Ouroboros: El protocolo Proof-of-Stake impulsa la revolución sostenible de la blockchain de Cardano.
Introducción
El surgimiento del bitcoin y su protocolo proof-of-work [prueba de trabajo] inició una revolución, posibilitando la creación de redes distribuidas seguras y sin permisos. No obstante, el proof-of-work tiene inconvenientes, entre ellos el consumo de energía necesario, que dificulta la escalabilidad y la sostenibilidad. Ahí es donde entra en juego Ouroboros, el primer protocolo proof-of-work con seguridad demostrable que ofrece y mejora las garantías de seguridad del proof-of-work a una fracción del coste energético.
¿Qué es Ouroboros?
Ouroboros es la familia de protocolos de consenso proof of stake [prueba de participación] utilizada por Cardano y constituye un gran avance en la tecnología blockchain. Como primer protocolo de prueba de estaca de seguridad demostrable, Ouroboros se basa en investigaciones revisadas por expertos. Conjuga varias tecnologías innovadoras y mecanismos verificados matemáticamente, incluyendo principios de psicología del comportamiento y filosofía económica. Como resultado, se obtiene un protocolo capaz de garantizar y respaldar la seguridad y sostenibilidad de cualquier blockchain que lo implemente, lo que lo convierte en la opción ideal para crear redes distribuidas y sin permisos capaces de dar soporte a nuevos mercados. Con Ouroboros, los participantes -o stake pools- son seleccionados para crear nuevos bloques en función de la participación que controlan en la red, lo que garantiza la estabilidad y la seguridad de la blockchain.
Proof-of-Stake y Proof-of-Work
Los principales protocolos de blockchain son dos: PoS y PoW. PoW es el protocolo blockchain que utiliza Bitcoin, que requiere una enorme energía para lograr el consenso para cada nuevo bloque. En cambio, PoS selecciona a los participantes para crear nuevos bloques en función del staking que controlan en la red, lo que permite escalar las redes horizontalmente y aumentar el rendimiento mediante la incorporación de nodos adicionales. Esto hace que PoS sea más eficiente energéticamente y escalable que PoW.
Características de Ouroboros
Seguridad mediante la selección aleatoria de líderes:
Ouroboros hace gala de una seguridad matemáticamente verificable contra los atacantes con un protocolo seguro garantizado siempre que el 51% de la apuesta esté en manos de participantes honestos. Este hecho se consigue mediante la selección aleatoria de líderes, lo que garantiza una distribución justa del control de la red. Asimismo, Ouroboros sigue evolucionando a través de nuevas iteraciones y rigurosos análisis de seguridad, superando a otros protocolos proof-of-stake que se basan en una garantía del 33%.
Incentivos para los participantes de la red:
Para garantizar la sostenibilidad de las redes blockchain que utilizan Ouroboros, el protocolo cuenta con un sólido mecanismo de incentivos que recompensa a los participantes de la red por su participación. Al operar un stake pool o delegar su stake en ada a un stake pool, los participantes pueden ganar recompensas en forma de ada, promoviendo la participación activa en la red.
Stake pools y mecanismo de delegación:
Ouroboros distribuye el control de la red entre los stake pools y los operadores de nodos con la infraestructura necesaria para garantizar una conexión coherente y fiable a la red. A cada nodo se le asigna un stake pool, y el líder es recompensado por añadir un bloque a la cadena.
Si delega su stake a un stake pool específico, los titulares de ada aumentan la probabilidad de que el pool sea seleccionado como líder de la ranura y comparten las recompensas del stake pool. A diferencia de Ethereum, los usuarios pueden delegar tan solo 1 ADA, lo que promueve una red descentralizada e inclusiva.
Eficiencia energética para un escalado sostenible:
Ouroboros aborda los retos de eficiencia energética a los que se enfrentan la blockchain existentes ofreciendo hasta cuatro millones de veces la eficiencia energética del bitcoin. Esto permite a Cardano asegurar, de forma sostenible y ética, la longevidad de la red.
¿Cuál es el mecanismo que hay detrás de Ouroboros?
Ouroboros procesa los bloques de transacciones dividiendo las cadenas en épocas, que a su vez se dividen en franjas horarias. Cada ranura tiene un líder designado responsable de añadir un bloque a la cadena y pasarlo al siguiente líder. La selección de estos nodos es proporcional al número de tokens que han aportado mediante la delegación de stake.
Los líderes deben considerar transitorios los últimos bloques para evitar actividades maliciosas en la blockchain. Cada bloque se convierte en parte final de la cadena solo después de que se haya acumulado un cierto número de bloques transitorios por encima de él. Este concepto, denominado “retardo de liquidación”, garantiza la transmisión segura de la cadena entre los participantes.
Ouroboros no es solo una innovación tecnológica, sino también una filosofía que explora el equilibrio ideal entre los intereses individuales y colectivos a través de la teoría de juegos. El mecanismo incentiva la participación directa en el ecosistema con recompensas y desalienta a los actores deshonestos con penalizaciones.
Puesta en práctica de Ouroboros
Varias implementaciones de Ouroboros se basan en este concepto central y ofrecen características y ventajas adicionales.
Implementación clásica
La implementación clásica de Ouroboros fue la primera iteración del protocolo y perseguía tres objetivos esenciales:
- Desarrollar un protocolo energéticamente eficiente que pueda rivalizar con PoW.
- Introducir un marco matemático para analizar PoS.
- Implementar un mecanismo novedoso para recompensar a los participantes en un mecanismo PoS.
La aleatoriedad de la selección de líderes en Ouroboros Classic añade una capa adicional de seguridad, impidiendo la formación de patrones para la selección de líderes y haciendo que la red sea más resistente a los ataques.
Implementación de la tolerancia bizantina a fallos (BFT)
Ouroboros BFT fue la segunda implementación del protocolo, utilizada durante la actualización de Byron para preparar el lanzamiento de Shelley, orientado a la descentralización. BFT permitió la comunicación síncrona entre los servidores federados que componen la blockchain, ofreciendo un consenso en cadena más preciso y determinista.
Implementación de Ouroboros Praos
Ouroboros Praos es un protocolo de blockchain de proof-of-stake que garantiza la seguridad contra la corrupción totalmente adaptativa en el entorno semisíncrono. Significando que un adversario puede corromper a cualquier participante de una población de interesados que evoluciona dinámicamente en cualquier momento, siempre que la distribución de interesados mantenga una mayoría honesta de staking. Adicionalmente, el protocolo puede tolerar un retraso en la entrega de mensajes controlado por el adversario que sea desconocido para los participantes en el protocolo.
Ouroboros Praos recurre a una forma adecuada de firmas digitales seguras hacia adelante y a una nueva función aleatoria verificable que mantiene la imprevisibilidad bajo la generación de claves maliciosas para lograr estas garantías. La prueba de seguridad del protocolo desarrolla un marco combinatorio general para analizar blockchain semisincrónicas. Se demuestra que el protocolo es seguro bajo supuestos criptográficos estándar en el modelo de oráculo aleatorio.
Implementación de Ouroboros Génesis
Ouroboros Génesis es la cuarta iteración de Ouroboros, y mejorará aún más a Ouroboros Praos añadiendo una novedosa regla de selección de cadena que permite a las partes arrancar desde un bloque génesis sin necesidad de puntos de control de confianza o suposiciones sobre la disponibilidad pasada. El documento sobre Génesis también ofrece pruebas de la componibilidad universal del protocolo, demostrando que puede componerse con otros protocolos en configuraciones arbitrarias en un entorno del mundo real sin perder sus propiedades de seguridad.
Conclusiones
El protocolo Ouroboros es un innovador protocolo proof-of-stake que impulsa la revolución sostenible del blockchain de Cardano. Al contrario que el protocolo proof-of-work tradicional, Ouroboros es energéticamente eficiente y ofrece redes blockchain probadamente seguras y escalables. Sus características únicas incluyen la delegación de stake, stake pools, incentivos y recompensas, y un mecanismo de retraso de liquidación, que garantiza la transmisión segura entre los participantes. Ouroboros combina tecnología y filosofía innovadoras para equilibrar los intereses individuales y colectivos. Ofrece un protocolo estable y sostenible que define los parámetros de un nuevo mundo, haciéndolo más seguro para todos. Existen varias implementaciones de Ouroboros, cada una de las cuales se basa en la iteración anterior y ofrece ventajas adicionales. La última, Ouroboros Génesis, mejorará a Praos, añadiendo una novedosa regla de selección de cadena, permitiendo a las partes arrancar desde un bloque génesis sin necesidad de puntos de control de confianza.
Traducción al español de “Secure, Sustainable, and Scalable: The Ouroboros”, escrito por
Bandhan, en marzo 14 de 2023.
Notas del traductor
- Corchetes del traductor.
indica que el enlace apunta a un contenido en idioma inglés.
indica que el enlace apunta a un contenido en idioma español.