馃嚜馃嚫 Cardano: Asegurando la red a trav茅s de incentivos

:es: Traducci贸n al espa帽ol de Cardano: Securing the network with incentives por Rodrigo [RODRI].

Publicado en el blog de Gwendal Ledivechen en Medium, el 14 de Julio de 2020.


En este art铆culo, hablaremos de c贸mo el protocolo 鈥淧rueba de Participaci贸n鈥 (PoS) de Cardano est谩 dise帽ado para incentivar a las personas a involucrarse en el proyecto, ayudando a asegurar la red.

Seg煤n IOHK, "Un objetivo de dise帽o del mecanismo es alinear los incentivos monetarios tan perfectamente como sea posible a la adhesi贸n al protocolo: Si cada interesado sigue sus propios intereses financieros, el sistema deber铆a establecerse en un estado deseable. De ser posible, nunca deber铆a haber un conflicto de inter茅s entre maximizar las recompensas y 鈥渉acer lo correcto鈥.

PoS vs. PoW

Como expusimos detalladamente en un art铆culo anterior, la blockchain de Cardano utiliza un protocolo de consenso basado en 鈥淧rueba de Participaci贸n鈥 (PoS) por varias razones ligadas a la seguridad y a la eficiencia.

Como probablemente sabr谩s, la blockchain de Bitcoin utiliza el algoritmo 鈥淧rueba de Trabajo鈥 (PoW) que empuja a todos los que participan en la red a competir para extraer nuevos bloques y obtener las recompensas asociadas.

Por otro lado, la blockchain de Cardano utiliza la 鈥淧rueba de Participaci贸n鈥, en la que el validador y creador de bloques es elegido al azar por el algoritmo de la blockchain. Gracias al protocolo 鈥淥uroboros鈥, la blockchain de Cardano aborda algunos de los principales problemas de las blockchains de primera generaci贸n:

  • Problemas de escalabilidad: Esta limitante ser谩 resuelta usando el protocolo de escalabilidad de Cardano, Ouroboros Hydra.
  • Consumo de energ铆a: La blockchain completa de Cardano podr谩 ser abastecida energ茅ticamente con tan s贸lo 10 kW (energ铆a necesaria para pocas casas), lo que disminuir铆a el consumo de energ铆a un mill贸n de veces en comparaci贸n con la blockchain de Bitcoin.
  • Centralizaci贸n: Con el par谩metro de saturaci贸n de los stake pools se mitiga el predominio de los validadores que tienen demasiada influencia en la red.

Pero, por desgracia, algunos problemas de seguridad tambi茅n aparecen en forma de ataques Sybil 鈥渄onde alguien con muy poca participaci贸n en ADA puede crear un sinn煤mero de stake pools con bajos m谩rgenes, e intentar atraer de esta manera a la mayor铆a de los delegantes de la red鈥. Podr铆a entonces controlar el consenso, y da帽ar o incluso destruir el sistema".

En las siguientes secciones, veremos c贸mo el protocolo de consenso de Cardano pretende abordar esos problemas de seguridad gracias a un mecanismo de incentivos.

Protocolo PoS de Cardano: Validaci贸n y creaci贸n de bloques

Eventualmente, una red de blockchains es s贸lo un grupo de nodos interconectados, todos trabajando simult谩neamente para validar las transacciones y los bloques por medio del consenso. La definici贸n de consenso var铆a seg煤n la red, pero en Cardano se establece por el protocolo Ouroboros.

En la blockchain de Cardano, el tiempo se divide en distintas partes, llamados slots (intervalos), y 21600 slots se agrupan en per铆odos m谩s largos, llamados epochs (ciclos).


La divisi贸n del tiempo en Cardano.

Antes de iniciar un epoch, un sorteo (gestionado autom谩ticamente por el protocolo) determina qui茅n tiene derecho a crear un nuevo bloque para cada slot, y los elegidos se llaman l铆deres de slot.
El sorteo se basa en la generaci贸n de un n煤mero aleatorio correspondiente a un ADA circulante que determina qui茅n tendr谩 derecho a convertirse en l铆der de slot.
Para simplificar esto, podr铆amos decir que, potencialmente, todos los titulares de ADA que participan en la red podr铆an ser elegidos al azar para convertirse en un l铆der de slot y producir un nuevo bloque.

Pero participar en la red no s贸lo significa conservar ADA. Participar en la red significa poner a disposici贸n de la red un nodo creador de bloques que pueda correr como stake pool, validando y dando el visto bueno a un bloque cuando sea seleccionado. Al ejecutar un nodo creador de bloques en Cardano, los usuarios participan y contribuyen a la red.

Como incentivo para participar, si un l铆der de slot logra producir un bloque en un slot determinado, es recompensado por la red. La red recompensa a los participantes en funci贸n de su participaci贸n (stake) y seg煤n las condiciones que son v谩lidas e inmutables durante un epoch determinado.

En el pr贸ximo p谩rrafo explicaremos c贸mo todos los titulares de ADA pueden participar en el protocolo, incluso sin poder operar un nodo creador de bloques por su cuenta, gracias al concepto de stake pools y delegaci贸n.

Delegaci贸n

La delegaci贸n es un mecanismo que permite a los titulares de ADA transferir sus derechos de participaci贸n en el protocolo PoS a otra entidad.
Esas entidades se denominan 鈥渟take pools鈥 y son responsables de ejecutar el protocolo y correr el nodo productor 24/7, en nombre de los titulares de ADA que se han unido al pool colectivo. Estos fiables nodos productores de bloques mantienen la participaci贸n combinada del grupo de delegados en una sola entidad.

La delegaci贸n es importante para aumentar la estabilidad y el rendimiento de la red. De hecho:

  • No todos los tenedores de ADA podr谩n hacer funcionar continuamente un nodo creador de bloques que est茅 bien conectado al resto de la red, s贸lo para tener la oportunidad de producir nuevos bloques en muy raras ocasiones.
    La delegaci贸n permite a todos los titulares de ADA participar en el protocolo, independientemente de sus conocimientos t茅cnicos y de la cantidad de ADA que posean.
  • Incluso si cada usuario pudiera ejecutar un nodo que estuviera online en todo momento, ser铆a dif铆cil mantener todos esos nodos lo suficientemente bien sincronizados como para evitar bifurcaciones inesperadas y mantener una longitud de slot corta.

El mecanismo de delegaci贸n de Cardano est谩 dise帽ado para mantener razonablemente bajo el n煤mero de nodos que producen un n煤mero significativo de bloques (unos 100 o 1000 nodos), de manera que la comunicaci贸n efectiva entre ellos sea realista. Lo define el par谩metro 鈥渒鈥.

Para ser eficiente, un stake pool necesita reunir una cierta cantidad de ADA (que representa el poder de consenso) para poder participar activamente en el consenso de la red.
El poder de consenso de un stake pool se determina por su participaci贸n total (stake), que es representado por la suma de ADA participada por el operador del stake pool y sus delegantes.

Siguiendo este principio, las posibilidades de conseguir un slot determinado son proporcionales al stake del stake pool. Para evitar que la gente se apodere de la mayor parte del consenso, un bloque que produce nodos en la blockchain de Cardano alcanza el punto de saturaci贸n cuando re煤ne un cierto porcentaje del total de ADA en participaci贸n global. Este valor est谩 directamente relacionado con el factor 鈥渒鈥 que define el n煤mero deseado de stake pools en la red.
Cuando un stake pool alcanza ese punto de saturaci贸n comienza a recibir menos asignaci贸n de bloques, y proporcionalmente sus recompensas.

Los delegantes pueden elegir libremente en qu茅 stake pool quieren confiar para que produzca bloques en su nombre. As铆, los delegantes pueden directamente incrementar o disminuir el poder de consenso de un stake pool.
Los delegantes actuar谩n en su mejor inter茅s, por lo que est谩n motivados para elegir un stake pool que funcione bien y les proporcione las mejores recompensas posibles.
El stake pool debe entonces actuar en el mejor inter茅s de la red. Se espera que los delegantes reciban recompensas para que sean garantes del comportamiento honesto de los stake pools.


C贸mo funciona el proceso de delegaci贸n.

Lo sincentivos en Ouroboros

Seg煤n lo definido por los ingenieros de IOHK en un informe t茅cnico especializado y revisado por pares expertos, 鈥淓n un nivel alto, el objetivo del mecanismo de incentivos es incentivar a las partes interesadas a seguir el protocolo y garantizar as铆 el funcionamiento seguro y eficiente de Cardano鈥.

Aunque el protocolo de Ouroboros no es tan costoso de ejecutar como el protocolo de PoW, su operaci贸n conlleva algunos costos. Por consiguiente, los operadores de stake pool son recompensados por ejecutar el protocolo (en forma de ADA) que provienen de las comisiones por transacci贸n y de una subvenci贸n en forma de emisi贸n de ADA.
Para reconocer la labor de los operadores, se les permite declarar los costos adicionales al registrar su stake pool:

  • Costos de funcionamiento del equipo por epoch (expresados en ADA),
  • Margen de beneficios (en t茅rminos porcentuales), lo que constituye un incentivo para mantener la infraestructura fiable, actualizada y segura.

Despu茅s de cada epoch, las recompensas se distribuyen entre todas las partes involucradas que han delegado en un stake pool. Estas recompensas provienen de dos fuentes:

  • Comisiones por transacci贸n: Se recauda de las transacciones comprendidas en un bloque creado durante ese epoch.
  • Expansi贸n monetaria.

La siguiente f贸rmula define c贸mo funciona el mecanismo de recompensas.
鈥淓l monto de las recompensas disponibles, esto es las comisiones por transacci贸n m谩s la expansi贸n monetaria, se indica con R. En primer lugar, se determina la parte de todas las recompensas disponibles que puede recibir un stake pool espec铆fico, de la siguiente manera鈥:


C谩lculo de recompensas en Cardano.

Una vez calculadas y ajustadas las recompensas de cada stake pool seg煤n su rendimiento, se distribuyen entre el operador del pool y las personas que delegaron parte o toda su participaci贸n en dicho pool.
Esto sucede en varios pasos:

  • Primero, los costos declarados son restados y enviados al operador del stake pool.
  • Luego, se resta el margen declarado, y se le entrega al operador del stake pool.
  • En 煤ltima instancia, el resto se divide equitativamente (proporcional a la participaci贸n delegada), entre todas las personas que delegaron en el pool, incluyendo a los propietarios del pool que delegaron a trav茅s de su pledge.

La cantidad real de ADA recibida en recompensas puede variar y depender谩 de varios factores, entre ellos: el rendimiento del stake pool, es decir, el n煤mero real de bloques producidos en un epoch determinado, en comparaci贸n con el n煤mero que se esperaba que produjera. Los cambios en los par谩metros de la red tambi茅n pueden afectar a las recompensas.

C贸mo beneficiarse de la seguridad de la red - Recompensas del protocolo Cardano

El objetivo general de participar en un protocolo PoS es proporcionar seguridad a la red. Cuanto m谩s stake pools est茅n online y produciendo bloques, m谩s segura se vuelve la red.

La recompensa asociada a la validaci贸n de los bloques tiene por objeto funcionar como un incentivo (en forma de token nativo de Cardano, ADA) pagado por ejecutar el protocolo y producir bloques 24/7.

As铆 pues, existen dos maneras en que un tenedor de ADA pueda obtener recompensas y, por lo tanto, ser incentivado para mantener la red en funcionamiento: Delegando su participaci贸n a un stake pool gestionado por otra persona, o bien gestionando su propio stake pool.

Como hemos visto, s贸lo los nodos creadores de bloques (stake pools) pueden ser elegidos por la red para producir nuevos bloques en cada slot. La ejecuci贸n de esos nodos requiere dos cosas importantes:
- Experiencia y recursos para operar de forma fiable un nodo 24/7.
- Una cantidad significativa de ADA participada.

La cantidad de ADA delegada a un determinado stake pool es utilizada por el protocolo de Ouroboros para seleccionar qui茅n debe a帽adir el siguiente bloque en la blockchain, y obtener de esta manera una recompensa. Cuanta m谩s cantidad de ADA se delega en un stake pool (hasta un cierto punto de saturaci贸n), m谩s probable es que dicho pool firme el siguiente bloque y entonces las recompensas se repartan entre todos los que delegaron sus ADA a dicho stake pool.

La idea general detr谩s de esto es crear un buen comportamiento entre todas las personas que quieren participar en la red. Si tienes la capacidad t茅cnica para dirigir un nodo productor de bloques y tienes suficientes ADA para llegar a la saturaci贸n, puedes decidir operar un stake pool privado, y conservar todas las recompensas que van a ser generadas por tu trabajo.

Pero para la mayor铆a de los tenedores de ADA, ser铆a m谩s relevante asociarse con otros miembros de la comunidad de Cardano para gestionar stake pools que sean eficientes y aporten utilidad a la red para compartir las recompensas. La idea principal dentro de Cardano es siempre llegar a una soluci贸n en la que todos ganen para todos los individuos que quieran ayudar a dirigir y asegurar la red.


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