Validar transacciones usando potencia de cómputo ya no es la única opción para lograr consenso en la blockchain. Proof of Stake (PoS) se ha convertido en un mecanismo alternativo popular. PoS requiere que los validadores pongan en stake sus monedas en lugar de realizar cálculos complejos. Esto reduce significativamente el consumo de energía, a la vez que mejora la descentralización, la seguridad y la escalabilidad.
A pesar de estos beneficios, PoS presenta algunos desafíos. El acceso a las criptomonedas puede dificultar la participación en el staking para algunos usuarios. Además, las blockchains con menor capitalización pueden ser más vulnerables a un ataque del 51%, donde un único usuario controla más de la mitad de las monedas en stake de la red. No obstante, PoS sigue siendo un mecanismo de consenso muy versátil que puede adaptarse a diversas blockchains y casos de uso.
Hoy en día, Proof of Stake se utiliza ampliamente en redes blockchain, pero sus numerosas variaciones pueden dificultar la comprensión de sus principios fundamentales. Aunque PoS ha evolucionado, todavía comparte conceptos clave comunes en todas sus variantes. Tener una comprensión clara de estos conceptos es crucial para tomar decisiones informadas sobre qué blockchains usar y cómo funcionan.
En 2011, un usuario del foro Bitcointalk describió el algoritmo de consenso Proof of Stake como una alternativa al algoritmo Proof of Work. PoS fue diseñado para abordar las limitaciones de PoW para alcanzar el consenso en la blockchain. A diferencia de PoW, donde los usuarios deben aportar una prueba computacional, los participantes en PoS solo necesitan demostrar que han puesto monedas en stake.
En los algoritmos PoS, los validadores se eligen mediante un proceso de elección pseudoaleatorio que tiene en cuenta factores como la antigüedad del stake, la riqueza del nodo y un elemento de aleatoriedad. A diferencia de los sistemas PoW, PoS "forja" bloques en lugar de minarlos, aunque a veces todavía se usa el término "minería". Para permitir la participación inmediata, la mayoría de las criptomonedas PoS comienzan con un suministro de monedas "pre-forjadas".
Para participar en el proceso de forjado, los usuarios deben bloquear una cierta cantidad de monedas en la red como su stake. El tamaño del stake determina las probabilidades de que un nodo sea seleccionado como el siguiente validador; cuanto mayor sea el stake, mayores serán las posibilidades. Para evitar que los nodos más ricos dominen el proceso de selección, se emplean métodos únicos como la Selección Aleatoria de Bloques y la Selección por Edad de la Moneda.
Los nodos se seleccionan para validar bloques en sistemas Proof of Stake usando diferentes métodos, incluida la Selección Aleatoria de Bloques. Este método elige validadores encontrando nodos con el valor de hash más bajo y el stake más alto. El tamaño del stake es información pública, lo que hace posible que otros nodos puedan predecir al siguiente validador.
Los nodos seleccionados mediante la Selección por Edad de la Moneda se eligen en función de cuánto tiempo han mantenido sus tokens en stake, lo que se calcula multiplicando el número de días que las monedas han estado en stake por la cantidad de monedas en stake. Después de forjar un bloque, la edad de la moneda del nodo se restablece a cero y debe esperar un cierto periodo antes de poder forjar otro bloque. Este período de espera asegura que los nodos con grandes stakes no dominen la blockchain.
El algoritmo Proof of Stake es único para cada criptomoneda y está diseñado para ser la mejor combinación posible para la red y sus usuarios. Cuando un nodo es seleccionado para forjar el siguiente bloque, verificará la validez de las transacciones del bloque, firmará el bloque y lo añadirá a la blockchain. El nodo recibe como recompensa las comisiones de transacción del bloque y, en algunas blockchains, una recompensa en monedas. Si un nodo decide dejar de forjar, su stake y recompensas se liberarán tras un periodo específico, permitiendo que la red verifique que no se han añadido bloques fraudulentos.
El mecanismo de consenso conocido como Proof of Stake es prevalente en muchas blockchains surgidas después de Ethereum. Cada red modifica el mecanismo para satisfacer sus necesidades específicas. Ethereum ya ha hecho la transición a Proof of Stake con Ethereum 2.0. Varias redes blockchain, como BNB Smart Chain, Solana, Avalanche y Polkadot, usan una versión del mecanismo de consenso Proof of Stake.
Proof of Stake suele preferirse frente a Proof of Work debido a sus múltiples beneficios. Estos incluyen adaptabilidad, descentralización, eficiencia energética, escalabilidad y seguridad.
Una de las ventajas más importantes de Proof of Stake es su adaptabilidad. Puede modificarse para satisfacer las necesidades cambiantes de usuarios y blockchains, lo que lo convierte en un mecanismo de consenso versátil. Como resultado, han surgido muchas adaptaciones de Proof of Stake, orientadas a diferentes casos de uso de blockchain.
Otra ventaja es la descentralización que ofrece Proof of Stake. Dado que es más económico para los usuarios ejecutar nodos, más personas se ven incentivadas a hacerlo. El proceso de aleatorización también fomenta la descentralización, reduciendo la necesidad de pools de staking. Aunque existen pools de staking, hay una probabilidad mucho mayor de que un individuo logre forjar un bloque con éxito bajo Proof of Stake.
Proof of Stake es increíblemente eficiente en consumo de energía en comparación con Proof of Work. El coste de participación se basa en el coste económico de poner monedas en stake, en lugar del coste computacional de resolver acertijos. Esto lo hace menos intensivo en recursos y menos costoso para ejecutar el mecanismo de consenso.
Proof of Stake también es más escalable, ya que no depende de máquinas físicas para generar consenso. Añadir más validadores a la red es más sencillo, barato y accesible. No existe la necesidad de enormes granjas de minería ni de fuentes de energía masivas.
Proof of Stake proporciona un alto nivel de seguridad para la red. El staking actúa como un incentivo financiero para que los validadores eviten procesar transacciones fraudulentas. Los validadores pierden una parte de su stake y su derecho a participar en el futuro si la red detecta una transacción fraudulenta. Para controlar la red y aprobar transacciones fraudulentas, un nodo tendría que poseer la mayoría del stake en la red, también conocido como ataque del 51%. Sin embargo, esto es casi imposible para una criptomoneda de alto valor, ya que adquirir el 51% del suministro circulante sería costoso.
Proof of Stake tiene algunas debilidades pese a los beneficios que aporta en comparación con Proof of Work.
Una desventaja de Proof of Stake es el problema de las bifurcaciones. Mientras que minar ambos lados de una bifurcación en una red Proof of Work conduce a un desperdicio de energía, hacerlo en una red Proof of Stake incurre en un coste mucho menor, lo que hace posible "apostar" por ambos lados de la bifurcación.
Otro problema de Proof of Stake es la accesibilidad. Para participar en el staking, se necesita tener el token nativo de la blockchain. Esto puede requerir una inversión significativa dependiendo de la cantidad necesaria, ya que los tokens deben comprarse a través de un exchange u otros medios. Con Proof of Work, se puede empezar a ganar recompensas rápidamente comprando o alquilando equipos de minería económicos y uniéndose a un pool.
Un ataque del 51% es una amenaza potencial tanto para redes Proof of Work como Proof of Stake, pero puede ser más fácil de ejecutar en una red Proof of Stake. Si el valor de un token cae o la red tiene una baja capitalización de mercado, puede ser relativamente barato comprar más del 50% de los tokens y tomar el control de la red.
Una comparación de los dos mecanismos de consenso, Proof of Work y Proof of Stake, revela diferencias fundamentales.
Proof of Work requiere equipos de minería, mientras que Proof of Stake requiere equipo mínimo o ninguno. El consumo de energía es alto con Proof of Work, pero bajo con Proof of Stake. Proof of Work tiende hacia la centralización, mientras que Proof of Stake se inclina hacia la descentralización.
El método de validación para Proof of Work es la prueba computacional, mientras que Proof of Stake se basa en el staking de monedas. A pesar de estas diferencias, existen muchas variantes de los mecanismos Proof of Stake entre blockchains, y el mecanismo exacto utilizado determinará muchas diferencias.
El mecanismo Proof of Stake es altamente personalizable para adaptarse a las necesidades específicas de una blockchain. Se observan comúnmente varias adaptaciones, algunas de las cuales se enumeran a continuación:
Los usuarios pueden participar en el staking de monedas en Delegated Proof of Stake sin convertirse en validadores. Pueden delegar sus monedas a un validador y compartir las recompensas de bloque. La probabilidad de selección de un validador aumenta con el número de delegadores que apuestan detrás de él. Los validadores pueden ajustar la cantidad que comparten con los delegadores como incentivo, y su reputación también es crucial para atraer delegadores.
El Nominated Proof of Stake de Polkadot es un mecanismo de consenso similar al Delegated Proof of Stake pero con una diferencia clave. En NPoS, si un nominador apuesta detrás de un validador malicioso, corre el riesgo de perder su stake. Los nominadores pueden elegir hasta 16 validadores para respaldar. La red distribuirá entonces su stake de manera equitativa entre los validadores elegidos. Polkadot utiliza teorías de juegos y de elecciones para determinar quién forja un nuevo bloque.
BNB Smart Chain implementa el mecanismo Proof of Staked Authority para lograr el consenso de la red. Este modelo de consenso es una combinación de Proof of Authority y Proof of Stake, donde los validadores alternan el forjado de bloques. 21 validadores activos, que han apostado o delegado una cantidad sustancial de BNB, son elegibles para participar en el proceso de consenso. El conjunto de validadores se selecciona diariamente y lo almacena BNB Chain.
La adición de bloques de transacciones a una red se ha transformado desde la aparición de Bitcoin. El sistema Proof of Stake ha eliminado la necesidad de potencia de cómputo para establecer consenso cripto, con numerosos beneficios. La historia ha demostrado el éxito de Proof of Stake, lo que indica que las redes Proof of Work, incluido Bitcoin, podrían volverse escasas. El futuro parece pertenecer a Proof of Stake, que parece tener un lugar permanente en el mercado.