rondas llamadas “epochs”. Durante cada epoch, los nodos son elegibles para ser seleccionados como validadores basándose en la cantidad de criptomonedas que han bloqueado como garantía.
Ouroboros incorpora un sistema de rotación para garantizar una distribución justa de las responsabilidades.
Nominated Proof-of-Stake (NPoS – Utilizado por Polkadot):
NPoS es el mecanismo de consenso de PoS utilizado por la blockchain Polkadot. En este sistema, los titulares de la criptomoneda DOT pueden nominar a los validadores que consideran confiables. Los nodos seleccionados a través de este proceso tienen la tarea de validar bloques y agregarlos a la cadena.
Liquid proof of stake (LPoS – Utilizado por Tezos):
LPoS es el mecanismo de consenso de PoS utilizado por Tezos. En Tezos, los titulares de la criptomoneda XTZ pueden participar en el proceso de gobernanza y validar transacciones mediante el bloqueo de sus criptomonedas. Los nodos seleccionados tienen la responsabilidad de proponer y validar bloques.
Avalanche Consensus (Utilizado por Avalanche):
Avalanche utiliza un mecanismo de consenso de PoS llamado Avalanche Consensus. En este sistema, los nodos pueden proponer bloques y otros nodos emiten votos. La convergencia se logra cuando hay suficiente consenso y a su vez, los nodos que participan pueden bloquear AVAX, la criptomoneda, como garantía.
Casper (Utilizado por Ethereum 2.0):
Por último, Casper es el protocolo de consenso PoS que Ethereum decidió implementar con su reciente actualización a Ethereum 2.0. La novedad de Casper es que combina elementos de PoS y proof of work (PoW).
Los validadores son elegidos para proponer y validar bloques basándose en la cantidad de criptomonedas que han bloqueado y están dispuestos a “apostar”. Cuando describimos las características de proof of stake, destacamos las recompensas y las penalidades. Casper también introduce penalizaciones y recompensas a sus validadores para garantizar la seguridad de la red.
Conclusión: El futuro de proof of stake (PoS)
Proof of stake probablemente continúe progresando a medida que más blockchains encuentren en este sistema una mejora en la eficiencia energética y la sostenibilidad. Ethereum 2.0, uno de los proyectos más grandes en este sentido, ya ha marcado el rumbo al llevar a cabo su transición.
En los próximos años, los desarrolladores de los proyectos PoS trabajaran en mejoras de escalabilidad para abordar la creciente demanda y permitir un mayor rendimiento de transacciones. Soluciones como capas de escalabilidad y sharding pueden desempeñar un rol protagónico en este aspecto.
Durante la evolución de esta tecnología, seguramente nos encontraremos con la experimentación continua con variantes de PoS y mecanismos de consenso híbridos, como Casper, que buscan optimizar la seguridad, la descentralización y la eficiencia.
Es por eso que aquellos proyectos que busquen abordar problemas de escalabilidad y a su vez, que también promuevan la interoperabilidad entre diferentes blockchain podrían marcar el futuro de proof of stake. Puentes entre cadenas y estándares de interoperabilidad facilitarían la transferencia fluida de activos entre diferentes blockchain.
Sin embargo, también existe un factor clave que influye en el futuro y en el desarrollo de las criptomonedas en general y es la participación activa de quienes ya las utilizan y la adhesión de quienes todavía desconfían de estos activos financieros.
Es en ese sentido que en la medida que más personas se familiaricen con la participación a través del staking y las recompensas asociadas, podríamos ver un aumento en la participación pública en el ecosistema PoS.
