Los algoritmos de consenso son la pieza clave que permiten el funcionamiento de una blockchain. Se trata de una serie de mecanismos diseñados para garantizar la operatividad de la cadena de bloques, permitiendo a los nodos, validadores o participantes ponerse de acuerdo sobre el estado general de la red y sus transacciones. En esta publicación, te contamos por qué los algoritmos de consenso son esenciales para una blockchain y cuáles son los más populares.
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¿Qué son los algoritmos de consenso blockchain?
Los algoritmos de consenso blockchain son un conjunto de reglas y parámetros creados para garantizar el estado de la red de forma acordada y distribuida entre sus nodos, que son quienes se encargan de validar, asegurar y registrar las transacciones de la cadena de bloques.
Estos mecanismos permiten que todo el registro de la blockchain permanezca inalterable, garantizando así una forma de llegar a un acuerdo entre los nodos sobre el estado de la misma. El estado de la blockchain se refiere a todo el registro, historial y la información de la red, que incluye saldos de cuentas, transacciones, registros de bloques y contratos inteligentes. A medida que se agregan nuevos bloques a la red, se actualiza el estado de la blockchain.
El objetivo de los algoritmos de consenso es crear un conjunto de reglas, incentivos y normas que garantizan el funcionamiento de la red, facilitando la resolución de problemas y protegiéndola del doble gasto, las falsificaciones, engaños y otras actividades maliciosas.
De esta forma, brindan beneficios operativos para una blockchain en términos de descentralización, transparencia, integridad y seguridad, que son características claves para el funcionamiento y la utilidad de una cadena de bloques.
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Principales algoritmos de consenso
Cada algoritmo está diseñado para que una cadena de bloques se mantenga operativa y los nodos acuerden su estado de forma particular y eficiente. Por lo que su diseño varía dependiendo del tipo de blockchain. En general, su funcionamiento se centra en que los nodos lleven un registro descentralizado de la red, permitiendo así comprobar y verificar las transacciones de la red ante cualquier error o intento de manipular el historial.
Es importante destacar, que con el pasar de los años y la evolución de las cadenas de bloques, los algoritmos de consenso blockchain van cambiando sus diseños. Esto ha dado pie a que surjan mecanismos híbridos, que combinan diferentes algoritmos o ideas vinculadas a los mismos para crear un consenso para la red. Veamos cuáles son los algoritmos de consenso más populares en el ecosistema blockchain.
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Prueba de Trabajo (PoW)
Uno de los principales algoritmos de consenso es el de Prueba de Trabajo o Proof of Work. Su popularidad se debe a que es el consenso que alimenta la cadena de bloques Bitcoin, creada por Satoshi Nakamoto. En este sentido, con el mecanismo de Prueba de Trabajo, los nodos, llamados «mineros», compiten para resolver un problema matemático complejo empleando recursos energéticos y computacionales.
Gracia a este proceso, llamado «minería», se validan las transacciones y se crean nuevos bloques en la red, premiando la resolución con recompensas en criptomoneda. Debido a que la complejidad y el coste que representa alterar o atacar la red es demasiado alto como para intentarlo, el algoritmo de consenso de Prueba de Trabajo es reconocido como uno de los más seguros, descentralizados y resistentes a cualquier manipulación.
Este mecanismo de consenso genera debates constantes sobre su consumo energético, debido a la alta necesidad de cómputo que requieren los nodos para asegurar la red. Mientras que los detractores critican su impacto en el medioambiente, los defensores destacan que dicha necesidad está justificada para brindar un sistema descentralizado y robusto.
Además de Bitcoin otros ejemplos de redes PoW incluyen: Dogecoin, Litecoin, Kaspa y Monero.
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Prueba de Participación (PoS)
Otro de los algoritmos de consenso blockchain popular es el de Prueba de Participación, también conocido como Proof of Stake. Este mecanismo está diseñado para que los nodos, en este caso llamados validadores, participen en la verificación y validación de las transacciones de la red al bloquear valor dentro de la misma.
Para ser validador, los participantes deben depositar cierta cantidad de la criptomoneda nativa de la cadena de bloques. Cuantas más criptomonedas tenga un validador y esté dispuesto a bloquear, mayores serán sus posibilidades de ser seleccionado para validar un nuevo bloque de transacciones. Como resultado, el validador recibe recompensas asociadas a la creación de un nuevo bloque y las tarifas de transacción asociadas al uso de la red.
En esencia, este proceso de depósito de criptomonedas para participar en la validación y recibir recompensas, se reconoce como «staking». Si un validador intenta actuar de manera maliciosa, puede perder su depósito, un modelo que actúa como un fuerte desincentivo contra comportamientos fraudulentos.
El algoritmo de consenso de Prueba de Participación es popular por su eficiencia en comparación con el PoW, ya que no demanda una alta carga computacional y energética. En la actualidad, algunos ejemplos de redes PoS incluyen a redes principales como Ethereum -luego de The Merge en 2020-, Cardano, Polygon, BNB Smart Chain, Avalanche, entre otras.
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Prueba de Historia (PoH)
La Prueba de Historia o Proof of History, es un mecanismo de consenso propuesto por Anatoly Yakovenko, fundador de Solana, y que está integrado por la cadena de bloques. El PoH destaca como un algoritmo de consenso blockchain flexible, ya que a diferencia de cualquier otro, puede integrarse de forma complementaria a consensos como PoW y PoS.
En esencia, el algoritmo de Prueba de Historia introduce «marcas de tiempo» en cada bloque que sirven para organizar y verificar las transacciones de la red, gracias a una función de retardo verificable (VDF). Este sistema permite que la red avance sin la necesidad de un acuerdo conjunto entre todos los nodos, creando un modelo más eficiente y rápido para el procesamiento de transacciones.
La flexibilidad del PoH, representado en el modelo de Solana, complementa estas marcas de tiempo al procesar las transacciones utilizando un sistema de validación basado en PoS, llamado Tower BFT. De esta forma, los validadores de la red, necesitan depositar tokens SOL para participar en la verificación de las transacciones.
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Prueba de Participación Delegada (dPoS)
En las redes de Prueba de Participación Delegada, los poseedores de tokens eligen un pequeño grupo de validadores o delegados, quienes se encargarán de asegurar la red y procesar las transacciones. Este proceso de selección se orquesta mediante una votación, donde los poseedores utilizan sus tokens para confiar la seguridad de la red a representantes con buena reputación o experiencia.
De la misma forma, en caso de cualquier incumplimiento o eventualidad, los delegados pueden ser reemplazados mediante votación. Aunque la reducción en el número de validadores potencia el escalado transaccional de las blockchains con este consenso, también crea riesgos como la centralización de la red o la vulnerabilidad ante ataques.
Algunos ejemplos de redes blockchain que utilizan Prueba de Participación Delegada son: Tron, Tezos, The Open Network (TON) y Sui.
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Prueba de Autoridad (PoA)
El algoritmo de Prueba de Autoridad se caracteriza por la selección de un grupo confiable de validadores, reconocidos públicamente, que se encargan de crear los nuevos bloques y validar las transacciones de la red. Estos validadores se seleccionan gracias a su credibilidad y reputación, por lo que no necesitan una cantidad de criptomonedas para participar.
Debido a que el número de validadores es limitado y conocido, el proceso de consenso se realiza con rapidez y eficiencia, lo que permite un alto rendimiento en términos de transacciones por segundo. De igual manera, el reconocimiento de los validadores a nivel público, elimina el riesgo a cualquier ataque malicioso. No obstante, la centralización constituye un problema para este consenso.
Uno de los ejemplos más populares de una blockchain de PoA es VeChain, donde existe un consenso híbrido que combina las facultades de la Prueba de Participación y la Prueba de Autoridad, llamado Proof of Stake Authority (PoSA). Un ejemplo de uso del algoritmo de consenso PoSA es la red Chiliz Chain.
Periodista digital y redactor de contenidos. Tecnooptimista -con matices-.
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