Traducción al español de Cardano PoS vs. Bitcoin PoW
Publicado por Cardanians en su blog de Medium, el 11 de Octubre de 2019.
Nos gustaría trazar una honesta comparativa entre el PoS Ouroboros de Cardano y el algoritmo de consenso PoW de Bitcoin. Será sólo una comparación de alto nivel, y crearé un cuadro resumen al final. PoS y PoW son buenos protocolos. Sin embargo, son dramáticamente diferentes en muchos detalles que ejercen una influencia significativa en el uso.
PoS vs PoW
¿Por qué se usa el consenso?
En primer lugar, expliquemos por qué es necesario el consenso. En las redes distribuidas no debería haber ninguna autoridad central. Consenso significa que la mayoría de los participantes están de acuerdo en una determinada versión de la verdad, en un momento dado. Existen muchas autoridades independientes, y así se distribuye el poder de decisión.
Dentro de las criptomonedas, los usuarios envían transacciones y algunas de ellas pueden ser fraudulentas. También pueden haber autoridades fraudulentas que añadan transacciones fraudulentas a un bloque. Sería fácil hacer trampa si existiera una única autoridad central. Es mucho más difícil hacer trampa en un entorno distribuido en el que hay más entidades que participan en el consenso. Si hay un cierto número de entidades honestas, entonces es difícil o imposible hacer trampa. Tanto el PoS de Cardano como el PoW de Bitcoin requieren más del 50% de entidades honestas para garantizar que las redes añadan bloques de forma correcta y segura.
Así que el consenso mutuo distribuido se hace para evitar un único punto de falla. Todo el mundo puede unirse a las redes abiertas, no hay KYC, por lo que puede esperarse que participen tramposos. El protocolo de consenso debe ser sólido y garantizar que las transacciones entre las personas se procesen de forma segura en un tiempo razonable. Se puede entender como un intento de eliminar a los tramposos dentro del proceso de decisión, para poder añadir nuevos bloques de una manera segura.
¿Cómo las entidades distribuidas llegan a un consenso?
El consenso distribuido puede describirse generalmente en unos pocos pasos:
- Selección de un nodo con derecho a crear el siguiente bloque.
- El nodo con derecho a producir el siguiente bloque creará el bloque y lo distribuirá a los demás nodos.
- Todos los nodos de la red verifican el bloque, y lo aceptan o lo rechazan.
- El proceso continúa desde el paso 1. Se requiere la confirmación de todos los bloques anteriores. Cuantos más bloques creados estén por encima de un bloque determinado, mayor será la probabilidad de que dicho bloque permanezca en la cadena de bloques para siempre.
Es bastante fácil, ¿verdad? Siempre existirán muchas entidades que puedan producir un bloque. Sin embargo, en un momento dado todas las entidades deben llegar a un consenso sobre un bloque. Debe haber alguna regla que determine quién tendrá derecho a crear un bloque en el paso 1. Luego los pasos 2 y 3 deben seguirse para llegar de nuevo al paso 1.
Un nodo con derecho a producir el siguiente bloque seleccionará las transacciones, las validará y las colocará en el nuevo bloque. El nodo suele añadir alguna prueba y/o firma criptográfica requerida, y distribuye el bloque.
Todos los nodos de la red mantienen su propia versión de la cadena de bloques, y cada nodo decide autónomamente si acepta el bloque recibido o lo rechaza. Cada nodo verifica la validez de todas las transacciones del bloque y todas las propiedades necesarias del bloque, incluyendo la prueba y/o la firma. Si el bloque es válido, se puede esperar que todos los nodos honestos añadan el bloque al final de la cadena de bloques. El siguiente nodo con derecho a producir un bloque, si es un nodo honesto, muy probablemente extenderá el bloque añadido anteriormente.
Bajo ciertas circunstancias, puede aparecer una bifurcación (fork) en la cadena de bloques.
Bloques en una cadena de bloques
Un nodo puede llegar a una situación en la que debe decidir por cuál cadena continuar. En relación con la imagen de arriba, después del Bloque 3 hay una bifurcación. El nodo que trabaja actualmente en el siguiente bloque puede seguir construyendo en la rama azul (Bloque 4a) o en la rama amarilla (Bloque 4b). Después de algún tiempo sólo una rama sobrevivirá y la otra quedará huérfana. En nuestro caso, la rama azul ganó.
Las bifurcaciones son generalmente desagradables ya que básicamente significa que algunas transacciones serán descartadas. Es por eso que se requiere confirmación para estar seguro de que un bloque (incluyendo todas las transacciones en el bloque) permanecerá en la cadena de bloques para siempre. Por ejemplo, si se requieren 6 confirmaciones, el usuario puede estar seguro de que la transacción se almacenó de forma inmutable en la cadena de bloques una vez que se añade el Bloque 10.
Como se puede ver, hay otra bifurcación después del Bloque 6, y la rama amarilla tiene 2 bloques. Por eso se requieren 6 confirmaciones. Puede que existan más bifurcaciones en el camino. 6 es sólo un valor de ejemplo. El número de confirmaciones necesarias dependerá del comportamiento de la red y la frecuencia en que se producen las bifurcaciones en el mundo real.
Hay algunas propiedades que podemos comparar. Las explicaré, y a posterior compararé a Cardano con Bitcoin.
Persistencia y seguridad
Hablemos primero de la persistencia y la seguridad. He descrito estas propiedades en más detalle, aquí.
La persistencia es la habilidad de agregar nuevos bloques de manera continua. La seguridad significa que sólo se añadirán los bloques válidos. Ambas cualidades se complementan mutuamente.
La persistencia de Bitcoin es alta ya que en el paso 1 hay una competencia entre todos los pools mineros para proponer rápidamente un bloque. Así, si uno falla, otro estará listo. De esta manera se asegura que un nuevo bloque esté eventualmente preparado en un momento dado. Sin embargo, es un proceso muy lento que dura aproximadamente 10 minutos (a veces 2 minutos, a veces 1 hora). El protocolo de Bitcoin no juega ningún papel en la selección del ganador. Sólo define los criterios de aceptación y los valida. Es una prueba de trabajo, es decir, alguien debe haber estado trabajando arduamente en el bloque y consumiendo mucha energía.
El protocolo de Cardano participa activamente en la elección del nodo con derecho a crear un bloque. Cada nodo puede preguntar si tiene derecho a producir el bloque en un intervalo determinado, y todos los demás nodos pueden verificarlo. El nodo debe insertar una prueba criptográfica en el bloque, y firmarlo. Si el nodo no está disponible por cualquier razón, el intervalo permanece vacío (sin bloques). Sin embargo, esta situación se ve compensada por el hecho de que un intervalo sólo dura 20 segundos. Así que existe una alta probabilidad de que después de los próximos 20 segundos otro nodo disponible produzca un bloque. Podríamos ver grandes retrasos en la producción de bloques sólo en el caso de que no hubieran más nodos disponibles en un momento dado. Eventualmente, algún nodo en ejecución obtiene el derecho y produce un bloque. Podemos concluir que la persistencia también es alta en comparación con Bitcoin, debido a que principalmente el período para la producción de bloques del paso 1 es más corto. Aún así, Bitcoin podría considerarse un poco mejor si no nos preocupamos por otras variables como la irrevocabilidad del bloque, la velocidad de la transacción y las comisiones.
La seguridad está relacionada principalmente con los pasos 2 y 3. Un nodo puede crear un bloque válido o no válido. Si el nodo es honesto, el código fuente del cliente valida las transacciones, lo que depende de la calidad del código. Si el nodo es fraudulento, la transacción no válida puede entrar en el bloque, lo que hace que todo el bloque también sea inválido.
Seguridad y persistencia
En un entorno distribuido, el paso 3 es más importante. El bloque se propaga hacia otros nodos, y ellos deciden si lo aceptan o lo rechazan. Si la mayoría de los validadores son honestos, se acepta el bloque válido y viceversa.
Por lo tanto, la seguridad depende del nivel de descentralización y también, en parte, del número de validadores. Si consideramos la resistencia a la censura de las transacciones como parte de la seguridad, entonces cuanto mayor es el número de entidades que pueden recibir el derecho a producir un bloque, más segura es la red.
El creador del bloque puede crear un bloque válido incluso si censura transacciones, y los validadores pueden no darse cuenta o no ser capaces de invalidar el bloque. Por lo tanto, es necesario dividir la responsabilidad de creación de bloques entre tantas entidades como sea posible. Bitcoin cuenta actualmente con no más de 10 pools que producen nuevos bloques. La seguridad es pobre. En Cardano, se espera que alcance los 1000 pools, por lo que será mayor.
El paso 3 es muy similar en Cardano y Bitcoin. La pregunta interesante es qué pasaría si los creadores de bloques decidieran colectivamente producir bloques inválidos. Todos los validadores rechazarían los bloques no válidos pero no podrían producir uno. Discutamos este tema la próxima vez.
Descentralización
El número de entidades independientes con derecho de decisión, lo que se refiere a la creación de bloques, es muy importante aquí. Todo proyecto debe hacer todo lo posible por lograr un elevado número de entidades de este tipo. Ten en cuenta que estamos hablando principalmente del paso 1 en este punto. El paso 3 es importante desde el punto de vista de la validación (seguridad y protección), después de que el consenso ya se ha alcanzado.
PoW tiende a la centralización por muchas razones. Lo describí con más detalle en un artículo anterior.
La competencia pública con PoW lleva a tener sólo unas pocas entidades que recolectan el poder de decisión. En PoW, cuanto más poderoso es el participante, el que disponga de una tasa de hash más alta, gana más a menudo. Para los usuarios tiene sentido delegar su tasa de hash a los pools más grandes, ya que tienen una mayor probabilidad de obtener una recompensa.
Además, la minería es más rentable en zonas con electricidad más barata. Así, algunas regiones son económicamente eliminadas de la minería, y China es el rey de la minería.
En PoW, sólo los operadores de pools y los pequeños mineros son responsables del funcionamiento de la red y son recompensados por ello. El pequeños número de mineros probablemente disminuirá en el futuro. Por lo menos es la tendencia actual, ya que los mineros ASIC son costosos, y la inversión es más arriesgada a medida que la tasa de hash aumenta.
En el PoS de Cardano, todos los usuarios con ADA pueden participar en un algoritmo de consenso. Es similar a la minería, con la diferencia de que hay menos riesgo. Los usuarios pueden comprar monedas ADA y delegarlas en un stake pool. Cuando la ADA del usuario consigue la creación correcta de un bloque, el pool creará el bloque en nombre del usuario. Los operadores y usuarios del stake pool serán recompensados. De este modo, se incentiva a todos los usuarios para que participen en la descentralización.
Hay otro parámetro que se relaciona con la apertura de la red en el sentido de la capacidad de los usuarios a participar fácilmente en la creación de consenso y así mantener la red descentralizada. Es más barato, menos arriesgado y más fácil unirse a la red de Cardano que Bitcoin. Podemos concluir que Cardano está más abierto a los usuarios.
Cardano estará más descentralizado que Bitcoin. La descentralización no se trata sólo de protocolo, sino también de gobernabilidad democrática, pero centrémonos a nivel de red.
Seguridad
En este punto, hablaremos de la seguridad como la capacidad de mantener inmutable la historia de la cadena de bloques. Se cree que es la ventaja más importante de PoW, ya que es difícil crear un bloque, y la persistencia de Bitcoin es muy buena. Es cierto, pero veamos más de cerca cuál es realmente la seguridad.
Para considerar un protocolo como seguro debe ser cierto que nadie puede cambiar la historia del ledger. El ledger se distribuye en muchos ordenadores de todo el mundo. El atacante no tiene ninguna posibilidad de encontrar todos los equipos e intentar cambiar el ledger de todos los discos duros. Así que la única manera de lograrlo es hacer trampa a instancias del consenso. Es fácil crear un bloque en PoS, pero es difícil o imposible imponer un bloque inválido a todos los nodos del paso 3. Un nodo no puede hacerlo si no tiene derecho a producir un bloque. Si el nodo tiene el derecho de producir un bloque y decide hacer trampa, entonces sólo se aceptará un bloque con transacciones válidas y pruebas criptográficas. Si un atacante tiene más nodos para hacer trampas, entonces el atacante necesita tener posesión de más del 50% de las monedas. Así que es una tontería económica intentar tal ataque.
El consumo de electricidad en PoW fue reemplazado por la ciencia y las matemáticas en PoS. Es más complejo y puede haber una mayor probabilidad de que algo salga mal. Aún así, no hay razón para tener miedo y el PoS puede funcionar bien.
Gran hermano
Personalmente, considero que la descentralización es una parte indestructible de la seguridad. La seguridad y la protección están muy próximas entre sí en las redes distribuidas. ¿Considerarías que Bitcoin es seguro si sólo dos o tres entidades crean nuevos bloques? Definitivamente no, ya que podrían censurar las transacciones, podrían seleccionar una rama en la que estarían dispuestos a continuar, de modo que podrían cometer un ataque de doble gasto con bastante facilidad. Si es cierto que cuanto más descentralizado es un protocolo, más seguro es, entonces podemos concluir que Cardano y Bitcoin tienen una seguridad similar con algunas diferencias. Es difícil crear un bloque en la red Bitcoin pero sólo unas pocas entidades lo hacen, y una vez que un bloque válido es creado, es aceptado. También es difícil crear un bloque válido en la red de Cardano, y un atacante tendría que superar la criptografía moderna.
El hecho de que puedan haber bifurcaciones en la cadena de bloques no puede considerarse como un estado seguro y necesario. Y mientras más pools coexistan en la red Bitcoin, entonces habrá más posibilidades de que se bifurque la cadena. Así que hay algunas limitaciones de seguridad en el consenso de Bitcoin. Habrá menos bifurcaciones en la red de Cardano.
La seguridad aplica a los pasos 1, 3 y 4. En Bitcoin, el paso más importante es el 1, ya que la validación se refiere a la comprobación del PoW en el paso 3. En Cardano, además del paso 1, el paso 3 es un poco más importante que en Bitcoin ya que es el punto donde toda la red decide si el bloque será aceptado o no. No te lo tomes a mal. En el paso 3 se verifica que el paso 1 sea correcto en ambos casos, para Bitcoin y también para Cardano. Cardano se preocupa por su propia descentralización, y puede verificar que el nodo correcto produjo el bloque y proporcionó pruebas válidas. Es muy similar a Bitcoin. La diferencia es que en el PoW de Bitcoin el hash correcto es el único criterio para la aceptación de un bloque. En Cardano, en cambio, hay pruebas criptográficas y también se garantiza la descentralización.
Bitcoin lleva 10 años en el mercado. Tiende a la centralización, pero todavía puede considerarse muy segura, y ha sido probada con el tiempo. No podemos decir lo mismo de Cardano. Los próximos 3-5 años nos lo demostrarán.
Escalabilidad y finalización
La escalabilidad es la capacidad de procesar todas las transacciones a medida que nuevos usuarios se suman a la red. Es fácil de escalar cuando la red es utilizada sólo por unas pocas personas. Sin embargo, es cada vez más difícil a medida que un número de usuarios crece gradualmente. La escalabilidad está relacionada principalmente con el paso 1. Como ya hemos descrito, Bitcoin pasa mucho tiempo en el paso 1, por lo que no puede escalar bien y también la finalización es lenta.
Tenemos un trabajo fácil aquí con la comparación. Si consideramos que ambos proyectos tendrán un tamaño similar del bloque, entonces Cardano es más escalable sólo por la razón de que tiene un tiempo de bloque más corto. Son 20 segundos contra 10 minutos. Es una comparación muy aproximada, ya que deberíamos tener que comparar también el tamaño de la transacción y otros parámetros. Se espera que dentro de la era Shelley Cardano maneje 250 transacciones por segundo (TpS).
Además, el PoS permite introducir el sharding, por lo que en el futuro podemos esperar miles de transacciones por segundo. Por ahora, concluyamos que Cardano es más escalable que Bitcoin.
Hay una finalización del bloque y una finalización de la transacción. Centrémonos sólo en la finalización de la transacción. Una transacción puede ser considerada como finalizada cuando el usuario puede estar seguro de que la transacción permanecerá en la cadena de bloques para siempre.
Por lo tanto, una nueva operación debe insertarse en un bloque lo antes posible y, a continuación, depende de la cantidad necesaria de confirmaciones. Si tomamos el número 6 para Bitcoin como número requerido de confirmaciones, entonces la finalización es de aproximadamente 2 minutos para Cardano y 1 hora para Bitcoin.
Bitcoin tiene un consenso lento, por lo que si hay más tráfico, también hay una mayor probabilidad de que las transacciones permanezcan en un fondo común de transacciones durante más tiempo. Incluso los días en que las nuevas transacciones tengan cargos más altos.
Comisiones por transacción
Las comisiones por transacción están influenciadas por dos aspectos. En primer lugar, por el número de transacciones que la red es capaz de procesar en un momento dado y, en segundo lugar, por el coste necesario para mantener la red en funcionamiento.
En la parte anterior, concluimos que PoS es más escalable. Parte del sentido común que si el sistema es más escalable y procesa un mayor número de transacciones, entonces las comisiones podrían ser más bajas para cobrar la misma cantidad de valor.
PoS también consume mucha menos electricidad que PoW. A su vez, el PoW consume la electricidad de un Estado de tamaño medio, mientras que al PoS le es suficiente con la energía que consume una casa grande.
PoW necesita la energía producida por una planta atómica
Se espera que las tarifas por transacción se eleven a dólares luego del próximo halving para que la red se mantenga segura. Podemos concluir que Cardano siempre tendrá comisiones de transacción más bajas, y podemos esperar comisiones más altas en Bitcoin en el futuro.
Sostenibilidad
Este tema no se discute mucho, pero creo que es muy importante. A la gente le gustaría tener un oro digital. Generalmente se cree que es un Bitcoin. Sin embargo, puedo ver algunos obstáculos. El oro es muy estable durante miles de años, pero Bitcoin es un proyecto muy joven y ha cambiado radicalmente en la última década. Al oro no le importa que hayamos inventado la electricidad, internet y las redes distribuidas que están sostenidas por el consumo de la electricidad. Bitcoin y otros proyectos dependen de ello. Así que los protocolos nunca pueden ser tan estables como el oro. El oro no necesita a nadie para sobrevivir. Los protocolos lo hacen. Sin embargo, podemos hacer todo lo posible para garantizar un alto nivel de sostenibilidad.
Es más fácil mantener una red en funcionamiento si consume menos energía
Si tienes una criptomoneda, entonces tu riqueza dependerá de la capacidad de la red para añadir nuevos bloques de una manera segura. El PoW tiene generalmente una gran desventaja que trae inestabilidad desde la perspectiva del modelo económico. Es muy costoso mantener funcionando una red PoW, y en el futuro podría no haber una recompensa suficiente para garantizar la seguridad.
PoS es un concepto mucho mejor en este sentido, ya que es bastante asequible para mantener la red en funcionamiento. Cuantas más transacciones envíen los usuarios, más comisiones se cobrarán, por lo que la comisión podrá seguir siendo baja. Será suficiente para recompensar a los operadores y a los delegantes. Cardano estará aquí durante 100 años, y probablemente será más barato para los usuarios construir algún negocio o simplemente usarlo. Así que desde una perspectiva de sostenibilidad, Cardano es más similar al oro, y no tengo reparos de la red Cardano en el futuro. Tengo reparos de Bitcoin.
El consenso recompensa la justicia
Ya hemos tocado este tema antes. Cardano recompensa a los participantes de manera proporcional y justa según la tenencia de ADA que tienen los usuarios. No es así en Bitcoin, donde unos pocos participantes importantes obtienen la mayoría de las recompensas, y los pequeños propietarios de un minero ASIC conectado no tienen ninguna posibilidad de crear un bloque. Cardano es más justo que Bitcoin en el mecanismo de recompensa.
Panorama general
Echemos un vistazo al resultado general. La escala utilizada: pobre, regular, buena, muy buena, excelente.
Resultado global
Puntajes de la evaluación
Hemos tenido en cuenta otros proyectos que conocemos por lo que, por ejemplo, no le hemos puesto la mejor nota “Excelente” (Excellent) a Cardano por la rapidez de las transacciones. Hay un consenso más rápido en otros proyectos del criptoespacio. Los proyectos DPoS y Ripple/Stellar pueden llegar a un consenso en pocos segundos, sin embargo, sacrifican un cierto nivel de descentralización. Aplicamos el puntaje “Bueno/Pobre” (Good/Poor) a las comisiones por transacción de Bitcoin, ya que hemos experimentado precios máximos en el año 2017. Consideramos “Justo” (Fair) por primera vez, pero le dimos la marca “Bueno” (Good) a Bitcoin en sostenibilidad, sin embargo, por el momento no está claro si el equipo será capaz de manejar este tema. Hemos puesto muchas notas “Pobre” (Poor) para Bitcoin. La razón es que en comparación no sólo con Cardano sino con muchos otros proyectos, es correcto decir que Bitcoin no es descentralizado, es lento y consume mucha energía. No es necesariamente incorrecto, y Bitcoin puede mejorar algunos parámetros en la segunda capa. Se puede considerar la nota “Pobre” (Poor) de Bitcoin en seguridad como una valoración demasiado estricta, pero ya hemos visto alguna manipulación con las transacciones. Además, es posible reorganizar la cadena de bloques, algo que fue puesto en consideración durante el hacking del exchange Binance.
Así que, a pesar de que primero lo consideramos como “Bueno”, finalmente usamos “Pobre”. Vamos a escribir sobre eso.
Conclusión
La primera capa de Bitcoin nunca escalará y nunca será utilizada a diario por las masas. Aún así, puede ser utilizado como un almacén de valor ya que es seguro y ha estado aquí por 10 años. Para estar aquí los próximos 20 a 30 años habrá que hacer algunos cambios para garantizar la seguridad y la sostenibilidad. Cardano ofrecerá unas propiedades de red mucho mejores, y veremos si el protocolo será adoptado por los usuarios. Es posible que Cardano pueda servir a millones de usuarios, quizás más. Es el proyecto que probablemente utilizaremos a diario, y también puede ser utilizado como una reserva de valor. La reserva de valor que escalará. Hay mucho lugar para más proyectos. No sólo para Bitcoin. Encontremos el mejor uso para cada uno en nuestro camino hacia una sociedad descentralizada.
Es sólo una comparación teórica, así que tómalo con calma. Bitcoin funciona desde hace un tiempo y Cardano aún debe demostrar que nuestra evaluación es correcta. No dudes en ponerte en contacto conmigo si crees que algo de lo expuesto es incorrecto. Puedo adecuarlo si me convences. Estoy abierto al debate.
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